Зажим для соединителя оптического волокна, имеющий гибкую структуру для фиксации расположенных в ряд выводов

Зажим для соединителя оптического волокна, имеющий гибкую структуру для фиксации расположенных в ряд выводов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

1. Приоритет

Приоритет по данной заявке принадлежит предварительной заявке на патент США №61/620945, поданной 5 апреля 2012 года, которая полностью включена в данную заявку в виде ссылки. Все упомянутые далее публикации во всей своей полноте включены в данную заявку в виде ссылок.

2. Область техники

[0001] Данное изобретение относится к волоконно-оптическим коннекторам, в частности, к соединительным муфтам в волоконно-оптических коннекторах.

3. Описание уровня техники

[0002] Существует много преимуществ передачи светового сигнала по оптоволоконным световодам и использование их многообразно. Одно- или многожильные оптоволоконные световоды могут использоваться просто для передачи видимого светового излучения к удаленным точкам. Комплексные телефонные и информационные коммуникационные системы могут передавать сложные специфические оптические сигналы. Эти устройства соединяют волокна встык (торец к торцу), что является одним из источников световых потерь. Точность выравнивания двух полированных торцов волокон необходима для того, чтобы гарантировать, что общие оптические потери в соединении волокон было равно или меньше чем установленные потери в оптических коннекторах для систем. Для одномодовых волокон телекоммуникационного класса это обычно соответствует точности выравнивания волоконных соединений меньше чем 1000 нм. Это значит, что при параллельном и одиночном соединении волокон, работающих при многогигабитных скоростях, компоненты, предназначенные для выравнивания волокон, должны собираться и производиться с субмикронной точностью.

[0003] В соединениях оптических волокон, волоконно-оптический коннектор завершает конец кабеля, который содержит одно или много волокон, и делает возможным более быстрое соединение и разъединение по сравнению со сращиванием. Коннекторы механически связывают и выравнивают сердцевины волокон таким образом, что свет может проходить насквозь «торец в торец». Лучшие коннекторы теряют очень мало света вследствие отражения или несоосности волокон. Коннекторы, как для соединения параллельных/мультиволоконных кабелей, так и для соединения моноволокон, работающих с мультигигабитной интенсивностью, должны быть скомпонованы из субкомпонентов, изготовленных с субмикронной точностью. Как бы ни были перспективны детали с такими уровнями точности, для того, чтобы результирующий конечный продукт был экономически целесообразен, он должен быть изготовлен полностью автоматизированным очень высокопроизводительным способом.

[0004] Современные волоконно-оптические коннекторы не менялись конструктивно на протяжении многих лет. Основной соединительный элемент это коннектор в сборе. Фиг. 1 иллюстрирует пример волоконно-оптические коннектора 1400 для кабеля 1410, содержащего оптические волокна 1412, который промышленно внедрен компанией US Conec Ltd. Коннектор включает узел из компонентов, состоящий из соединительной муфты 1402, корпуса муфты 1404, кожух кабеля или чехол 1406, центрирующих направляющих штырей 1408 и других технических средств, имеющихся внутри или снаружи корпуса (например, муфта с компенсатором натяжения кабеля, кабельный зажим, пружина смещения, прокладка, и т.д.). Соединительная муфта 1402 и оконечные торцы волокон 1412 отполированы. Соединительная муфта 1402 в волоконно-оптическом коннекторе 1400 поджимается пружиной для обеспечения осевого смещения, чтобы прижать вместе полированные торцы волокон в двух коннекторах в конфигурации «торец к торцу». В большинстве случаев целью является установление физического контакта между соединяемыми волокнами для предотвращения световых потерь. Физический контакт исключает образование слоя воздуха между волокнами, который увеличивает потери, вносимые коннектором, и потери отражения. Адаптер, который не показан, необходим для безопасного соединения соединительных муфт двух коннекторов (корпус соединительной муфты 1404 каждого коннектора вставлен в адаптер).

[0005] Волоконно-оптический коннектор, показанный на Фиг. 1, выпускаемый компанией US Conec Ltd., предположительно соответствует структуре, раскрытой в патенте США 5214730, права на который переданы Nippon Telegraph and Telephone Corporation. Как показано в патенте США 5214730, волоконно-оптический коннектор вмещает ленточный кабель с множеством отдельных оптических волокон и поддерживает определенное взаимное расположение отдельных волокон. Волоконно-оптический коннектор может быть соединен с другим волоконно-оптическим коннектором (например, с использованием адаптера) таким образом, чтобы выровнять множество отдельных световодов одного волоконно-оптического коннектора с множеством световодов другого волоконно-оптического коннектора.

[0006] Соединительная муфта 1402 от US Conec Ltd. в целом выполнена в виде пластмассового блока, имеющего ряд сквозных отверстий завышенного размера, которые обеспечивают достаточный зазор для введения в блок концевых фрагментов оптических волокон 1412 и центрирующих штырей 1408. Соединительную муфту 1402 формируют прессованием полимерного пластика, который обычно усиливают стеклянными частицами. Чтобы вставить концевые фрагменты (замыкающие концы) многожильных оптических волокон 1412 через отверстия в блоке соединительной муфты 1402, защитную оболочку и буферный слой (смола) оптического волокна снимают, чтобы обнажить покрытие вблизи концевых фрагментов, и на покрытие наносят слой эпоксидной смолы. Концевые фрагменты оптических волокон затем продевают в отверстия завышенного размера в соединительной муфте. Концы оптических волокон 1412 надежно фиксируются в соединительной муфте 1402 после застывания эпоксидной смолы. Аналогично, центрирующие штыри 1408 остаются с эпоксидной смолой после установки в отверстия завышенного размера в соединительной муфте 1402, предназначенные для штырей.

[0007] Описанная выше соединительная муфта имеет несколько существенных недостатков. Конструкция, изготовленная методом литья под давлением, по существу не выдерживает допусков. Полимер не является жестким и деформируется, когда нагрузки (силы или моменты) приложены к волоконному кабелю или корпусу коннектора. Полимеры также восприимчивы к пластической деформации и термическому расширению/сжатию в течение долгого периода времени. Зазор в отверстиях завышенного размера в соединительной муфте оказывает дополнительное влияние на точность осевого выравнивания волокон "торец к торцу". Эпоксидная смола дает усадку в процессе отверждения, что приводит к деформации пластмассовой соединительной муфты. Далее, эпоксидная смола деформируется (ползет) с течением времени, приводя к поршневому движению или втягиванию концов оптического волокна (которые придавлены к концам присоединенных волокон) внутри отверстий в соединительной муфте при приложенном осевом смещении при подпружинивании в коннекторе. Это подвергает риску целостность поверхностного контакта торцов противоположных волокон. Эти и другие недостатки в результате вызывают низкую точность, недостаточную для современных применений оптического волокна. Вышеупомянутые недостатки являются еще более нежелательными для волоконно-оптических коннекторов высокой плотности, поддерживающих двумерные массивы оптических волокон. Осевое выравнивание волокон становится даже более критичным для двумерных массивов волокон.

[0008] В настоящее время общепринято, что волоконно-оптические коннекторы слишком дороги в производстве и характеристики надежности и потерь должны быть улучшены. Допустимое отклонение волоконно-оптических коннекторов должно быть уменьшено, и стоимость производства коннекторов должна быть снижена, если оптоволокно станет коммуникационной средой, предпочтительной для коротких расстояний и очень узкого круга приложений. Относительно широко распространенное и постоянно увеличивающееся использование оптоволокна в коммуникационных системах, при обработке данных и в других системах передачи сигналов породило спрос на адекватные и эффективные устройства терминалов для соединения волокон (кабелей) друг с другом

[0009] Следовательно, желательно разработать конструкцию нового волоконно-оптического коннектора и, в частности, новую конструкцию соединительной муфты, которая обеспечит низкие вносимые потери и низкие потери отражения, что обеспечит легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0010] Данное изобретение представляет соединительную муфту для волоконно-оптического коннектора, которая позволяет преодолеть многие недостатки известных конструкций соединительных муфт и волоконно-оптических коннекторов. Соединительная муфта в соответствии с настоящим изобретением представляет собой волоконно-оптический коннектор, что должно привести к низким вносимым потерям и низким потерям отражения, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами. В соответствии с данным изобретением, в соединительной муфте создают гибкую конструкцию, которая фиксирует центрирующие штыри, чтобы аккуратно и прецизионно разместить центрирующие штыри для выравнивания относительно другого комплементарного волоконно-оптического коннектора. Гибкая конструкция удерживает центрирующие штыри без зазора, таким образом, не требуется заполнения эпоксидной смолой любых зазоров между центрирующими штырями и несущей конструкцией. Гибкая конструкция задается структурой, которая способна к упругому изгибу (например, гибким элементом, заданным консольной структурой) в противоположность деформации сжатия (например, посадке с натягом или прессовой посадке между двумя граничащими поверхностями).

[0011] В одном из аспектов данного изобретения, гибкая конструкция задана, по крайней мере, гибким элементом в форме консольной конструкции, продленной со стороны соединительной муфты. Консольная конструкция, с или без комплементарного опорного элемента, определяет пространство, в котором центрирующий штырь может быть зафиксирован. В одном из вариантов, гибкий элемент задан одной или более прорезями на корпусе соединительной муфты для облегчения изгиба продленной консольной конструкции. Прорези могут быть нанесены внутри или снаружи соединительной муфты. Для создания гибкой фиксирующей конструкции могут быть предусмотрены две или более консольные конструкции. В одном из вариантов центрирующий штырь зажимают в пространстве, заданном гибкой конструкцией с контактом в 3-х или 4-х точках.

[0012] В одном из вариантов воплощения изобретения соединительная муфта включает две половинки муфты (полумуфты). По крайней мере, одна из полумуфт содержит канавки (выемки) для фиксации световодов. В соединительной муфте создают гибкую конструкцию, включающую гибкий элемент, по крайней мере, на одной из полумуфт.

[0013] В другом варианте соединительная муфта содержит вкладыш муфты с канавками (выемками) для фиксации световодов и рамка (остов) муфты, который фиксирует вкладыш муфты и центрирующие штыри. Гибкую конструкцию создают на рамке, которая фиксирует центрирующие штыри. В одном из вариантов вкладыш муфты содержит одну или более пластин (плат) с заданными на них канавками для волоконных световодов. Еще в одном варианте рамка (остов) муфты содержит переднюю (фронтальную) секцию рамки и заднюю секцию рамки. Передняя секция рамки присоединяется к передней части вкладыша муфты, и задняя секция рамки присоединяется к задней части вкладыша муфты для завершения конструкции соединительной муфты. Центрирующие штыри вставляются в гибкие конструкции, созданные на передней и задней секциях рамки. В другом варианте рамка (остов) может быть одной единой конструкцией, на которую устанавливают вкладыш муфты.

[0014] В другом варианте воплощения изобретения вкладыш муфты содержит смещенную структуру, обеспеченную канавками для оптических волокон по ее периметру. Еще в одном варианте, канавки для оптических волокон размещаются на более чем одной поверхности периметра смещенной структуры, которая может принимать оптические волокна более чем от одного оптоволоконного кабеля. Гибкая конструкция размещается на вкладыше муфты, которая удерживает центрирующие штыри. Рамка муфты имеет секцию, которая закрывает, по крайней мере, канавки для оптических волокон на вкладыше муфты. Еще в одном варианте рамка муфты содержит удлиненные плоские накладки, покрывающие канавки, размещенные на смещенной конструкции. Еще в одном варианте, рамка муфты охватывает периметр вкладыша муфты.

[0015] В другом аспекте данного изобретения заявляемые соединительные муфты прецизионно изготавливаются высокопроизводительными способами, такими как штамповка и экструзионное прессование.

[0016] В одном из вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты выполнен из металлического материала, который может быть выбран таким образом, чтобы обладать высокой жесткостью (например, нержавеющая сталь), химической инертностью (например, титан), высокой термостабильностью (никелевый сплав), малым коэффициентом термического расширения (например, Инвар) или соответствовать коэффициенту термического расширения других материалов (например, Ковар для соответствия стеклу).

[0017] Соединительная муфта в соответствии с данным изобретением преодолевает многие недостатки уровня техники, позволяя создать волоконно-оптический коннектор, что ведет к низким вносимым потерям и низким потерям отражения, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0018] Для более полного понимания сущности и преимуществ изобретения, а также предпочтительной области его использования, далее приведено подробное описание со ссылками на сопроводительные чертежи. На всех прилагаемых чертежах аналогичные (одинаковые или похожие) номера позиций обозначают аналогичные или подобные части.

[0019] Фиг. 1 иллюстрирует волоконно-оптический коннектор в соответствии с уровнем техники.

[0020] Фиг. 2 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0021] Фиг. 3 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 2.

[0022] Фиг. 4 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 2.

[0023] Фиг. 5 иллюстрирует вид в разрезе нижней части полумуфты в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0024] Фиг. 6 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с другим вариантом данного изобретения.

[0025] Фиг. 7 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 6.

[0026] Фиг. 8 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0027] Фиг. 9 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 8.

[0028] Фиг. 10 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0029] Фиг. 11 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 10.

[0030] Фиг. 12 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0031] Фиг. 13 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 12.

[0032] Фиг. 14 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0033] Фиг. 15 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.

[0034] Фиг. 16 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.

[0035] Фиг. 17 иллюстрирует покомпонентное изображение волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.

[0036] Фиг. 18 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.

[0037] Фиг. 19 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора для варианта, представленного на Фиг. 14.

[0038] Фиг. 20 иллюстрирует вид с частичной сборкой другого варианта волоконно-оптического коннектора для варианта воплощения, представленного на Фиг. 14.

[0039] Фиг. 21 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0040] Фиг. 22 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.

[0041] Фиг. 23 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.

[0042] Фиг. 24 иллюстрирует вид сверху волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.

[0043] Фиг. 25 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.

[0044] Фиг. 26 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0045] Фиг. 27 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.

[0046] Фиг. 28 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним новым вариантом воплощения данного изобретения.

[0047] Фиг. 29 иллюстрирует покомпонентный вид волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.

[0048] Фиг. 30 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.

[0049] Фиг. 31 иллюстрирует вид сверху волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.

[0050] Фиг. 32 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0051] Данное изобретение описано ниже применительно к различным вариантам выполнения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Несмотря на то, что изобретение описано исходя из наилучших способов воплощения, позволяющих достичь поставленных целей, специалисты оценят по достоинству, что многие другие варианты и усовершенствования могут быть реализованы в рамках изобретения, без нарушения его духа и буквы.

[0052] Данное изобретение представляет собой соединительную муфту для волоконно-оптического коннектора, которая позволяет преодолеть многие недостатки предшествующих конструкций соединительных муфт и волоконно-оптических коннекторов. Соединительная муфта в соответствии с данным изобретением позволяет создать волоконно-оптический коннектор, что приводит к низким вносимым потерям и низким обратным потерям, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительность к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами. В соответствии с настоящим изобретением, в соединительной муфте создают гибкую конструкцию, которая зажимает центрирующие штыри, чтобы надежно и прецизионно точно позиционировать центрирующие штыри для выравнивания с другим комплементарным (сопряженным) волоконно-оптическим коннектором. Гибкая конструкция фиксирует центрирующие штыри без зазора, таким образом, не требуется заполнение эпоксидной смолой любых зазоров между центрирующими штырями и несущей конструкцией. Гибкая конструкция задается структурой, которая способна к упругой деформации, предпочтительно к упругому изгибу (например, гибкий элемент, определенный как консольная структура) в противоположность деформации сжатия или растяжения (например, посадке с натягом или прессовой посадке между двумя граничащими поверхностями). В одном аспекте данного изобретения, гибкая конструкция задается, по крайней мере, гибким элементом в виде консольной конструкции, продленной со стороны соединительной муфты. Консольная конструкция с или без комплементарного опорного элемента определяет пространство, в котором центрирующий штырь может быть зафиксирован.

[0053] Фиг. 2 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора 10, имеющего блок из компонентов, включающих соединительную муфту 12 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Кроме того, коннектор 10 включает корпус муфты 14 (показан пунктирными линиями), чехол (колпачок) для кабеля 16 (показан пунктирными линиями) и центрирующие (направляющие) штыри 18. Фиг. 2 является упрощенным изображением волоконно-оптического коннектора 10. Помимо соединительной муфты 12, которая структурирована в соответствии с настоящим изобретением, другие компоненты волоконно-оптического коннектора 10 могут включать компоненты, показанные на волоконно-оптическом блоке, приведенном на Фиг. 1 (например, соединительная муфта в соответствии с настоящим изобретением может быть обратносовместимой для использования в MTO/MPO волоконно-оптических коннекторах, как предложено US Conec Ltd.). Фиг. 3-4 иллюстрируют различные виды волоконно-оптического коннектора 10, на которых не показаны корпус соединительной муфты 14 и чехол кабеля (колпачок) 16 (для упрощения, при обсуждении и в иллюстрациях дальнейших вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты 14 и чехол кабеля (колпачок) не показаны).

[0054] В иллюстрируемых вариантах, соединительная муфта 12 включает первую и вторую полумуфты (половинки муфты) 12а и 12b. Как видно также из Фиг. 3, каждая полумуфта (12а, 12b) имеет в целом прямоугольную пластинчатую структуру. Полумуфта 12b имеет открытую структуру с рядом открытых канавок (выемок) 24, прецизионно сформированных на ней в плоскости для размещения световодов 20 оптоволоконного кабеля 22. (Несмотря на то, что иллюстрируется ленточный тип оптоволоконного кабеля, очевидно, что без нарушения духа и буквы данного изобретения вместо ленточного кабеля оптические волокна могут быть скручены в жгут в форме круглого оптоволоконного кабеля). Две полумуфты 12а и 12b соединяют таким образом, что полумуфта 12а покрывает канавки 24 в полумуфте 12b. В иллюстрируемом варианте двенадцать световодов 20 находятся внутри оболочки 27, образуя ленточный оптоволоконный кабель 22. Концевые фрагменты волокон (световодов) 20 оптоволоконного кабеля 22 расположены в ряду канавок 24 второй полумуфты 12b. Канавки 24 вмещают концевые фрагменты световодов 20 в оголенном виде без защитного буферного слоя и оболочки (При дальнейшем обсуждении размещения световодов в канавки муфты подразумевается, что концевые фрагменты световодов находятся в оголенном виде без защитного буферного слоя и оболочки.).

[0055] Как видно также из Фиг. 4, задние (хвостовые) участки (26а, 26b) полумуфт 12а и 12b тоньше, чем передние (фронтальные) участки (36а, 36b). Передние стороны задних участков (26а, 26b) вместе задают выемку (полость) 28 между ними, которая имеет такой размер, чтобы вместить и зажать оболочку 27 между полумуфтами 12а и 12b, когда они соединены вместе в конфигурации, показанной на Фиг. 2 и 4. Оболочка 27 плоского оптоволоконного кабеля 22 размещается (пригнана) внутри выемки 28, имеющей дополнительное пространство, чтобы вместить толщину оболочек (27а и 27b) и защитного буферного слоя вместе с внешними оболочками световодов 20 внутри оболочки 27. Задние участки (26а, 26b) вместе обеспечивают уменьшение деформации оптоволоконного кабеля 22. По крайней мере, передние участки (36а, 36b) полумуфт удерживаются в собранной конфигурации, например, с помощью лазерной сварки. В качестве альтернативы соединительная муфта может также включать втулку или трубчатую изоляцию (не показано) для удерживания передних участков (36а, 36b) полумуфт (12а, 12b) в собранной конфигурации.

[0056] Конфигурация рядов канавок более четко видна на виде с торца соединительной муфты 12, приведенном на Фиг. 3. В показанном варианте каждая канавка имеет в сечении практически U-образную форму с практически параллельными сторонами. Когда передние участки 36а и 36b полумуфт 12а и 12b стыкуются (соединяются), передний участок 36а первой полумуфты 12а полностью покрывает противолежащие канавки на переднем участке 36b второй полумуфты 12b.

[0057] Глубина канавок 24 такова, что полностью вмещает световоды 20. В иллюстрируемом варианте глубина канавок равна, по крайней мере, D (например, 125 мкм), диаметру оголенной части световодов, с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки, как принято здесь и далее. Так как глубина канавок практически равна D, плоское дно переднего участка 36а первой полумуфты 20а и 11

противолежащие канавки 24 вместе задают пространство, которое прецизионно позиционирует световоды 20.

[0058] Ширина продольного отверстия (щели), заданного между стенками вдоль, по крайней мере, части канавок, несколько уже, чем диаметр оголенных оптических волокон, чтобы обеспечить тугую посадку (например, посадку с натягом в 1 мкм) в отношении оголенных оптических волокон (оголенные участки с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки), что позволяет вставлять концевой участок оптического волокна 20 боком в продольное отверстие канавки и в то же время плотно удерживать оптическое волокно в канавке 24. Канавки 24 и ширина продольных отверстий и канавок имеют такую форму и размер, чтобы удерживать волокна без какого-либо зазора, позволяющего перемещаться волокнам 20 относительно канавок. Канавки 24 могут иметь закругленное дно, чтобы соответствовать внешней форме оптического волокна (как показано на рисунке), или плоское дно, или V-образную канавку (в результате между волокном и стенкой канавки образуется пустое пространство, которое можно заполнить дополнительным материалом, таким как эпоксидная смола, для герметизации, чтобы предотвратить попадание частиц, особенно в процессе механической полировки переднего торца соединительной муфты). Предпочтительно закругленное дно, так как это увеличивает поверхность контакта с волокном и обеспечивает более однородное упругое напряжение внутри волокна. Использование канавки для посадки с натягом контрастирует с запрессованной (отлитой) соединительной муфтой, показанной на Фиг. 1, у которой есть отверстие с допуском, превышающим диаметр оптического волокна. Следовательно, традиционное (известное из уровня техники) отверстие завышенного размера не контролирует положение оптического волокна.

[0059] Так как оптические волокна 20 полностью удерживаются в канавках 24, оптические волокна 20 позиционируются канавками 24а прецизионно точно между полумуфтами (12а, 12b). Положение и ориентация оптических волокон 20 определяются положением и параллельностью канавок 24. Соответственно, относительные расположения (например, интервал) оптических волокон 20 в полумуфтах (12а, 12b) прецизионно поддерживаются внутри соединительной муфты, например, для выравнивания с волокнами в противоположном волоконно-оптическом коннекторе (который имеет охватывающую структуру («мама») для введения центрирующих штырей 18). Не требуется комплементарной соединительной муфты для надежного и прецизионно точного позиционирования волокон внутри волоконно-оптического коннектора, поскольку такая комплементарная полумуфта не выполняет функцию какого-либо выравнивания или эффективной фиксации для позиционирования волокон 20 в полумуфте 12b. Однако, предусмотрена верхняя полумуфта 12а, которая служит крышкой для канавок 24, чтобы предотвратить случайное смещение оптических волокон 20.

[0060] В соответствии с данным изобретением, гибкую конструкцию создают на соединительной муфте 12 для прецизионно точного размещения центрирующих (выравнивающих) штырей 18 по отношению к канавкам 24 для волокна. Гибкая конструкция включает в себя гибкий элемент, созданный, по крайней мере, на одной из полумуфт (12а, 12b). В одном из вариантов воплощения изобретения гибкий элемент задан как одна или более прорезей, расположенных на соединительной муфте для облегчения изгиба удлиненной консольной структуры. Прорези могут быть нанесены на внешнюю или внутреннюю часть соединительной муфты.

[0061] На Фиг. 2-3 показаны прорези, нанесенные на внешнюю часть соединительной муфты 12. В частности, вблизи каждой боковой стороны 44 верхней полумуфты 12а создана продольная узкая прорезь 40 на верхней стороне полумуфты 12а, которая простирается от переднего участка 36а до заднего участка 26а. На виде с торца, приведенном на Фиг. 3, прорези 40 расположены вертикально по отношению к верхней внешней поверхности полумуфты 12а. Прорезь 40 уменьшает толщину верхней полумуфты 12а таким образом, что боковая часть 44 простирается от основной части 45 первой полумуфты 12а через консольное соединение (звено) 42 (т.е., боковые части 44 являются консольными структурами относительно основной части 45). На первой полумуфте 12а имеется скошенная поверхность 49а, обращенная к боковой части 44, и на второй полумуфте имеется скошенная поверхность 49b, обращенная к боковой части 44. Боковая часть 44, скошенная поверхность 49а и скошенная поверхность 49b вместе задают пространство 48 для прецизионно точного размещения центрирующего штыря 18 относительно оптических волокон 20 (т.е. приводит в результате к 3-х точечному контакту). При введении центрирующих штырей 18 в пространство 48 консольное соединение 42 эластично деформируется (изгибается), чтобы дать возможность боковой части 44 слегка переместиться наружу от основной части 45, таким образом обеспечивая внутреннее смещение для фиксации центрирующих штырей 18 скошенными поверхностями полумуфт.

[0062] Так как скошенные поверхности 49а и 49b являются ближайшими к канавкам 24 для волокон, эти скошенные поверхности по существу являются базовыми плоскостями (касательными плоскостями), которые могут быть прецизионно точно сформированы, в то время как консольные боковые элементы 44 могут иметь определенную гибкость в перемещении, не влияя на прецизионную точность базовых плоскостей. С другой стороны, канавки для волокон согласно раскрытому выше варианту воплощения изобретения прецизионно точно формируют высокопроизводительными способами, такими как штамповка и экструзионное прессование. Структуры поверхности компонентов соединительной муфты (т.е., полумуфт 12а и 12b) позволяют производить их, используя такие высокопроизводительные способы. Способ и устройство для прецизионной штамповки раскрыты в патенте США №7,343,770, права на который были переданы правообладателю данного изобретения. Этот патент полностью включен в данную заявку в виде ссылки. Раскрытые в этом патенте способ и устройство для штамповки могут быть адаптированы к точной штамповке соединительных муфт согласно данному изобретению.

[0063] В одном из вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты изготовлен из металлического материала, который может быть выбран таким образом, чтобы он обладал хорошей температурной стабильностью геометрических размеров (например, Инвар).

[0064] В другом варианте данного изобретения вторая полумуфта 12b имеет открытую структуру со сформированными на ней канавками для прецизионно точной фиксации (защелкивания), которые могут надежно удерживать оптические волокна без необходимости использования эпоксидной смолы или комплементарной прецизионной части. На Фиг. 5 показан разрез канавок 24 на переднем участке 36b второй полумуфты 12b.

[0065] Канавки 24b структурированы таким образом, чтобы надежно удерживать волокна 20 (оголенные участки с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки) за счет отверстия, которое зажимает (защелкивает) волокна 20, например, за счет посадки с натягом (или прессовой посадки). Посадка с натягом гарантирует, что волокна 20 зафиксированы на месте и, соответственно, положение и ориентация волокон определяется размещением и параллельностью канавок 24. Использование посадки с натягом контрастирует со штампованной (отлитой) соединительной муфтой, показанной на Фиг. 1, которая имеет отверстие с допуском, превышающим диаметр оптического волокна. Следовательно, отверстие завышенного размера не контролирует положение оптического волокна.

[0066] В варианте, показанном на Фиг. 5, ширина W продольного отверстия 23 канавок 24 несколько уже, чем диаметр оптических волокон 20. В частности, отверстие 23 задается выступами 25, сформированными на противоположных продольных кромках продольного отверстия 23. Ширина W продольного отверстия 23 слегка уменьшена таким образом, чтобы концевые фрагменты оптических волокон можно было боком ввести в продольные отверстия 23 канавок при посадке с натягом. Величина натяга может устанавливаться технологическим процессом таким образом, чтобы укладка оптических волокон в канавки вызывала только эластичную деформацию или незначительную пластическую деформацию выступа. Канавки не должны пластически деформироваться, иначе это повлияет на точность позиционирования волокон.

[0067] В частности, чтобы присоединить оптические волокна 20 к переднему участку 36b полумуфты 12b, концевые фрагменты волокон 20 вдавливаются продольно в канавки 24 через продольные отверстия 23 с фиксирующим (защелкивающим) действием (т.е., не по оси канавок), с кончиками волокон 20, слегка выступающими за пределы торца переднего участка 36b. Ширина W продольных отверстий 23 и канавок 24 имеет такие размер и форму, чтобы плотно удерживать участок оптических волокон 20 в канавках 24 без какого-либо зазора, допускающего осевое и боковое смещения торцевых граней волокон относительно канавок с тем, чтобы гарантировать жесткий допуск для оптической связи между торцами двух примыкающих волокон. Эпоксидная смола не потребуется для фиксации оголенных участков оптоволокна в канавках при условии посадки с натягом вдоль сопрягаемых (соединяемых) поверхностей между волокнами 20 и канавками 24.

[0068] Вариант, показанный в Фиг. 5, иллюстрирует профиль поперечного сечения канавок 24, которые обычно прилегают к телу волокон 20. Волокно 20 надежно "защелкнуто" внутри канавки 24 выступами 25, прижимающими волокно 20 сверху ко дну и остальным частям канавки 24. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения показано, что стенка (боковая поверхность) волокна 20 прижата ко всей стенке канавки 24, за исключением участка вблизи отверстия 23. Это обеспечивает в значительной степени однородное давление по практически всему периметру волокна, что имеет меньшее влияние на оптические сигналы, передаваемые через волокно 20, вследствие изменения показателя преломления волокна или сердцевины под воздействием напряжений. Однако, совершенно очевидно, что в рамках данного изобретения форма канавок (выемок) в муфте может быть по-разному структурирована и иметь различные поперечные сечения, которые также обеспечат адекватную посадку с натягом для надежной фиксации волокон 20b в выемках 24b. Например, канавки могут иметь плоское или искривленное дно, изогнутые боковые стенки или плоские боковые стенки, перпендикулярные или слегка наклонные под некоторым углом к плоскому дну (например, V-образное дно), и направленные внутрь выступы, задающие продольный просвет канавки. Эти конфигурации канавок приведут в результате к появлению некоторого пространства (зазоров) между искривленными стенками волокон и плоскими или искривленными боковыми стенками канавок, но фиксирующее (защелкивающее) действие выступов 25 и/или вертикальных стенок канавок по отношению к волокну в любом случае не создаст зазоров, дающих возможность волокну двигаться внутри канавок. Свободные пространства могут быть заполнены дополнительным материалом, таким как эпоксидная смола, для герметизации, чтобы предотвратить захват частиц, особенно в процессе механической полировки торца муфты.

[0069] Так как волокно 20 полностью удерживается в канавке 24, и профиль канавки, такой как выступы 25 и дно канавки, определяют расположение волокна 20 внутри канавки, волокно 20 располагается с прецизионной точностью в муфте с помощью канавки. Соответственно, взаимные расположения (например, интервал) оптических волокон 20 в полумуфте 12b прецизионно поддерживается внутри муфты, например, для выравнивания с волокнами, расположенными в противолежащем оптоволоконном коннекторе (который имеет охватывающую структур