Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна, имеющая интегрированный оптический элемент

Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна, имеющая интегрированный оптический элемент

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Уровень техники

1. Приоритет

Приоритет по данной заявке принадлежит предварительной заявке на патент США №61/623,027, поданной 11 апреля 2012, и предварительной заявке на патент США №61/699,125, поданной 10 сентября 2012. Кроме того, данная заявка является частичным продолжением предварительной заявки на патент США №13/786,448 и запрашивает приоритет в соответствии с этой заявкой №13/786,448, поданной 5 марта 2013, приоритет по которой принадлежит предварительной заявке на патент США №61/606,885, поданной 5 марта 2012. Эти заявки полностью включены 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 конструкциям муфты для оптического волокна, в частности герметичному узлу (сборке) для выравнивания оптического волокна, включающему муфту для выравнивания оптических волокон.

3. Описание уровня техники

[0002] Ввиду увеличивающихся требований к полосе пропускания для современной передачи данных (например, для видеоданных высокой четкости), передача сигналов по оптоволокну стала повсеместной для обмена данными. Оптические сигналы передаются по оптоволокну через оптоволоконную сеть и связанные с ней коннекторы и коммутаторы. Оптоволокно обладает значительно более высокой пропускной способностью для широкого диапазона частот и более низкими потерями сигнала по сравнению с медными проводами для заданного физического размера/протяженности.

[0003] При передаче сигналов по оптоволокну преобразования оптических сигналов в электрические сигналы и наоборот происходят за пределами концевого участка оптоволокна. А именно, на выходном конце оптоволокна свет из оптоволокна детектируется преобразующим ресивером и конвертируется в электрический сигнал для последующей обработки данных в дальнейшем (то есть преобразование оптического сигнала в электрический). На входном конце оптоволокна электрические сигналы конвертируются в световой сигнал, который должен передаваться в оптоволокно преобразующим трансмиттером (то есть преобразование электрического сигнала в оптический).

[0004] Оптоэлектронные устройства (ресивер и трансмиттер и связанные с ними оптические элементы и электронные аппаратные средства) содержатся в оптоэлектронном модуле или блоке. Оптическое волокно вводят снаружи корпуса оптоэлектронного модуля через отверстие, предусмотренное в стенке корпуса. Конец оптического волокна оптически соединяют с оптоэлектронными устройствами, находящимися внутри корпуса. Проходной элемент (переходник) поддерживает участок оптического волокна, проходящий через отверстие в стенке. Для разнообразных областей применения желательно герметично изолировать оптоэлектронные устройства внутри корпуса оптоэлектронного модуля для защиты компонентов от коррозионных сред, влажности и т.п. Так как блок оптоэлектронного модуля должен быть герметично изолирован как единое целое, проходной элемент (переходник) должен быть герметично изолирован таким образом, чтобы электрооптические компоненты внутри корпуса оптоэлектронного модуля были надежно и постоянно защищены от окружающей среды.

[0005] До настоящего времени герметичный проходной элемент (переходник) имел форму цилиндрической втулки, задающей большой зазор, через который проходит участок оптического волокна. Оптическое волокно выходит за пределы втулки внутрь оптоэлектронного модуля. Концевой участок оптического волокна завершается в муфте (изолированной от втулки), которая выровнена (отъюстирована) относительно имеющихся в ней оптоэлектронных устройств. Изолирующий материал, такой как эпоксидная смола, применяется для герметизации зазора между оптическим волокном и внутренней стенкой втулки. Втулку вставляют в отверстие в корпусе оптоэлектронного модуля, и отверстие герметизируют, как правило, припаивая наружную стенку втулки к корпусу. Внешняя стенка втулки может быть позолоченной для облегчения припаивания и улучшения коррозионной устойчивости.

[0006] Из-за того что имеется большой зазор между втулкой и оптическим волокном, и для герметизации такого зазора используют эпоксидную смолу (то есть слой эпоксидной смолы между внешней поверхностью волокна и внутренней стенкой втулки), втулка не поддерживает оптическое волокно с каким-либо позиционным выравниванием относительно втулки. Вследствие того что изолирующий материал обеспечивает уменьшение нагрузки и деформации для находящегося внутри него участка оптического волокна, хрупкое волокно не ломается легко во время манипуляций с ним. Втулка по существу функционирует как уплотнительное кольцо или канал, припаянный к корпусу оптоэлектронного модуля, и через который проходит оптическое волокно в герметичном уплотнении внутри втулки. Как отмечено ниже, концевой участок оптического волокна должен быть выровнен (отъюстирован) относительно оптоэлектронных устройств в пределах приемлемых допусков с помощью муфты.

[0007] Чтобы оптически соединить вход/выход оптического волокна с оптоэлектронными устройствами в оптоэлектронном модуле, оптические элементы, такие как линзы и зеркала, должны коллимировать и/или фокусировать свет от источника света (например, лазера) на входной торец оптического волокна и коллимировать и/или фокусировать свет от выходного торца оптического волокна на ресивер. Для достижения приемлемых уровней сигнала, торец оптического волокна должен быть прецизионно точно выровнен с жестким допуском относительно трансмиттеров и ресиверов, так что оптоволокно прецизионно точно выравнивают по отношению к оптическим элементам, закрепленным относительно трансмиттеров и ресиверов. В прошлом, такие внутренние оптические элементы и структуры, необходимые для достижения требуемой оптической юстировки (выравнивания) с приемлемым допуском, соединительные конструкции, включая соединительный порт, располагали внутри герметично изолированного корпуса оптоэлектронного модуля, к которому присоединяли муфту, замыкающую концевой участок оптического волокна. Поэтому трансмиттеры и ресиверы и связанные с ними оптические элементы и устройства подключения обычно являются громоздкими, занимающими значительное пространство, что делает их неподходящими для использования в небольших электронных устройствах. До настоящего времени оптоэлектронные модули, содержащие трансмиттеры и ресиверы, были обычно довольно дорогими и сравнительно большими по размеру для данного количества портов. Так как оптоволокно является хрупкими, манипуляции с ним во время и после физического подключения к соединительному устройству внутри оптоэлектронного модуля следует производить с осторожностью и необходимо избегать повреждения в проходной втулке. В случае повреждения оптического волокна необходимо было заменить весь оптоэлектронный модуль, к которому припаяна герметичная проходная втулка для оптического волокна, и это является отраслевой особенностью. Должен быть произведен монтаж и оптическое выравнивание (юстировка) оптических волокон относительно трансмиттеров и ресиверов, а компоненты должны производиться с субмикронной точностью, причем их производство должно быть экономичным и выполняться полностью автоматическими, высокопроизводительными способами.

[0008] Вышеупомянутые недостатки существующей передачи данных с использованием оптоволокна усиливаются при многоканальной оптоволоконной передаче.

[0009] OZ Optics Ltd производит многожильный герметично изолируемый соединительный шнур со стеклянным припоем, имеющий множество световодов, проходящих через втулку, с оптическими волокнами, выходящими за пределы втулки, с концевыми участками оптических волокон, фиксируемыми в выравнивающей (центрирующей) муфте отдельно от втулки. OZ Optics Ltd также производит многожильный герметично изолируемый соединительный шнур с металлическим припоем, в котором оптические волокна покрыты металлом (металлизированные волокна). Оптические волокна завершаются кремниевой муфтой, которая находится внутри втулки, являющейся компонентом, отделенным от муфты. Внешняя стенка втулки позолочена для припаивания к корпусу оптоэлектронного модуля. Однако эти многожильные герметичные проходные устройства не преодолевают недостатки известного уровня техники, упомянутого выше, и представляют дополнительную сложность и затраты, по крайней мере, с точки зрения перспектив технологичности.

[0010] Что действительно требуется - это улучшенный герметичный выравнивающий (юстирующий) узел (сборка) для оптического волокна, что улучшает оптическую юстировку (выравнивание), технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при пониженных затратах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Данное изобретение представляет улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна, улучшающий оптическую юстировку, технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при сниженных затратах, таким образом преодолевающий многие недостатки конструкций, известных из уровня техники.

[0012] Согласно одному аспекту данное изобретение представляет герметичный выравнивающий узел для оптического волокна, включающий: первую часть муфты, имеющую первую поверхность, снабженную множеством канавок, вмещающих, по крайней мере, концевые участки множества оптических волокон, где канавки задают положение и ориентацию концевых участков по отношению к первой части муфты; вторую часть муфты, имеющую вторую поверхность, обращенную к первой поверхности первой муфты, где первая часть муфты присоединена ко второй части муфты таким образом, что первая поверхность находится напротив второй поверхности, где между первой частью муфты и второй частью муфты задана полость, где полость более широкая, чем канавки, и где подвешенный участок каждого оптического волокна подвешен в полости, и где полость герметизирована герметизирующим составом (герметиком). Герметик распространяется вокруг подвешенных участков оптических волокон внутри полости. По крайней мере, одна первая поверхность первой части муфты снабжена углублением, задающим первый карман в первой части муфты, где первый карман и второй участок муфты вместе задают полость. По крайней мере на одной из первой части муфты или второй части муфты создают отверстие, открывающее полость, где герметик подают через отверстие.

[0013] Согласно другому аспекту данного изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна обеспечивает оптическую юстировку (выравнивание) и герметичное проходное соединение для оптоэлектронного модуля. Согласно еще одному аспекту данного изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна обеспечивает выравнивание и оконечное устройство (терминал) для доступа к оптоэлектронному модулю.

[0014] В еще одном аспекте данного изобретения улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна включает интегрированный оптический элемент для соединения ввода/вывода оптического волокна с оптоэлектронными устройствами в оптоэлектронном модуле. В одном варианте воплощения изобретения интегрированный оптический элемент содержит отражающий элемент, который штампуют с выравнивающей канавкой для оптического волокна.

[0015] В одном из вариантов воплощения изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна содержит первую часть муфты, задающую оптический элемент и конструкцию для удерживания оптического волокна (например, выравнивающую канавку, имеющую открытую структуру) таким образом, чтобы торец оптического волокна располагался на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна, и где торец оптического волокна располагается на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна, и где конструкция для удержания оптического волокна надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента таким образом, чтобы выходной свет от оптического волокна мог быть направлен оптическим элементом на внешнюю сторону первой части муфты или входящий свет снаружи первой части муфты, падающий на оптический элемент, мог быть отражен по направлению к оптическому волокну; и вторую часть муфты, герметично прикрепленную ко второй части муфты, где первая муфта включает расширенную часть за пределами кромки второй части муфты, на которой за пределами кромки второй части муфты расположен оптический элемент.

[0016] В другом варианте воплощения изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна содержит первую часть муфты, имеющую первую поверхность, задающую, по крайней мере, канавку, вмещающую, по крайней мере, концевой участок оптического волокна, где канавка задает положение и ориентацию концевого участка по отношению к первой части муфты; вторую часть муфты, имеющую вторую поверхность, обращенную к первой поверхности первой муфты, где первая часть муфты герметично присоединена ко второй части муфты, причем первая поверхность расположена напротив второй поверхности, где первая муфта включает расширенную часть за пределами кромки второй части муфты, на которую заходит канавка, завершающаяся на оптическом элементе, расположенном за пределами кромки второй части муфты, где торец оптического волокна расположен на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна и где канавка надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента таким образом, чтобы свет, выходящий из оптического волокна, мог быть направлен оптическим элементом к внешней стороне муфты или свет, входящий снаружи муфты, падающий на оптический элемент, мог быть направлен на оптическое волокно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Для более полного понимания сущности и преимуществ изобретения, а также предпочтительных способов использования далее приведено подробное описание со ссылками на сопроводительные чертежи. На всех прилагаемых чертежах аналогичные (одинаковые или похожие) номера позиций обозначают аналогичные или одинаковые части.

[0018] На Фиг. 1 схематически представлено пространственное изображение корпуса оптоэлектронного модуля, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0019] На Фиг. 2 схематически представлено пространственное изображение, иллюстрирующее оптический навесной соединительный кабель (джампер), имеющий герметичные оптоволоконные узлы, в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0020] На Фиг. 3 схематически представлена принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер), показанный на Фиг. 2, с герметичным оптоволоконным узлом, герметично припаянным к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0021] На Фиг. 4А-4С представлены пространственные изображения герметичного оптоволоконного узла в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0022] На Фиг. 5А-5С представлены горизонтальные проекции (виды в плане) герметичного оптоволоконного узла, представленного на Фиг. 4; Фиг. 5D иллюстрирует альтернативный вариант воплощения изобретения.

[0023] Фиг. 6 является схематическим пространственным изображением герметичного оптоволоконного узла, показанного на Фиг. 4, с пространственно разнесенными составными частями, в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0024] На Фиг. 7А-7Е показаны горизонтальные проекции (виды в плане) крышки герметичного оптоволоконного узла.

[0025] На Фиг. 8А-8Е показаны проекции (виды в плане) муфты герметичного оптоволоконного узла.

[0026] На Фиг. 9А-9Е показаны виды в разрезе вдоль линий 9А-9А до 9Е-9Е на Фиг. 5А.

[0027] На Фиг. 10А и 10В показаны пространственные виды направляющего свет элемента со стороны выходного торца оптических волокон в герметичном оптоволоконном узле в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения; на Фиг. 10С показан разрез вдоль линии 10С-10С на Фиг. 10В.

[0028] На Фиг. 11 схематически показано пространственное изображение корпуса оптоэлектронного модуля, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0029]. На Фиг. 12 показан фотографический вид в разрезе прототипа герметичного оптоволоконного узла.

[0030] На Фиг. 13 показан вид в разрезе, дополнительно иллюстрирующий детализацию крепления герметичного оптоволоконного узла к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0031] На Фиг. 14 схематически показано пространственное изображение герметичного оптоволоконного узла, имеющего интегральный оптический элемент в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0032] На Фиг. 15 схематически показано пространственное изображение нижней стороны герметичного оптоволоконного узла, изображенного на Фиг. 14.

[0033] На Фиг. 16 показано увеличенное пространственное изображение выступающей части муфты в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0034] На Фиг. 17А показан вид в разрезе канавки для выравнивания волокна вдоль продольной оси оптического волокна; Фиг. 17В является пространственным видом в разрезе.

[0035] На Фиг. 18 показан вид в разрезе, иллюстрирующий отражение света между оптическим волокном и оптоэлектронным устройством в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0036] На Фиг. 19 показан вид в разрезе, иллюстрирующий отражение света между оптическим волокном и оптоэлектронным устройством в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] Далее изобретение описано на примере различных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Несмотря на то что изобретение описано исходя из наилучших способов воплощения, позволяющих достичь поставленных целей, специалисты оценят, что многие другие варианты и усовершенствования могут быть реализованы в рамках изобретения без нарушения его духа и буквы.

[0038] Данное изобретение предоставляет улучшенный герметичный оптоволоконный узел, который улучшает оптическую юстировку (выравнивание), технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при сниженных затратах, таким образом преодолевая многие недостатки конструкций, известных из уровня техники.

[0039] На Фиг. 1 схематично представлена принципиальная схема оптоэлектронного модуля 12, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы (сборки) 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Оптоэлектронный модуль 12 включает корпус 14, который включает основание 16 и крышку, герметично припаянную (прикрепленную) к корпусу, предохраняя внутреннюю часть корпуса от окружающей среды снаружи корпуса. Для простоты крышка оптоэлектронного модуля 12 на Фиг. 1 не показана. Внутри камер в корпусе расположены оптоэлектронные устройства 17 и 18 (например, трансмиттер и ресивер и связанные с ними электронные и/или оптические элементы (отдельно не показаны на Фиг. 1, но схематично показаны на Фиг. 3). Электроника внутри оптоэлектронного модуля 12 электрически связана с внешней монтажной платой 20 через гибкие электрические соединительные выводы 19.

[0040] В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения основание корпуса 16 включает два отверстия 21 и 22, через которые вставляют герметичные оптоволоконные узлы 10. В соответствии с одним из аспектов данного изобретения каждый герметичный оптоволоконный узел 10 служит в качестве герметичного проходного ввода для оптических волокон 24 в плоском волоконно-оптическом кабеле 23. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения есть четыре оптических волокна 24 в плоском волоконно-оптическом кабеле 23. Оптоволоконный герметичный узел 10 также служит как муфта, которая поддерживает концы (то есть участок или "концевой участок") оптических волокон 24 в фиксированном положении относительно друг друга и относительно наружных поверхностей оптоволоконного герметичного узла 10. Как будет конкретизировано далее, как только оптоволоконный герметичный узел 10 зафиксирован при присоединении к корпусу 14 (например, пайкой у отверстий (21, 22) в основании 16), концевые участки оптических волокон 24 будут зафиксированы в положении (то есть точно выровнены) относительно оптоэлектронных устройств (17, 18) в корпусе 14.

[0041] На Фиг. 2 схематически показана принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30, имеющий герметичные оптоволоконные узлы 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. На Фиг. 3 схематически показана принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 с герметичными оптоволоконными узлами 10, герметично прикрепленными к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 включает два плоских волоконно-оптических кабеля 23, каждый из которых завершается на одном конце герметичным оптоволоконным узлом 10 и обычно завершается на другом конце коннектором 25 для подключения к волоконно-оптической сети. Коннектор 25 и оптоэлектронный модуль 12 могут быть частью оптоэлектронного периферийного коммутатора, включающего печатную (монтажную) плату (не показана), которая поддерживает оптоэлектронный модуль 12 и коннектор 25 на кромке печатной платы. В этом случае оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 служит в качестве короткого оптоволоконного подсоединения от оптоэлектронного модуля 12 к встроенному выводу (то есть коннектору 25) оптоэлектронного периферийного коммутатора для внешнего подключения к волоконно-оптической сети или к коммутационной печатной плате.

[0042] Фиг. 4-9 иллюстрируют детализацию конструкций герметичного оптоволоконного узла 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Герметичный оптоволоконный узел 10 является по существу узлом муфты, снабженной параллельными открытыми канавками для выравнивания концевых участков оптических волокон 24.

[0043] На Фиг. 4А-4С представлены пространственные виды герметичного оптоволоконного узла 10. На Фиг. 5А-5С представлены горизонтальные проекции (виды в плане) герметичного оптоволоконного узла 10. Фиг. 6 является схематическом изображением оптоволоконного герметичного узла 10 с пространственно разнесенными составными частями. На Фиг. 9А-9Е показаны виды в разрезе вдоль линий от 9А-9А до 9Е-9Е на Фиг. 5А. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения узел муфты 10 содержит две части муфты, из которых первая часть муфты (называемая далее муфтой 40) снабжена канавками для выравнивания оптического волокна 34, а вторая часть муфты (называемая далее крышкой 42) не снабжена какими-либо канавками для выравнивания. Каждая часть муфты имеет в целом плоскую структуру (по сравнению с трубкой или втулкой).

[0044] На Фиг. 7А-7Е показаны проекции (виды в плане) крышки 42 герметичного оптоволоконного узла 10. Как показано на Фиг. 7А, нижняя сторона 38 крышки 42 (сторона, обращенная к муфте 40) снабжена неглубокой выемкой, формирующей карман 44 вблизи центра, и выемкой 45 на одном продольном конце крышки 42. Продольные кромки снабжены фасками 46.

[0045] На Фиг. 8А-8Е показаны горизонтальные проекции муфты 40 герметичного оптоволоконного узла 10. Как показано на Фиг. 8А, нижняя сторона 39 муфты 40 (сторона, обращенная к крышки 42) снабжена неглубокой выемкой, формирующей карман 54 вблизи центра, и выемкой 55 на одном продольном конце муфты 40, стыкующиеся с карманом 44 и выемкой 45. Между торцом 56 и карманом 54 предусмотрены параллельные продольные канавки 34, в горизонтальной плоскости параллельные нижней стороне 39. Дополнительные параллельные продольные канавки 35, на горизонтальной плоскости параллельные нижней стороне 39, предусмотрены между карманом 54 и выемкой 55. Как показано на Фиг. 9Е, канавки 34 и 35 имеют такой размер, чтобы вместить завершающие концевые участки каждого оптического волокна 24 (то есть короткий участок каждого оптического волокна служит опорой оголенному концевому фрагменту, обнажая покрытие, с удаленными защитным буферным слоем и оболочкой). В частности, канавки 34 имеют прецизионно точный размеры для прецизионно точного расположения концевых участков оптических волокон 24 относительно друг друга и наружных поверхностей муфты 40. При соединении герметичного оптоволоконного узла 10 к корпусу 14 (например, припаиванием у отверстий (21, 22) в основании 16), концевые участки оптических волокон 24 будут зафиксированы в положении (то есть прецизионно точно выровнены) относительно оптоэлектронных устройств (17, 18) в корпусе 14.

[0046] Как более ясно показано на Фиг. 9Е, когда крышка 42 и муфта 40 соединяются вместе, причем нижняя сторона 38 крышки 42 и нижняя сторона 39 муфты 40 находятся напротив друг друга, карманы 44 и 45 вместе задают полость 48, через которую протягивается (подвешивается) участок каждого оптического волокна 24 (то есть не касаясь муфты 40 и крышки 42). Муфта 40 снабжена отверстием 41, через которое герметизирующий состав (герметик) может быть введен в полость 48. Как также показано на Фиг. 9В, ширина отверстия 41 существенно шире, чем диаметр оптического волокна 24, и проходит через муфту, чтобы подвергнуть воздействию (сделать видимыми) все оптические волокна 24, расположенные параллельно (см. Фиг. 4С; то есть ширина отверстия 41 шире, чем все канавки 34, сгруппированные в плоскости муфты 40). Далее, выемки 45 и 55 вместе формируют карман 49, в который входит компенсатор напряжения 43, который поддерживает плоский волоконно-оптический кабель 24 (включая защитные слои над оголенными оптическими волокнами 24) на другом конце узла 10.

[0047] Как показано на Фиг. 8D и 9А, стенки канавок 34 задают обычно U-образную форму в поперечном сечении. Глубина каждой канавки 34 такова, чтобы полностью вместить оптические волокна, которые не выступали бы над канавками 34, так что верх оптического волокна по существу находится на линии с вершиной канавки (то есть по существу на том же самом уровне, что и поверхность нижней стороны 39). Когда крышка 42 и муфта 40 соединяются вместе, и нижняя сторона 38 крышки 42 находится напротив нижней стороны 39 муфты 40, нижняя сторона 48 крышки 42 только касается верхней части оптических волокон, поскольку она покрывает канавки 34, таким образом, удерживая оптические волокна 24 в канавках 34.

[0048] Канавки 34 структурированы, чтобы надежно удерживать оптические волокна 24 (оголенный участок с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки), зажимая оптические волокна 24, например с помощью механической посадки или посадки с натягом (или прессовая посадка). Например, ширина канавок 34 может быть по размеру несколько меньше, чем диаметр оптических волокон 24, так что оптические волокна 24 плотно удерживаются в канавках 34 при посадке с натягом. Посадка с натягом гарантирует, что оптические волокна 24 зажимаются на месте и, следовательно, положение и ориентация концевых участков оптических волокон 24 задаются положением и продольной осью канавок 34. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения канавки 34 в сечении имеют U-образную форму и плотно удерживают оголенные оптические волокна 24 (то есть с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки). Боковые стенки канавки 34 практически параллельны, а отверстие канавок может быть немного уже, чем параллельный зазор между боковыми стенками (то есть со слегка С-образным поперечным сечением), чтобы обеспечить дополнительную механическую посадку или посадку с натягом для оптических волокон 24. Более подробная информация о структуре открытой канавки может быть найдена в одновременно рассматриваемой заявке на патент США №13/440,970, поданной 5 апреля 2012, которая полностью включена в данную заявку в виде ссылки. Муфта 40, снабженная канавками 34, является практически неразъемной открытой муфтой, поддерживающей оптические волокна 24 с их концевыми участками, прецизионно точно расположенными и выровненными друг относительно друга и по отношению к внешней конфигурации муфты 40.

[0049] Канавки 34 в поперечном сечении могут иметь закругленное дно (см. Фиг. 9А), которое будет конформно контактировать с половиной цилиндрической стенки (то есть полуокружностью цилиндрической стенки) оптических волокон. В любом случае стенки оптических волокон 24 будут контактировать (например, сжимающим контактом), по крайней мере, с боковыми стенками канавок 34, причем, по крайней мере, боковые стороны оптических волокон будут находиться в плотном контакте (например, по существу тангенциальном контакте в поперечном сечении) с боковыми стенками канавок 34. Такой боковой контакт между оптическими волокнами и прилегающими боковыми стенками канавок 34 гарантирует конфигурацию, которая задает необходимое горизонтальное выравнивание (юстировку) по расположению/интервалу оптических волокон 24 друг относительно друга и относительно, по крайней мере, боковых сторон муфты 40. Точная калибровка глубины канавок 34 в муфте 40 гарантирует конфигурацию относительно крышки 42, которая задает необходимое выравнивание оптических волокон 24 по вертикали относительно, по крайней мере, наружной поверхности (верхней поверхности, противоположной нижней стороне 39 муфты 40.

[0050] Что касается канавок 35 для удерживания участков оптических волокон 24, продолжающихся далее от концов оптических волокон 24 на другую сторону полости 48, они могут иметь аналогичную геометрию и/или конструктивные особенности, как и канавки 34. Однако отмечено, что для оптической юстировки (выравнивания) оптических волокон необходимо просто обеспечить выравнивание канавок 34 с жестким допуском для удерживания концевых участков оптических волокон 24. Канавки 35, предусмотренные ближе к компенсатору напряжения 43, не должны иметь такой строгий допуск, как канавки 34, поскольку допуск канавок не влияет («не служит опорой») на оптическое выравнивание концевых участков оптических волокон 24 относительно внешнего оптического компонента.

[0051] Герметичное уплотнение узла 10 может быть реализовано с помощью следующей процедуры в соответствии с одним вариантом воплощения данного изобретения. Оптические волокна 24 с удаленными с концевых участков защитным буферным слоем и оболочкой располагают в канавки 34 и 35 в муфте 40. Крышку 42 присоединяют (пригоняют) к муфте (например, с помощью внешнего защелкивающего зажима) в конфигурации, показанной в целом на Фиг. 9Е. Крышку 42 и муфту 40 припаивают друг к другу, используя золото-оловянный припой. Фаска 46 обеспечивает некоторый зазор, позволяя избыточному припою выходить (растекаться). Заметим, что фаска 46, как показано, не простирается по всей длине крышки 42, чтобы уменьшить потенциальный зазор с целью облегчить припаивание узла 10 к корпусу модуля 14.

[0052] Как также показано на Фиг. 13, герметик 37, такой как стеклянный припой (или другой герметизирующий состав, подходящий для герметичного уплотнения), подают через отверстие 41 в муфте 40, в то время как вакуум подают к карману 49, таким образом, втягивая стеклянный припой, чтобы заполнить полость 48 и доступные пространства/зазор между оптическими волокнами 23, канавками 35 и крышкой 42, принимая, что канавки в целом имеют U-образную форму в поперечном сечении (см. Фиг. 13). Часть стеклянного припоя также перетекает, заполняя доступные пространства между оптическими волокнами, выравнивающими канавками 34 и крышкой 42. Необязательно втягивать стеклянный припой полностью через канавки 34 или 35 до тех пор, пока есть достаточное количество герметика, поступающего на достаточное расстояние, чтобы заполнить доступные пространства, по крайней мере, в области около входа из полости в соответствующие канавки. Учитывая, что карманы 44 и 54 имеют глубины больше, чем глубины канавок 34 и 35, герметик охватывает участки оптических волокон 24, подвешенные в полости 48. Герметик по существу формирует герметичную пробку в полости 48, ограничивая утечку через узел 10. Конструкция узла 10 может быть герметично уплотнена, не требуя какой-либо внешней муфты помимо двух частей муфты (муфты 40 и крышки 42 в описанном выше варианте воплощения изобретения). Конструкция герметичного узла, таким образом, очень проста и обеспечивает эффективное герметичное уплотнение.

[0053] Следует отметить, что при условии плотного контакта между стенками оптических волокон и стенками, по крайней мере, канавок 34 герметик не поступает между контактными поверхностями, имеющимися между оптическими волокнами 24, крышкой 42 и стенками канавок 34, которые существовали уже до применения герметика. Это означает, что герметик закупоривает доступные пространства и/или зазор между оптическими волокнами 24, канавками 34 и крышкой 42, но не формирует промежуточный слой между оптическими волокнами и стенками канавок в точках контакта, существующих до применения герметика, который, в противном случае, мог бы повлиять на выравнивание оптических волокон канавками 34.

[0054] После герметизации с помощью стеклянного припоя в карман 49 вводят эпоксидную смолу, чтобы сформировать компенсатор напряжения 43. В качестве окончательной обработки герметичного узла 10 оголенные концевые участки оптических волокон 24 могут быть отполированы, чтобы быть в значительной степени копланарными (лежать в одной плоскости) переднему торцу 56 муфты 40. Концевые участки волокон 24 могут немного выступать (самое большее на несколько микрон) за пределы торца 56 муфты 40, но не выходить слишком сильно за пределы торца 56, потому что на соответствующих концевых участках оптических волокон 24 нет защитного буферного слоя и оболочки. Для облегчения припаивания узла к корпусу модуля 14 и для улучшения антикоррозийной стойкости поверхности крышки 42 и/или муфты 40 могут быть покрыты золотом.

[0055] В соответствии с одним аспектом данного изобретения муфта 40 и/или крышка 42 могу быть сформированы прецизионной штамповкой металлического материала. Согласно одному варианту выполнения изобретения металлический материал 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). В качестве альтернативы материалом может быть кремний, твердая пластмасса или другой твердый полимерный материал.

[0056] Раскрытая выше открытая структура муфты 40 и крышки 42 позволяет производить их с помощью процессов массового производства, таких как штамповка, которые являются низкозатратными высокопроизводительными способами. Метод и устройство для прецизионной штамповки были 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. Способ и устройство для штамповки, раскрытые в этом патенте, могут быть адаптированы для прецизионной штамповки муфты 40 и крышки 42 по данному изобретению. Процесс штамповки и система могут производить детали с допуском, по крайней мере, 1000 нм.

[0057] Фиг. 5D иллюстрирует альтернативный вариант воплощения изобретения, в котором комплементарные выравнивающие канавки 34' и 34" (например, канавки, имеющие С-образное или полукруглое поперечное сечение) предусмотрены на частях муфты 40' и 42' соответственно. Канавки 34' и 34" могут быть симметричными или асимметричными относительно поверхности контакта между частями муфты 40' и 42" на виде с торца, приведенном на Фиг. 5D (или виде в разрезе, ортогональном к продольной оси канавок). В альтернативном варианте воплощения изобретения части муфты 40' и 42" могут быть идентичными. Альтернативно, вместо канавок U-образной формы или канавок С-образной формы в муфте 40, крышке 42, и/или частях муфты 40' и 42' можно использовать канавки, имеющие V-образную