Волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор

Изобретение относится к волоконно-оптическим устройствам управления оптическим излучением и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи информации. Устройство содержит корпус 1, на одной стенке которого установлены розетка 2 с центратором 3, в которой размещен оптический наконечник 4 с волоконным световодом 5, закрепленный во втулке 6. На другой стенке корпуса 1 установлена винтовая пара, винт 8 которой связан с втулкой 6 посредством гибкого звена 9, проходящего внутри корпуса 1 через направляющие отверстия 10, 11. В корпусе 1 установлен регулировочный винт 12 с возможностью поперечного воздействия на гибкое звено 9. Пружина сжатия 7 связана с втулкой 6 и корпусом 1 и обеспечивает постоянство натяжения гибкого звена 9. Вращением винта 12 искривляется гибкое звено 9. При этом конец гибкого звена, связанный с втулкой 6, вытягивается из направляющей 11, увлекая оптический наконечник 4. Технический результат - повышение точности регулирования зазора между соединяемыми в розетке 2 оптическими наконечниками и тем самым повышение точности регулирования вносимого затухания. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к волоконно-оптическим устройствам управления оптическим излучением, и может быть использовано в волоконно-оптических системах передачи информации.

Известен волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор, содержащий розетку, в корпусе которой размещен центратор, резьбовую втулку с посадочным фланцем под установку вилочной части оптического соединителя и контргайку [1].

Регулирование вносимого затухания осуществляется изменением зазора между стыкуемыми в центраторе оптическими наконечниками за счет перемещения по резьбе втулки в корпусе розетки, с последующей фиксацией втулки контргайкой.

Недостатками известного устройства являются:

1) грубая регулировка вносимого затухания;

2) практическая невозможность плавной регулировки вносимого затухания с оптическими наконечниками имеющими скошенные (неперпендикулярные осям) стыкуемые торцы, из-за потери ориентации посадочного фланца при вращении резьбовой втулки. От последнего недостатка свободен волоконно-оптический соединитель-аттенюатор, содержащий розетку с центратором, корпус которой выполнен из двух половин с возможностью установки на них вилочных частей оптического соединителя, и винтовой механизм регулирования зазора между торцами стыкуемых оптических наконечников [2].

Примечание: термины и определения в настоящем описании приведены в соответствии с ГОСТ 26599-85 [4].

Регулирование зазора осуществляется винтовым механизмом, обеспечивающим раздвижение без поворота половин корпуса розетки. Однако простой винтовой механизм известного устройства не позволяет с достаточной точностью регулировать зазор, а следовательно, и вносимые затухания в случае соединения одномодовых световодов, особенно имеющих скошенные (неперпендикулярные осям) стыкуемые торцы.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор, содержащий розетку с центратором, в которой размещен оптический наконечник с волоконным световодом, закрепленный во втулке, пружину сжатия, которая одним концом закреплена на втулке, винтовую пару, связанную с втулкой. Устройство также содержит накидную гайку, с которой связан другой конец пружины, а втулка имеет ключ, препятствующий вращению оптического наконечника в розетке [3].

Прототип имеет тот же недостаток, что и аналоги, а именно: недостаточную точность регулирования вносимого затухания в случае соединения одномодовых световодов. Указанный недостаток вызван в основном выполнением механизма регулирования зазора в виде винтовой пары с вращательным движением гайки и поступательным перемещением винта, не обеспечивающим высокую точность регулирования зазора. Кроме того, накидная гайка является опорой для гайки винтовой пары (гайка-стопор в описании прототипа) и может увлекаться последней при ее вращении и, следовательно, нарушать однозначность позиционирования оптического наконечника в розетке.

Предлагаемым изобретением решается задача повышения точности регулирования вносимого затухания, за счет повышения точности перемещения и позиционирования оптического наконечника в розетке.

Для достижения этого технического результата волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор содержит розетку с центратором, в которой размещен оптический наконечник с волоконным световодом, закрепленный во втулке, пружину, которая одним концом закреплена на втулке, винтовую пару, связанную с втулкой. В отличие от прототипа в аттенюатор введен регулировочный винт и корпус, на одной стенке которого установлены розетка, втулка и пружина, которая другим концом упирается в корпус, а на противоположной стенке - винтовая пара, связь которой с втулкой выполнена гибким звеном, проходящим внутри корпуса через направляющие отверстия, соосно выполненные в стенках корпуса, а регулировочный винт установлен в корпусе с возможностью поперечного воздействия на гибкое звено.

Благодаря наличию отличительных признаков в предлагаемом аттенюаторе, кроме грубого регулирования положения оптического наконечника в розетке осуществляемого винтовой парой, возможно тонкое регулирование за счет искривления гибкого звена внутри корпуса от воздействия на него регулировочного винта с сохранением прямолинейного перемещения гибкого звена направляющими отверстиями вне корпуса.

Минимальный уровень вносимого затухания в соединителе-аттенюаторе получается при оптическом (физическом) контакте торцев соединяемых световодов. В случае соединения скошенных (угловых) оптических наконечников минимальный уровень затухания может быть достигнут только при согласованной ориентации скосов оптических наконечников, которая достигается в предлагаемом устройстве выполнением гибкого звена в виде упругой ленты, а направляющий отверстия в стенках корпуса - в виде щелей.

При значительных искривлениях гибкого звена возможно его заклинивание в направляющих отверстиях, а также появление в нем остаточных пластичных деформаций в местах контакта с направляющими и винтом, что приводит к снижению точности позиционирования оптического наконечника.

Для устранения этого нежелательного явления и повышения надежности работы в предлагаемом аттенюаторе между гибким звеном и регулировочным винтом установлен цилиндрический ролик, вложенный в направляющем пазе, выполненном в корпусе перпендикулярно осям направляющих отверстий, а направляющие отверстия выполнены с галтелями.

Высокая степень точности регулирования в предлагаемом аттенюаторе во многом зависит от точности сопряжения гибкого звена с направляющими, и, следовательно, от точности изготовления последних. Что сопряжено в случае со щелевыми отверстиями с определенными технологическими трудностями.

Для решения этой задачи в предлагаемом аттенюаторе корпус выполнен составным с плоскостью раздела по щелевым направляющим отверстиям.

С целью исключения влияния вибрации на точность позиционирования оптических наконечников через упругие элементы конструкции в предлагаемом аттенюаторе в стенках корпуса снаружи выполнены глухие направляющие отверстия соответственно под втулку и винт винтовой пары, а винт имеет ус, заведенный в паз, выполненный в стенке корпуса.

Предлагаемый волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор, иллюстрируется чертежами, представленными на фиг.1, 2, 3.

На фиг.1 показан соединитель-аттенюатор в разрезе.

На фиг.2 - разрез по А-А.

На фиг.3 - кинематическая схема механизма тонкого регулирования.

Волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор содержит корпус 1, на одной стенке которого установлены розетка 2 с центратором 3, в которой размещен оптический наконечник 4 с волоконным световодом 5, закрепленный во втулке 6, пружину 7, которая одним концом закреплена во втулке 6, а другим упирается в корпус 1. На противоположной стенке корпуса 1 установлена винтовая пара, 8, 20, винт 8 которой связан гибким звеном 9 с втулкой 6. Гибкое звено 9 выполнено в виде упругой ленты проходящей внутри корпуса 1 через направляющие щелевые отверстия 10, 11, соосно выполненные в стенках корпуса 1. Регулировочный винт 12 установлен в корпусе 1 с возможностью поперечного воздействия на гибкое звено 9. Между гибким звеном 9 и регулировочным винтом 8 установлен цилиндрический ролик 13, вложенный в направляющий паз 14, выполнный в корпусе 1 перпендикулярно осям направляющих отверстий 10, 11. Направляющие отверстия 10, 11 выполнены с галтелями 15 (радиусными сопряжениями поверхностей отверстий и стенок).

Втулка 6 и винт 8 винтовой пары установлены в глухих направляющих отверстиях 16 и 17 соответственно, а винт 8 имеет ус, заведенный в паз 18 на стенке корпуса 1. Штифт 19 выполняет функцию уса, одновременно фиксируя в теле винта 8 конец упругой ленты 15. Корпус 1 выполнен составным с плоскостью разреза 21 по щелевым направляющим отверстиям 10, 11.

Работает соединитель-аттенюатор следующим образом. В исходном положении (фиг.1) в розетке 1 устанавливается вилочная часть (не показана) оптического соединителя. При этом между торцами соединяемых световодов отсутствует зазор и вносимое затухание минимально. Вращением гайки 20 винтовой пары оптический наконечник 4 вытягивается из розетки 1, при этом между торцами соединяемых световодов образуется зазор и, следовательно, грубо устанавливается вносимое затухание. Вращением регулировочного винта 12 искривляется лента 15, которая втягивается внутрь корпуса 1 по направляющей 11, увлекая за собой втулку 6 с оптическим наконечником 4. Значительному перемещению винта 12 отвечает микроперемещение конца упругой ленты 15 в направляющей 11, тем самым осуществляется тонкое регулирование зазора между соединяемыми световодами и повышается точность регулирования вносимого затухания в сравнении с прототипом.

Передаточное отношение U механизма тонкого регулирования можно оценить из кинематической схемы фиг.3 при малых углах ϕ как:

U=y/x~1/tgϕ=L/2y,

где L - расстояние между направляющими отверстиями 10, 11;

у - перемещение регулировочного винта 12;

х - перемещение гибкого звена 9. Т.о. передаточное отношение U изменяется при перемещении винта от ∞ до величины L/2y max.

При испытаниях соединителя-аттенюатора с L=30 мм и у=2 мм (4 оборота винта) диапазон плавного регулирования вносимого затухания составил ~2 дБ с точностью регулирования не хуже 0,01 дБ.

Использованные источники

1. Патент США N 4666243, кл. 385/73, опубл. в 1987 г.

2. Авторское свидетельство СССР N 1569771, кл. G 02 B 6/26, опубл. в 1990 г.

3. Авторское свидетельство СССР N 1780076, кл G 02 B 6/36, опубл. в 1992 г.

4. ГОСТ 26599-85 Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения.

1. Волоконно-оптический регулируемый соединитель-аттенюатор, содержащий розетку с центратором, в которой размещен оптический наконечник с волоконным световодом, закрепленный во втулке, пружину, которая одним концом закреплена на втулке, винтовую пару, связанную с втулкой, отличающийся тем, что в него введены регулировочный винт и корпус, на одной стенке которого установлены розетка, втулка и пружина, которая другим концом упирается в корпус, а на противоположной стенке - винтовая пара, связь которой с втулкой выполнена гибким звеном, проходящим внутри корпуса через направляющие отверстия, соосно выполненные в стенках корпуса, а регулировочный винт установлен в корпусе с возможностью поперечного воздействия на гибкое звено.

2. Соединитель-аттенюатор по п.1, отличающийся тем, что гибкое звено выполнено в виде упругой ленты, а направляющие отверстия в стенках корпуса - в виде щелей.

3. Соединитель-аттенюатор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что между гибким звеном и регулировочным винтом установлен цилиндрический ролик, вложенный в направляющем пазе, выполненном в корпусе перпендикулярно осям направляющих отверстий, а направляющие отверстия выполнены с галтелями.

4. Соединитель-аттенюатор по п.2, отличающийся тем, что корпус выполнен составным с плоскостью раздела по щелевым направляющим отверстиям.

5. Соединитель-аттенюатор по пп.2-4, отличающийся тем, что снаружи в стенках корпуса выполнены глухие направляющие отверстия соответственно под втулку и винт винтовой пары, а винт имеет ус, заведенный в паз, выполненный в стенке корпуса.