Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
МОДУЛЬНЫЙ МНОГОВОЛОКОННЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ
МОДУЛЬНЫЙ МНОГОВОЛОКОННЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

МОДУЛЬНЫЙ МНОГОВОЛОКОННЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Волоконно-оптический соединитель используется в волоконно-оптических линиях связи для соединения по меньшей мере одного первого световода со вторым световодом. Соединитель содержит штекер для крепления первого световода, розетку для крепления второго световода и для размещения указанного штекера, средство центрирования конца первого световода с концом второго световода и средство обеспечения постоянной сжимающей нагрузки между концами световодов. Розетка содержит корпус, имеющий внутреннее пространство и отверстие для доступа в указанное пространство. Средство центрирования включает пластину, имеющую по меньшей мере один паз под световод и установленную с возможностью скольжения во внутреннем пространстве корпуса розетки с обеспечением перемещения в направлении по меньшей мере одного паза под световод между выдвинутым положением рядом с указанным отверстием корпуса розетки и втянутым положением на удалении от указанного отверстия. Упрощена конструкция, обеспечены большая плотность монтажа соединений пар световодов и удобство эксплуатации. 11 з.п.ф-лы, 3 ил.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2138067
Класс(ы) патента: G02B6/38
Номер заявки: 96108411/28
Дата подачи заявки: 17.08.1994
Дата публикации: 20.09.1999
Заявитель(и): Миннесота Майнинг энд Мэнюфекчуринг Компани (US)
Автор(ы): Байлендер Джеймс Р. (US)
Патентообладатель(и): Миннесота Майнинг энд Мэнюфекчуринг Компани (US)
Описание изобретения: В целом данное изобретение относится к устройствам для соединения линий телекоммуникаций, а более конкретно - к модульным соединителям множества волоконных световодов, которые известны, например, из ЕР-А-0508678, FR-A-2380560 и FR-A-2367295.
В последние несколько лет волоконные световоды стали предпочтительным средством передачи телекоммуникационных сигналов и заменяют медные провода. Как и в случае с медными проводами, необходимы средства для соединения волоконных световодов во время их монтажа, ремонта или замены. В принципе существует два рода соединений: устройства сращивания и соединители. Термин "устройство для сращивания" обычно относится к устройству, которое обеспечивает неразъемное соединение пары волоконных световодов. Во многих устройствах сращивания волоконных световодов используются плоские элементы с V-образными пазами. Они снабжены средствами зажима в одном общем пазу концов пары волоконных световодов. Некоторые из таких устройств предназначены для соединения множества пар волоконных световодов, см., например, патент США N 5151964. Напротив, термин "соединитель" относится к устройствам, которые можно соединять и отсоединять неоднократно, причем всякий раз это устройство можно соединять с другим штекером или розеткой. Данное изобретение относится именно к таким устройствам. Однако термин "соединитель" не следует рассматривать как накладывающий какие-либо ограничения, поскольку данное изобретение может обеспечивать как неразъемное, так и временное соединение.
Промышленно выпускаются два основных типа волоконно-оптических соединителей, а именно: соединители с наконечниками и биконические соединители. В соединителях с наконечниками используется штекер в виде наконечника (обычно керамический), в центральное отверстие которого вставлен один волоконный световод. В биконических соединителях используется штекер в форме усеченного конуса. Обычно в соединителях обоих типов пары таких штекеров вставлены в общую розетку, или гнездо, обеспечивающее завершенность соединения. К известным решениям относятся также и гибридные муфтовые соединители/устройства сращивания, аналогичные описанным в патентах США NN 4986626 и 5159655.
Однако все ранее описанные конструкции не решают должным образом проблему соединения множества пар волоконных световодов таким образом, чтобы можно было быстро отсоединять и соединять эти пары. Поскольку штекеры соединителей с наконечниками и биконических соединителей рассчитаны только на один волоконный световод, то для соединения нескольких пар волоконных световодов потребуется довольно большой блок таких соединителей. Как предложено в патенте США N. 5101463, два или несколько штекеров могут быть объединены вместе, например, образуя дуплексный соединитель. Одним из недостатков такого решения является неудовлетворительная плотность монтажа. Плотность монтажа некоторых конструкций с наконечниками составляет порядка 2 соединения на квадратный сантиметр, в то время как у некоторых соединителей для медных проводов, например, RJ45, плотность монтажа составляет 4 и более соединений на квадратный сантиметр. Некоторые конструкции соединителей без наконечников, например, конструкция, описанная в патенте США N 4045121, имеют несколько лучшую плотность монтажа, однако у такого соединителя так много деталей, что его не так легко установить. Соединителю по патенту 4045121 можно противопоставить соединитель для медных проводов RJ45, который обладает всеми желаемыми характеристиками в отношении легкости монтажа, простоты эксплуатации и быстроразъемности.
Другой проблемой многоволоконных соединителей является центровка соединяемых волоконных пар. Например, в соединителе по Европейской патентной заявке N 514722 (обычно его называют соединитель "МТ") для центровки деталей соединителя используются штифты. Однако и здесь по-прежнему трудно (т.е. требуются большие затраты) обеспечить строгие допуски, необходимые для получения высокоэффективного оптического соединения. В результате такой соединитель обладает относительно низкими характеристиками. Другим способом улучшения центровки является использование сращивателей с V-образными пазами, как описано в патенте 5151964. К сожалению, этот способ нельзя использовать в разъемных соединителях. Кроме того, соединители МТ рассчитаны на сборку с волоконно-оптическим кабелем в заводских условиях. Их сборка в полевых условиях дело весьма затруднительное. Наиболее близким аналогом заявленного волоконно-оптического соединителя является волоконно-оптический соединитель для соединения по меньшей мере одного первого световода с по меньшей мере одним вторым световодом, каждый из которых имеет конец, содержащий штекер для крепления первого световода, розетку для крепления второго световода и для размещения указанного штекера, причем розетка содержит корпус, имеющий внутреннее пространство и отверстие для доступа в указанное пространство, средство центрирования конца первого световода с концом второго световода и средство обеспечения постоянной сжимающей нагрузки между концами первого и второго световодов (см. EP, N 0508678 A2, кл. G 02 B 6/38, опубл. 14.10.92). Этот соединитель обеспечивает быстрое разъединение и повторное соединение по меньшей мере одной пары световодов, обеспечивает прецизионную центровку пар и прост в монтаже и эксплуатации. Однако было бы желательно, чтобы соединитель состоял из меньшего числа деталей и имел большую плотность монтажа соединений пар. Эта задача решается волоконно-оптическим соединителем, описанным в п.1 формулы. В зависимых пунктах описаны предпочтительные примеры осуществления изобретения.
Данное изобретение обеспечивает модульный многоволоконный соединитель, состоящий из штекера, который разъемно сопрягается с розеткой. И штекер, и розетка рассчитаны на размещение рядом контактных концов множества волоконных световодов. Штекер имеет корпус с опорной поверхностью, по которой идут пазы под волоконные световоды. Множество волоконных световодов крепится в корпусе таким образом, что их концы располагаются в среднем участке пазов. В розетке имеется отверстие для приема штекера, а также центрирующая световоды пластина, которая смонтирована внутри корпуса розетки с возможностью скольжения и в выдвинутом положении смещается в направлении отверстия. На пластине также имеются пазы под волоконные световоды, идущие до переднего края пластины. В этих пазах крепится другое множество волоконных световодов, причем их контактные концы выступают за передний край пластины, когда пластина будет находиться в выдвинутом вперед положении. Световоды размещаются под углом по отношению к пластине. В результате у своей контактной части они изгибаются под напряжением.
Когда штекер вставляется в розетку, пазы штекера оказываются совмещенными с выступающими концами световодов, закрепленных в розетке. При продолжении движения штекера, его передний край выталкивает скользящую пластину в крайнее заднее положение. При этом напряжение в изогнутых волокнах несколько ослабевает и волокна ложатся в пазы штекера. Когда штекер полностью вставлен, контактные концы волокон розетки оказываются в непосредственном контакте с концами волокон штекера (на среднем участке пазов, вырезанных в опорной поверхности штекера). Соединитель можно быстро соединять и разъединять, его легко собрать. Волоконные световоды могут быть дополнительно закреплены в корпусе штекера с помощью шарнирно закрепленного на корпусе сердечника штекера. Откинув сердечник из рабочего в открытое положение, можно извлечь волоконные световоды из пазов (например, для очистки).
Изобретение будет легче понять, если воспользоваться прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1A и 1B показаны соответственно вид сверху и снизу модульного многоволоконного соединителя (в соответствии с настоящим изобретением) в разобранном виде в перспективе;
На фиг. 2A и 2B показаны поперечные сечения, иллюстрирующие вставку штекера (в соответствии с настоящим изобретением) в розетку;
На фиг. 3 показана в увеличенном виде часть сечения, приведенного на фиг. 2A, выявляющая такие особенности изобретения, как отсечка света и выступающие из розетки концы волоконных световодов.
Описание дано со ссылками на фигуры чертежей и, в частности, на фигурах 1A и 1B, на которых показан модульный многоволоконный соединитель 10 в соответствии с настоящим изобретением. В принципе соединитель 10 состоит из штекера 12 и гнезда или розетки 14. В предпочтительном варианте реализации изобретения штекер 12 включает корпус 16 штекера и сердечник 18 штекера, а розетка 14 состоит из корпуса или кожуха 20, крышки 22, совмещающей световоды пластины 24, пружины 26 и направляющей 28 световодов, которая, в свою очередь, состоит из корпуса 30 направляющей и крышки 32 направляющей. Все компоненты соединителя 10 (кроме пружины 26) могут быть изготовлены из любого долговечного материала, предпочтительно из пригодного для литья под давлением полимера, например, из поликарбоната или RADEL (полиарилсульфон, выпускаемый фирмой "Amoco"). В состав материала могут входить электропроводящие наполнители, что придаст компонентам свойство полупроводимости, минимизирующее трибоэлектрическую зарядку, которая может привести к загрязнению концов волоконных световодов.
Корпус 16 штекера имеет опорную поверхность 34, на которой выполнены пазы 36 для множества волоконных световодов. Один комплект подлежащих соединению волоконных световодов крепится в корпусе 16 любым удобным способом. Как хорошо видно на фиг. 2A, длина концевых участков волоконных световодов подбирается таким образом, чтобы концы световодов располагались в средней части пазов. Хотя и существует необходимость, чтобы в пазах 36 корпуса 16 было достаточно свободного пространства (для размещения волоконных световодов из розетки), нет необходимости размещать концы световодов штекера точно в середине пазов 36. Достаточно, чтобы волоконные световоды не выходили за передний край 38 поверхности 34. Благодаря такой конструкции обеспечивается непосредственная стыковка концов волоконных световодов в середине пазов 36 (подробно это будет описано ниже), а также минимизируется опасность повреждения или загрязнения концов световодов. Тем не менее, если концы волоконных световодов окажутся загрязнены, соединитель может быть оборудован средством, позволяющим переместить световоды в положение, удобное для очистки. Конкретнее, в предпочтительном варианте реализации изобретения волоконные световоды закреплены сердечником 18 штекера, шарнирно соединенным с корпусом 16. Сердечник 18 можно перемещать из его рабочего положения (обычно он установлен параллельно поверхности 34), при котором волоконные световоды лежат в пазах 36, в открытое положение (обычно перпендикулярное поверхности 34), при котором волоконные световоды выходят из пазов 36. В таком положении концы волоконных световодов можно легко очистить, например, с помощью ленты, на которую нанесен слой клея, вклеивающего при надавливании. Шарнирное приспособление может быть изготовлено путем формования штырей или цапф 40 на боковых сторонах сердечника 18, которые будут сопрягаться с отверстиями 42 на дальних концах кронштейнов 44 корпуса 16.
В сердечнике 18 имеется множество каналов 46 для пропуска волоконных световодов. Другой комплект отверстий 48, соединенных с каналами 46, может использоваться для закачки в каналы 46 клеящего состава (эпоксидной смолы), который жестко закрепляет волоконные световоды внутри каналов 46. Сразу же за отверстиями 48 диаметр каждого канала 46 сужается, чтобы пропускать только световоды со снятой оболочкой. Для того чтобы закрепить освобождаемый сердечник 18 в его рабочем положении, можно использовать, например, сформованные на сердечнике 18 шлиц или направляющую 52, которые будут входить в фрикционное зацепление с канавкой 50 корпуса 16, образуя фиксирующуюся посадку. Как показано на фиг. 2A и 2B, в рабочем положении сердечника 18 волоконные световоды выходят из каналов 46 под небольшим углом, смещая тем самым концы световодов к вершинам пазов. Пазы предпочтительно должны иметь V-образную, немного вогнутую форму.
В корпусе 20 розетки 14 имеется отверстие 54, размеры и форма которого соответствуют размерам и форме крайней части штекера 12. Центрирующая пластина 24 смонтирована внутри корпуса 20 таким образом, чтобы она могла скользить по направлению к отверстию 54 и от него. Для этого во внутренней части корпуса 20 могут иметься направляющие 56, в которые будут входить боковые части пластины 24. На этих боковых частях имеются упоры 58, предназначенные для ограничения перемещения пластины 24 по направлению к отверстию 54. В предпочтительном варианте реализации изобретения пластина 24 смещается по направлению к отверстию 54 с помощью пружины 26, два острия 60 которой, входят в прорези 62 пластины 24. Как показано на фиг. 2A и 2B, центральная петля 64 пружины 26 крепится на бобышке 66, сформованной внутри корпуса 20. Крышка 22 служит для удержания пластины 24 и пружины 26 внутри корпуса 20, а также для предотвращения загрязнения внутренней полости находящимися в воздухе частицами. На внутренней стенке крышки 22 сформован упор 68, который ограничивает глубину входа штекера 12. Крышка 22 является съемной, она крепится к корпусу 20 с помощью любого удобного средства, например, запорных приливов 70, которые входят в зажимы, образуемые прорезями 72 на сторонах крышки 22.
В пластине 24 имеется множество пазов 74 под волоконные световоды. Обычно число таких пазов равно числу пазов на опорной поверхности 34. Форма этих пазов не столь критична, как форма пазов 36, и в данном варианте они имеют U-образную форму. Волоконные световоды 76, которые должны быть закреплены в розетке 14, подходят к пластине 24 через направляющую 28 световодов. В корпусе 30 направляющей 28 имеется множество входных прорезей 78 и множество выходных прорезей 80, внутри которых размещаются и центрируются световоды. Прорези 78 рассчитаны на размещение волоконных световодов в оболочке и имеют больший размер, чем прорези 80, в которых размещаются световоды со снятой оболочкой. На внутренней поверхности крышки 32 направляющей 28 световодов имеется множество каналов 82 под световоды. Эти каналы делятся на две части: одна, более широкая, находится ближе к прорезям 78, а другая, более узкая, - к прорезям 80, что также объясняется тем, что эта часть предназначена для световодов без оболочки. Эта переходная часть направляющей 28 от световодов в оболочке к незачищенным световодам может служить для контроля зачистки световодов на требуемую длину (этот вопрос будет рассмотрен ниже). Крышка 32 направляющей может быть приклеена к корпусу 30 направляющей, что будет также способствовать более надежному закреплению на месте волоконных световодов 76.
Направляющая 28 может быть закреплена на корпусе 20 несколькими различными способами. В данном варианте реализации изобретения у корпуса 30 направляющей имеется пара выполненных за одно целое с корпусом выступов или крыльев 84, которые входят в прорези 86, идущие по внутренней стенке корпуса 20, в результате чего получается шпунтовое соединение. Прорези 86 сориентированы по отношению к направляющим 56, а крылья 84 сориентированы по отношению к корпусу 30 таким образом, что выходящие из направляющей 28 волоконные световоды 76 направлены под косым углом к пластине 24. Иными словами, концевая часть волоконных световодов 76 не идет параллельно пластине 24 или пазам 74. Как отмечено ниже, это приводит к тому, что на подходе к пластине 24 волоконные световоды 76 загибаются за счет своей упругости. Образованная на внутренней нижней части крышки 22 корпуса бобышка надежно удерживает крылья 84 в прорезях 86.
Сборка и установка соединителя 10 не сложна. Обычно штекер 12 собирают на заводе, хотя это можно легко сделать и в полевых условиях. С этой точки зрения используемый далее термин "предварительно закрепленный" означает только закрепление волоконных световодов в штекере 12 или розетке 14, независимо от того, выполнена ли эта операция на заводе, в поле или еще где-нибудь. Следует также понимать, что штекер 12 или розетку 14 можно установить на любой кабельной перемычке, на другом конце которой может стоять любой другой волоконно-оптический соединитель. Рекомендуется использовать волоконно-оптические кабели, обладающие большей долговечностью при работе в закрытых помещениях, например, высокопрочные волоконно-оптические кабели, поставляемые фирмой "Minnesota Mining and Manufacturing Co." (именуемая как ЗМ). У этих волоконно-оптических кабелей обычные сердечники с покрытием защищены новой трехслойной оболочкой. Внутренний слой изготавливается из твердого материала (твердость D по Шору 65 или более), который может представлять собой любую смесь эпоксидного новолака, смолы бисфенил-а-диглицидного эфира и эпоксидного полисилоксана. Средний слой более мягкий, имеющий эффективный модуль упругости порядка 0,5-20 МПа, может быть изготовлен из акрилированных уретанов. Наружный слой имеет эффективный модуль упругости 500-2500 МПа и также может состоять из акрилированных уретанов. Специалисты могут также понять, что в соединителе по данному изобретению легко можно закрепить как отдельные волоконные световоды, так и ленточный многоволоконный кабель.
Волоконные световоды, которые должны быть закреплены в штекере 12 или розетке 14, следует очистить от оболочки, разъединить друг от друга и очистить. Если волоконные световоды имеют форму ленты, являющейся частью пучка лент, входящих в состав кабеля, то в первую очередь следует срезать часть оболочки кабеля, чтобы получить доступ к лентам. У большинства кабелей имеется несколько защитных слоев, например: сначала теплоизоляция, затем внутренняя оболочка, далее слой полиэфирной ленты, за которым идет наружная оболочка, состоящая из одного или более чередующихся слоев упрочняющих элементов (армирующие жилы). Для того, чтобы получить доступ к волоконным лентам, следует удалить каждый из этих слоев. Аналогичные операции по удалению защитных слоев следует проделать и для кабеля с одним световодом. Если необходимо подсоединить множество отдельных волоконных световодов, то специалист может соединить эти отдельные световоды в ленту, используя продаваемый фирмой ЗМ инструмент FIBRLOK 2670 (FIBRLOK это товарный знак фирмы ЗМ).
После того как волоконные световоды будут извлечены из защитной оболочки кабеля, с них удаляют покрытие. Волоконные световоды с удаленными покрытиями готовы к разделке, которая может быть произведена с помощью одного из нескольких промышленно выпускаемых инструментов, например инструмента, описанного в патенте США N 5024363. Длина разделанной части световода для крепления в штекере 12 равна расстоянию от переднего конца сердечника 18 штекера до середины паза 36, в предпочтительном варианте реализации изобретения оно равно примерно 6 мм. Для крепления волоконного световода в розетке 14 длина разделанной части равна расстоянию (по дуге) от переднего конца направляющей 28 до переднего конца пластины 24, что в предпочтительном варианте реализации изобретения составляет порядка 22 мм. Удаление покрытий со световодов может быть упрощено за счет использования специального инструмента для снятия покрытий с множества волокон, описанного в патенте США N 4850108. Этот инструмент удаляет материал, соединяющий в ленту световоды, а также индивидуальное покрытие каждого световода. С помощью безворсовой ткани следует удалить со световодов любые остатки загрязнений. Прежде чем вынимать волоконные световоды из инструмента для разделки, специалист может осмотреть световоды и убедиться, что все они пригодны для соединения, т.е. обрезаны ровно, без заострений. Для этой цели можно использовать специальное просмотровое устройство, описанное в патенте США N 5210647. После того как специалист убедится, что торцовая поверхность всех световодов удовлетворительна, световоды можно вынуть из инструмента для разделки. В предпочтительном варианте реализации изобретения торцовые поверхности световодов являются плоскими с фаской или скосом по периферии (или, по крайней мере, частичным скосом). Это необходимо для того, чтобы получить преимущества, обусловленные таким профилем. Более подробно этот вопрос рассматривается в патентных заявках США, поданных одновременно с данной заявкой 16 сентября 1993 г. По желанию торцы световодов могут быть срезаны под углом, как это предусмотрено в патенте США N 5048908. Чтобы минимизировать потери, волоконные световоды следует вставлять таким образом, чтобы ориентация скошенных концов одного комплекта световодов (т.е. вставляемых в штекер 12) была ответной ориентации скошенных концов другого комплекта световодов (т.е. вставляемых в розетку 14).
Окончательная сборка штекера 12 сводится к вставке подготовленных волоконных световодов в каналы 46 и закреплении их на месте с помощью эпоксидной смолы или другого подходящего клея, закачанного в отверстия 48. Концы волоконных световодов должны находиться в средней части пазов 36, т.е. они не должны выходить за край 38. Заключительная сборка розетки 14 не намного сложнее. Волоконные световоды 76, покрытые небольшим количеством клея, помещают в корпус 30 направляющей. После того как специалист убедится, что волокна отцентрированы в соответствующих каналах 82, медленно устанавливается на место крышка 32 направляющей. Пластина 24 и пружина 26 установлены в корпусе 20 (эту операцию можно выполнить на заводе). Затем направляющую 28 крепят к корпусу 20 розетки, для чего крылья 84 вводят в прорези 86. До начала этой операции и в ее ходе специалист должен принять меры, чтобы концы волоконных световодов 76 находились под пластиной 24 и контактировали с соответствующими пазами 74. После того как направляющая 28 присоединена к корпусу 20, причем волоконные световоды 76 размещены надлежащим образом в пазах 74, можно защелкнуть на корпусе 20 крышку 22 корпуса.
Монтаж соединителя 10 также не требует особых усилий. С помощью любых удобных средств розетка 14 монтируется в желаемом месте. Для монтажа можно воспользоваться шипами или бобышками 88, имеющимися на корпусе 20 розетки. Аналогичные средства имеет и обычный разъем RJ45 (однако для того, чтобы избежать возможных ошибок, штекер 12 и розетка 14 предпочтительно не должны совпадать со стандартом на разъемы RJ45). Для удобства монтажа в конкретных условиях на корпусе 20 могут быть отформованы и другие устройства крепления. Несколько розеток могут быть смонтированы в виде единого модуля, аналогичного описанному в патенте США N 4290664. После того как розетка установлена на место, соединение осуществляется простой вставкой штекера 12 в отверстие 54. Штекер 12 крепится к розетке с помощью защелки или хомута 90, который аналогично разъему RJ45 крепится к проушине 92. Прежде чем вставлять штекер 12 в розетку, специалист должен очистить пазы 36 штекера 12 и убедиться, что в них находятся световоды. Эта операция облегчается за счет поворота сердечника 18 штекера в открытое положение.
На фиг. 2A показан частично вставленный штекер, а на Фиг. 2B - полностью вставленный штекер. На фиг. 2A пластина 24 находится в ненапряженном выдвинутом положении, поскольку передний край 38 поверхности 34 еще не вошел в соприкосновение с пластиной 24. По мере вставки штекера 12 край 38 принудительно входит в контакт с пластиной 24 и убирает ее в положение, показанное на фиг. 2B. В результате отхода пластины 24 контактные концы волоконных световодов 76 приобретают некоторую свободу движения и под действием внутренних упругих напряжений перемещаются к вершинам пазов 36, стыкуясь с концами волоконных световодов, закрепленных в штекере 12. Все усилие для стыковки волокон образуется за счет упругости (упругой деформации) изогнутых волоконных световодов 76. Благодаря этому постоянно поддерживается сжимающая нагрузка на концы световодов. Следует отметить, что в отличие от любых ранее существовавших волоконных соединителей концевая часть волоконных световодов (как штекера, так и розетки) свободно лежит и может перемещаться в боковом направлении в пазах 36, т.е. эта часть не зажата и не прикреплена каким-либо другим образом к любой поверхности. Однако волокна смещаются по направлению к вершинам пазов 36. Волоконные световоды 76 розетки 14 смещаются за счет входа в пазы под косым углом, а волоконные световоды штекера 12 аналогично смещаются за счет выхода из каналов 46 под описанным выше небольшим углом. Это дает гарантию, что волоконные световоды не будут скользить или сгибаться.
Другие особенности соединителя 10 становятся понятными из рассмотрения фиг. 3, на которой в увеличенном виде показана часть разреза, показанного на фиг. 2A. На фиг.3 показано, как конец 94 волоконного световода 76 лежит перед уступом 96, созданным на переднем краю 98 пластины 24. При таком расположении волоконного световода 76 и с пластиной 24, находящейся во втянутом положении, конец 94 не царапает паз 74. Благодаря этому удается избежать попадания на торец световода грязи, которая могла скопиться в пазу в виде пыли и других обломков. В предпочтительном варианте реализации изобретения уступ 96 вырезают на переднем крае 98. Это создает преграду для света 100 (обсуждается ниже). Если бы уступа не было, стыковочный торец 94 мог бы выдвинуться за край 98, что могло бы привести к его повреждению. Специалисты в данной области поймут, что нет необходимости вырезать уступ 96, поскольку он совпадет с краем 98, и конец световода не будет выступать за передний край 98, даже если преграда 100 для света будет снята. Им будет также понятно, что вершина паза 74 смещена в поперечном направлении по отношению к пазу 36. Это дает гарантию, что волоконный световод 76 медленно опустится в паз 36 после того, как пластина 24 окажется во втянутом положении, т.е. конец 94 волоконного световода 76 не застрянет на переднем крае 38 поверхности 34.
На фиг. 3 также показано, как напротив внутренней стенки корпуса 20 образуется упор, создающий преграду 100 для света, которая находится прямо перед торцом 94 волоконного световода 76 в том случае, когда пластина 24 находится во втянутом положении. Это увеличивает безопасность соединения, поскольку предотвращает выход света из корпуса 20. Таким образом, если кто-нибудь заглянет внутрь корпуса 20 через отверстие 54 в то время, когда по волоконным световодам передается сигнал, этот человек не подвергнется облучению лазерным лучом. Преграда 100 не обязательно должна быть полностью непрозрачной, однако предпочтительно, чтобы она не была полностью прозрачной.
В зависимости от назначения размеры различных компонентов соединителя 10 могут колебаться в широких пределах. Приведенные ниже приблизительные размеры даны только в качестве примера. Общая длина корпуса штекера равна 30 мм, ширина - 13 мм, а толщина 6,5 мм. Сердечник штекера имеет длину 16 мм, ширину 9 мм и толщину 6,5 мм. Длина V-образных пазов 36 составляет 12 мм, а максимальная глубина 2 мм достаточна для размещения большинства обычных волоконных световодов. Внутренний угол V-образных пазов не должен быть слишком малым, поскольку это может привести к чрезмерному трению волокон, но, вместе с тем, он не должен быть слишком большим, поскольку это ухудшит центровку волоконных световодов. Компромиссным может оказаться угол 90Е. Размеры направляющей 28 розетки 14 равны 25 мм х 10 мм х 5 мм. Передний торец розетки 14 (с отверстием 54) имеет размеры 18 мм х 16 мм. Общая высота и глубина розетки равны 28 мм и 31 мм. Пластина 24 имеет размеры 15 мм х 6 мм х 3,5 мм. Ее упоры 58 добавляют еще 4 мм к ширине. Ширина пазов 74 составляет 1,5 мм.
Помимо скорости и простоты соединения и разъединения, соединитель 10 обладает и несколькими другими преимуществами. Как уже ранее упоминалось, осуществить заделку концов световодов в полевых условиях так же легко, как и на заводе. Даже если волоконные световоды 76 не будут установлены в розетке 14 в желательном положении, показанном на фиг. 3, (либо световоды будут находиться в несколько отличающихся положениях), в собранном соединителе все равно будет полный контакт между световодами, поскольку упругие напряжения в изогнутых волоконных световодах 76 создадут избыточное стыковочное усилие. Иными словами, допуск на относительное положение пары волоконных световодов смягчается за счет слабины волоконных световодов розетки. Такое смещение волоконных световодов розетки 14 обеспечивает конструктивно присущую розетке безопасность на случай создания натяжения. Допуски на поперечное положение волокон каждой пары также не являются критичными, поскольку центровка волоконных световодов обеспечивается V-образными пазами 36, а сами волокна смещаются по направлению к вершине паза. В этой связи следует отметить, что единственным существенным требованием к изготовителю является чистовая отделка поверхности пазов 36 (стенки должны быть гладкими, а угол паза должен быть строго выдержан). Такую отделку можно легко получить с помощью стандартного оборудования для литья под давлением. Кроме того, поскольку волоконные световоды 76 розетки входят в корпус 20 под косым углом (до 90E), для монтажа требуется очень малая глубина. Более того, способ сборки сопоставим со сборкой разъемов RJ45. Сокращенное число деталей и то, что все детали (кроме пружины 26) могут быть изготовлены литьем под давлением, дают в конечном счете соединитель очень низкой стоимости. Ряд этих преимуществ обусловлен тем, что в данном изобретении соединение волоконных световодов не требует их фиксации в определенном положении.
Хотя изобретение и было описано со ссылками на конкретные варианты реализации, данное описание не следует рассматривать как налагающее какие-либо ограничения. Для специалистов в данной области из описания изобретения станут понятными и различные модификации описанного варианта реализации изобретения, а также и другие варианты реализации. Например, хотя на рисунках показаны соединения только двух пар волоконных световодов, соединитель 10 может использоваться для размещения практически любого числа волоконных световодов (или только одной пары). Возможно создание гибридного соединителя, где можно было бы объединить настоящее изобретение с электрическим соединением, для чего могут использоваться медные контакты из соединителя RJ45. В любой из вышеупомянутых модификаций в штекере и/или розетке могут быть сделаны направляющие ключи (механическая полюсовка) под конкретные конфигурации соединения. И, наконец, в розетке 14 могут иметься упорные волокна, имеющие соответствующие элементы для сращивания, аналогичные описанным в патенте США N 4986626.
Формула изобретения: 1. Волоконно-оптический соединитель для соединения по меньшей мере одного первого световода с по меньшей мере одним вторым световодом, каждый из которых имеет конец, содержащий штекер для крепления первого световода, розетку для крепления второго световода и для размещения указанного штекера, средство центрирования конца первого световода с концом второго световода и средство обеспечения постоянной сжимающей нагрузки между концами первого и второго световодов, причем розетка содержит корпус, имеющий внутреннее пространство и отверстие для доступа в указанное пространство, отличающийся тем, что средство центрирования конца первого световода с концом второго световода включает пластину, имеющую по меньшей мере один паз под световод и установленную с возможностью скольжения по внутреннем пространстве корпуса розетки с обеспечением перемещения в направлении по меньшей мере одного паза под световод между выдвинутым положением рядом с указанным отверстием корпуса розетки и втянутым положением на удалении от указанного отверстия.
2. Волоконно-оптический соединитель по п.1, отличающийся тем, что постоянная сжимающая нагрузка между концами первого и второго световодов обеспечивается упругой деформацией по меньшей мере одного из первого и второго световодов.
3. Волоконно-оптический соединитель по п.2, отличающийся тем, что он снабжен средством смещения указанной пластины к указанному отверстию корпуса розетки и средством присоединения по меньшей мере одного второго световода к корпусу розетки, в то время как концевая часть указанного по меньшей мере одного второго световода может находиться в указанном по меньшей мере одном пазу под световод указанной пластины.
4. Волоконно-оптический соединитель по п.3, отличающийся тем, что указанная пластина выполнена с возможностью скольжения в направлении, практически параллельном указанному по меньшей мере одному пазу под световод.
5. Волоконно-оптический соединитель по п.3 или 4, отличающийся тем, что к внутреннему пространству корпуса розетки прикреплен элемент, преграждающий распространение света, который размещен между указанным по меньшей мере одним пазом под световод указанной пластины и указанным отверстием корпуса розетки.
6. Волоконно-оптический соединитель по любому из пп.3 - 5, отличающийся тем, что указанное средство присоединения выполнено с возможностью направления концевой части по меньшей мере одного второго световода к указанной пластине под косым углом относительно указанного по меньшей мере одного паза под световод, что вызывает изгиб указанного по меньшей мере одного второго световода.
7. Волоконно-оптический соединитель по любому из пп.2 - 6, отличающийся тем, что указанная пластина имеет уступ, указанный по меньшей мере один паз под световод в пластине имеет конец, расположенный рядом с указанным уступом, а указанное средство присоединения выполнено с возможностью присоединения указанного по меньшей мере одного второго световода таким образом, что конец его выходит за указанный уступ указанного по меньшей мере одного паза под световод.
8. Волоконно-оптический соединитель по любому из пп.1 - 7, отличающийся тем, что штекер содержит корпус, имеющий поверхность с по меньшей мере одним пазом под световод, имеющим среднюю часть для размещения конца по меньшей мере одного первого световода, и средство присоединения части по меньшей мере одного световода к корпусу штекера.
9. Волоконно-оптический соединитель по п.8, отличающийся тем, что рядом с указанным по меньшей мере одним пазом под световод указанной поверхности корпуса штекера и указанной средней частью указанного по меньшей мере одного паза под световод образовано свободное пространство.
10. Волоконно-оптический соединитель по п.8 или 9, отличающийся тем, что средство присоединения части по меньшей мере одного первого световода к корпусу штекера содержит сердечник, имеющий средство крепления к нему указанного по меньшей мере одного первого световода, причем сердечник шарнирно прикреплен к корпусу штекера с возможностью перемещения между рабочим положением, когда указанный по меньшей мере один первый световод лежит в указанном по меньшей мере одном пазу под световод указанной поверхности корпуса штекера, и открытым положением, когда указанный по меньшей мере один первый световод выдвинут из указанного по меньшей мере одного паза под световод.
11. Волоконно-оптический соединитель по п.10, отличающийся тем, что сердечник имеет по меньшей мере один сквозной канал для размещения указанного по меньшей мере одного первого световода, а когда сердечник находится в указанном рабочем положении, указанный по меньшей мере один первый световод выходит из указанного одного канала под косым углом относительно указанного по меньшей мере одного паза под световод указанной поверхности корпуса штекера.
12. Волоконно-оптический соединитель по п.11, отличающийся тем, что сердечник имеет по меньшей мере одно отверстие, сообщающееся с указанным по меньшей мере одним каналом.