СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ РАЗЪЕМНОГО СОЕДИНИТЕЛЯ СВЕТОВОДОВ И РАЗЪЕМНЫЙ СОЕДИНИТЕЛЬ СВЕТОВОДОВ Российский патент 1996 года по МПК G02B6/36 

Изобретение относится к приборостроению. Наиболее эффективно оно может быть использовано в волоконной и интегральной оптике, в частности, при создании прецизионных обладающих малыми потерями разъемных и неразъемных соединений одномодовых и многомодовых, одноканальных и многоканальных световодов, в частности волоконных световодов, каналов интегрально-оптических схем.

Известны способ изготовления соединителя световодов и устройство соединения световодов, в том числе и разъемное, предназначенное для одного или нескольких одномодовых и многомодовых, одноканальных и многоканальных световодов [1, 2]
Наиболее близким к предлагаемому является изобретение, в котором волоконные световоды и направляющие стержни пропускают через две расположенные симметрично друг против друга на определенном расстоянии полые формы, которые затем заливают смолой, дают ей затвердеть. После этого волокна в промежутке между двумя образовавшимися держателями, в которых с помощью затвердевшей смолы закреплены световоды, разрезают и вынимают из отверстия направляющие стержни. В результате этого образуются две части, соединение которых и юстировка с помощью направляющих стержней позволяет осуществить соединение требуемого числа пар световодом [2]
Недостатками прототипа являются большие потери оптической мощности при соединении световодов, в особенности одномодовых, из-за невысокой точности совмещения стыкуемых торцов световодов, связанной с использованием для юстировки направляющих стержней, недостаточной жесткостью выступающих концов волокон и неидентичностью поверхностей стыкуемых торцов волокон, обусловленной разрезанием волокон и их последующей обработкой. Другим недостатком является невысокая надежность при многократных соединениях, связанная с отсутствием устройств для снятия контактных напряжений в торцах стыкуемых световодов. Кроме того, к недостаткам прототипа относится высокая трудоемкость изготовления устройства, вызванная необходимостью обработки стыкуемых торцов световодов, использования дополнительных устройств и операций для контроля точности юстировки соединяемых световодов.

Задачей изобретения является обеспечение снижения потерь оптической мощности при разъемном и неразъемном соединениях одномодовых и многомодовых, одноканальных и многоканальных световодов, повышение надежности соединения при многократных стыковках световодов, а также снижение трудоемкости изготовления устройства соединения световодов и операций контроля точности юстировки соединяемых световодов.

Задача решается тем, что в способе изготовления разъемного соединителя световодов, при котором в держателе, содержащем направляющие устройства, закрепляют световоды, затем световоды разделяют в местах их стыков на соединяемые с возможностью сохранения в соединенном состоянии исходной взаимной ориентации и расположения части и соединяют световоды в местах их стыковки, согласно изобретению держатель изготавливают из единого целого, одновременно с разделением световодов выполняют разделение держателя на части путем разъединения как единого целого по трехмерной поверхности стыковки, проходящей как через места стыковки световодов, так и материал держателя, а соединение световодов осуществляют путем совмещения или максимального сближения смежных до разъединения точек соединяемых идентичных торцовых поверхностей-копий стыковки, а также тем, что после разъединения производят удаление части торцового слоя материала одного или обоих держателей, и тем, что после разъединения производят нанесение слоя материала на часть идентичной торцовой поверхности копии стыковки одного или обоих держателей, повторяющего рельеф этой торцовой поверхности.

Задача решается также тем, что в разъемном соединителе световодов, содержащем два держателя, обращенные друг к другу торцовыми поверхностями стыковки, в которых закреплены соединяемые служащие в соединенном состоянии продолжением друг друга как единого целого световоды, и размещены направляющие устройства, согласно изобретению торцовые поверхности стыковки выполнены трехмерными идентичными повторяющими рельеф друг друга поверхностями-копиями, проходящими как через места стыковок световодов, так и через держатели, а также тем, что идентичные трехмерные торцовые поверхности-копии стыковки установлены с возможностью скольжения относительно друг друга, и тем, что идентичные трехмерные поверхности-копии стыковки выполнены в виде совокупности отдельных площадок, между которыми расположены разрывы, нарушающие целостность, сплошность идентичных поверхностей-копий стыковки, и тем, что идентичные поверхности-копии стыковки выполнены из совокупности плоских, и тем, что идентичные трехмерные торцевые поверхности-копии стыковок установлены с зазором, и тем, что на части одной или обеих идентичных трехмерных торцовых поверхностей-копий стыковки нанесены слои материалов, повторяющие рельефы этих поверхностей, и тем, что на части одной или обеих идентичных трехмерных поверхностей-копий стыковки выполнены выемки.

Изобретение поясняется фиг. 1 и 2.

На фиг. 1 показан волоконный световод 1 (его внутреннее устройство не представлено), пропущенный через держатель 2 (входящие в него направляющие устройства, с помощью которых происходит соединение и разъединение соединяемых частей устройства, не показаны) и закрепленный (связь между держателями и световодами не обязательно должна быть жесткой) в нем, и канал-световод 3 интегрально-оптической схемы, изготовленный на поверхности, например, стеклянного держателя 2. В частности, в качестве световодов могут быть использованы один или несколько волоконных световодов, один или несколько каналов интегрально-оптических схем. В качестве материалов держателей световодов, в которых закрепляются световоды, могут быть использованы различные твердые материалы и их сочетания, например кристаллы, металлы, керамика, резина затвердевшая смола, стекла. Световоды могут быть залиты, закреплены, сформированы внутри или на их поверхности. Держатели и световоды изготавливают в виде монолитного единого блока.

Затем единый держатель 2 и содержащиеся в нем цельные световоды 1 и 3 разъединяют по плоскости П, в общем случае трехмерной, на две части, содержащие отрезки световодов 1а, 3а и 1б, 3б, заделанные, закрепленные в держателях 2а и 2б соответственно (фиг. 2). В результате образуются идентичные единые торцовые поверхности-копии стыковки, соответственно Па и Пб, которые являются копиями друг друга и при совмещении полностью совпадают.

Для разъединения на соединяемые части держателя с закрепленными в нем световодами, выполненных в виде единого блока, могут быть использованы различные методы, в частности методы раскалывания, разрыва под боковым давлением. Кроме того, для создания идентичных торцовых поверхностей-копий стыковки допустимы их совместная (когда одна поверхность изготавливается путем, например, притирки к другой) или раздельная обработка, копирование (когда одна из поверхностей изготавливается, например, на копировальном станке путем копирования другой поверхности), идентичное разъединение на нескольких участках световодов. При этом возможно соединение несмежных, т.к. не имевших общих границ (не касавшихся друг друга), участков световодов, использование при соединении различных независимо изготовленных световодов.

В общем случае поверхности Па и Пб являются трехмерными и не допускают взаимного скольжения при условии отсутствия зазора между ними, что и позволяет в конечном счете обеспечить высокую точность совмещения соединяемых световодов. Однако возможно изготовление идентичных торцовых поверхностей (являющихся частями сферических, цилиндрических, плоских поверхностей или ступенчато-сферическими, ступенчато-цилиндрическими, ступенчато-плоскими поверхностями), которые допускают скольжение одной поверхности по другой без образования зазоров между ними.

На торцовые поверхности-копии стыковки, на любую из них (в том числе и на обе поверхности) или на их любые отдельные участки могут быть нанесены слои различных материалов. На фиг. 2 показаны отдельные слои 4 материала, нанесенные с повторением (или без повторения) рельефа на торцовую поверхность стыковки Па. Кроме того, с различных участков торцовых поверхностей-копий стыковки могут удаляться слои материала. Это позволяет снять механическую нагрузку с отдельных участков соединяемых поверхностей, в частности с торцовых поверхностей световодов, и таким образом увеличить надежность работы соединителя световодов.

Торцовые поверхности стыковки могут быть выполнены несплошными, разрывными, в частности в виде совокупности плоских площадок. В результате этого механический контакт будет осуществляться не по всей торцовой поверхности, а на отдельных площадках на меньшей площади соприкосновения.

Устройство работает следующим образом.

Части держателей 2а и 2б световодов, содержащие зафиксированные в них световоды 1а, 3а и 1б, 3б, с помощью направляющих устройств (не показаны) предварительно юстируются и сближаются. Окончательное точное соединение световодов осуществляется в результате совмещения в общем случае трехмерных идентичных торцовых поверхностей-копий стыковки.

При этом автоматически обеспечивается высокая точность совмещения, поскольку в общем случае при этом возможно только одно взаимное расположение световодов, определяемое рельефом торцовых поверхностей-копий стыковки. Момент совмещения соединяемых торцовых поверхностей-копий стыковки может устанавливаться, например, обычными визуальными методами. В случае, когда стыкуемые поверхности при соприкосновении допускают скольжение без образования зазоров между ними, оптимальное взаимное положение может быть определено, например, по максимуму пропускания оптического сигнала.

Изобретение позволяет обеспечить малые потери при разъемном и неразъемном соединении световодов за счет точного совмещения идентичных трехмерных поверхностей-копий стыковок. При этом за счет нанесения тонких слоев материалов, повторяющих рельеф торцовых поверхностей стыковки, достигается высокая надежность при многократных соединениях световодов. Также достигается снижение трудоемкости изготовления за счет того, что не требуется трудоемкой обработки до оптической чистоты торцовых поверхностей стыковки, а также снижается трудоемкость юстировки соединяемых световодов, поскольку окончательное расположение стыкуемых световодов осуществляется в результате однозначного совмещения трехмерных поверхностей стыковки.

Использование: в волоконной и интегральной оптике. Сущность изобретения: для изготовления разъемного соединителя в держателе, выполненном из единого целого и содержащем направляющие устройства, закрепляют световоды, затем разъединяют одновременно держатель и световоды в местах их стыковок на соединяемые с возможностью сохранения в соединенном состоянии исходной взаимной ориентации и расположения части по трехмерной поверхности стыковки, проходящей как через места стыковки световодов, так и материал держателя. Соединение световодов осуществляют путем совмещения или максимального сближения смежных до разъединения точек соединяемых идентичных торцевых поверхностей-копий стыковки. Соединитель содержит два держателя, обращенных к друг другу торцовыми поверхностями стыковки, в которых закреплены световоды и размещены направляющие устройства. Торцовые поверхности стыковки световодов и держателей выполнены трехмерными идентичными повторяющими рельеф друг друга поверхностями-копиями. 2 с. и 8 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Способ изготовления разъемного соединителя световодов, при котором в держателе, содержащем направляющие устройства, закрепляют световоды, затем световоды разделяют в местах их стыковок на соединяемые с возможностью сохранения в соединенном состоянии исходной взаимной ориентации и расположения части, соединяют световоды в местах их стыковки, отличающийся тем, что держатель изготавливают из единого целого, одновременно с разделением световодов выполняют разделение держателя на части путем разъединения как единого целого по трехмерной поверхности стыковки, проходящей как через места стыковки световодов, так и материал держателя, а соединение световодов осуществляют путем совмещения или максимального сближения смежных до разъединения точек соединяемых идентичных торцевых поверхностей - копий стыковки. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после разъединения производят удаление части торцевого слоя материала одного или обоих держателей. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что после разъединения производят нанесение слоя материала на части идентичных торцевых поверхностей - копий стыковки одного или обоих держателей, повторяющего рельеф соответствующей торцевой поверхности. 4. Разъемный соединитель световодов, содержащий два держателя, обращенный друг к другу торцевыми поверхностями стыковки, в которых закреплены соединяемые, служащие в соединенном состоянии продолжением друг друга как единого целого световоды и размещены направляющие устройства, отличающийся тем, что торцевые поверхности стыковки выполнены трехмерными и идентичными повторяющими рельеф друг друга поверхностями-копиями, проходящими как через места стыковок световодов, так и через держатели. 5. Соединитель по п.4, отличающийся тем, что идентичные трехмерные торцевые поверхности-копии стыковки установлены с возможностью скольжения относительно одна другой. 6. Соединитель по п.4, отличающийся тем, что идентичные трехмерные торцевые поверхности-копии стыковки выполнены в виде совокупности отдельных площадок, между которыми расположеным разрывы, нарушающие целостность, сплошность идентичных поверхностей-копий стыковки. 7. Соединитель по п.6, отличающийся тем, что отдельные площадки идентичных трехмерных поверхностей-копий стыковки выполнены плоскими. 8. Соединитель по п.4, отличающийся тем, что идентичные трехмерные торцевые поверхности-копии стыковок установлены с зазором. 9. Соединитель по п.8, отличающийся тем, что на части одной или обеих идентичных торцевых поверхностей-копий стыковки нанесены слои материалов, повторяющие рельеф этих поверхностей. 10. Соединитель по п.4, отличающийся тем, что на части одной или обеих идентичных трехмерных торцевых поверхностей-копий стыковки выполнены выемки.