УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 1999 года по МПК G02B6/44 G02B6/38 

Настоящее изобретение относится к разным компонентам для использования в оптоволоконной сети, в частности для сращивания, разделки и разделения волокон.

Оптические волокна в основном очень малы, хрупки и поэтому легко повреждаются и, как результат, при их установке и использовании нужно быть очень осторожным. Для того чтобы избежать повреждений и потерь светового потока, волокно нельзя сильно сгибать и нельзя подвергать неблагоприятным условиям окружающей среды. Как хорошо известно, каждое волокно имеет так называемый критический радиус изгиба, после превышения которого световой поток будет теряться из волокна. Поэтому оптоволоконная система должна иметь такую конфигурацию, чтобы ни одно из ее волокон не было изогнуто свыше этого критического радиуса. Также волокна не должны даже временно изгибаться во время их установки выше еще меньшего радиуса изгиба, при котором произойдет постоянное повреждение. Эти требования налагают ограничения на конструкцию компонентов оптоволоконных сетей.

Устройства в оптоволоконной системе должны размещать кабели и содержащиеся в них оптические волокна, например, у окончаний кабелей, в местах сращивания кабелей и в устройствах разветвления волокон. Это предполагает тщательное расположение волокон, например, для того, чтобы позволить легкий доступ к каждому из многих мест сращивания волокон и для хранения запасных отрезков волокон.

Для выполнения этих требований было сделано много предложений. Например, в патенте США N 4840449 (фирма AT&T) описывается устройство для размещения и сращивания, позволяющее хранить разные отрезки избыточного волокна.

Устройство для размещения (организации) волокон имеет пару отделенных цилиндров, расположенных в первой прямоугольной секции пластины основания, и лоток для сращивания, имеющий с противоположных сторон входы для оптических волокон во вторую прямоугольную секцию. Избыточное волокно направляется вокруг одного или обоих цилиндров и под лотком для сращивания через ряд проходов разной длины для хранения разных отрезков оптического волокна. Используются петли по часовой стрелке, против часовой стрелки и петли по фиг. 8, так что каждое оптическое волокно направляется к заранее определенной стороне входа лотка для сращивания, не нарушая ограничений по радиусу изгиба волокна.

В патенте США N 4627686 (фирма Siecor) описывается лоток для сращивания оптических волокон и оптоволоконных кабелей, содержащий три элемента: основание, ряд средств хранения оптического волокна, связанных с основанием, и средство размещения оптического волокна, прикрепленное к основанию. Вокруг периферии основания имеется ряд вертикальных стенок, конечный участок которых изгибается внутрь к центру основания.

Известно устройство для размещения оптических волокон (заявка ЕР 0341027, публ. 08.11.89), содержащее первую лицевую поверхность и противоположную лицевую поверхность и расположенные на первой лицевой поверхности входной и выходной проходы для оптических волокон, выполненные с возможностью прохождения через них волокон в принципе в плоскости первой лицевой поверхности, средство хранения волокон, расположенное между входным и выходным проходом и обеспечивающее проходящему между входным и выходным проходами оптическому волокну ограничение до минимального радиуса изгиба, как минимум равного критическому радиусу изгиба оптического волокна, и сквозное отверстие, проходящее от первой лицевой поверхности к противоположной поверхности устройства для размещения. Недостатком данного устройства является возможность размещения ограниченного числа волокон.

Задачей изобретения является создание узла, обеспечивающего возможность размещения волокон в трехмерном пространстве и увеличение плотности размещения волокон.

Указанный результат достигается тем, что узел устройств для размещения оптических волокон, каждое из которых содержит первую лицевую поверхность и противоположную лицевую поверхность и расположенные на первой лицевой поверхности входной и выходной проходы для оптических волокон, выполненные с возможностью прохождения через них волокон в принципе в плоскости первой лицевой поверхности, средство хранения волокон, расположенное между входным и выходным проходами и обеспечивающее проходящему между входным и выходным проходами оптическому волокну ограничение до минимального радиуса изгиба, как минимум равного критическому радиусу изгиба оптического волокна, и сквозное отверстие, проходящее от первой лицевой поверхности к противоположной поверхности устройства для размещения, включает в себя два устройства для размещения оптических волокон, расположенных противоположными лицевыми поверхностями друг к другу с обеспечением соединения их сквозных отверстий между собой.

Каждое устройство для размещения в частном случае выполнения может иметь как минимум два входных прохода и как минимум два выходных прохода и как минимум два средства хранения волокон.

Каждое устройство для размещения может быть выполнено в принципе симметричным относительно плоскости между двумя средствами хранения волокон.

Средство хранения волокон каждого устройства для размещения может содержат как минимум один полый цилиндр, выполненный с обеспечением прохода свободного конца волокна от одного из отверстий к внутренней части цилиндра и хранения там с минимальным радиусом изгиба, большим чем тот, при котором волокно получает постоянное повреждение.

Стенка сквозного отверстия каждого устройства для размещения изогнута по направлению к устройству хранения волокон с минимальным радиусом изгиба как минимум равным критическому радиусу изгиба волокна.

Сквозное отверстие имеет непрерывно расширяющееся поперечное сечение по направлению к первой лицевой поверхности с обеспечением изогнутости указанной стенки и прямую стенку, проходящую от первой лицевой поверхности к противоположной лицевой поверхности.

Узел содержит как минимум один лоток для размещения оптических волокон, выполненный с возможностью размещения волокон от входного или выходного прохода.

Устройство для размещения имеет два выходных прохода, причем лоток для размещения выполнен с возможностью размещения волокон из выходных проходов.

Устройство для размещения имеет единую конструкцию. Каждое устройство для размещения содержит ряд входных проходов, каждое из которых имеет средство управления изгибом, размещенное рядом с указанным проходом, для направления волокна, проходящего через проход, к средству хранения волокон.

Каждое устройство для размещения содержит устройство для разделки или разделения, закрепленное с возможностью снятия на устройстве для размещения и имеющее первый проход для удержания большей волоконной трубки и один или несколько проходов для удержания ряда меньших волоконных трубок или волокон с возможностью прохода волокна между большей трубкой и каждой меньшей трубкой без значительной потери светового потока.

Узел установлен в затворе для сращивания, имеющем основание и куполообразную крышку.

Изобретение иллюстрируется на сопроводительных чертежах, на которых:
фиг. 1 и 2 показывают устройства для размещения оптических волокон предыдущих разработок;
фиг. 3 - это вид в перспективе устройства для размещения этого изобретения;
фиг. 4а-е показывают разные другие виды устройства для размещения;
фиг. 5а-е показывают разные направления волокон в устройстве для размещения;
фиг. 6а-е показывают устройство разделения оптических волокон;
фиг. 7 показывает корпус для сращивания волокон, включающий в себя устройство для размещения оптических волокон;
фиг. 8 показывает ряд лотков устройства для размещения для использования с ним.

На фиг. 1 показано устройство для размещения оптических волокон предыдущих разработок, описанное в патенте США N 4640449 (AT&T). Оптоволоконный кабель 1, содержащий оптические волокна 2, закреплен в устройстве для размещения оптических волокон посредством стойки 3 для привязывания кабеля. Волокна проходят через входное отверстие 4 и хранятся вокруг цилиндров 5, выступающих на лицевой поверхности 6. Оптические волокна проходят под лотком для сращивания 7, где закрепляется участок их сращивания.

Следует заметить, что нет средств для отдельного размещения ряда входящих кабелей или волокон, нет средств обращения с темным волокном и можно иметь дело только с кабелями, входящими в плоскости лицевой поверхности 6.

Устройство для размещения оптических волокон предыдущих разработок, описанное в патенте США N 4627686 (Siecor) показано на фиг. 2. Здесь входящие кабели 1 расположены рядом друг с другом и волокна 2, которые они содержат, просто направлены вокруг основания устройства для размещения и удерживаются его боковыми стенками. Кабели удерживаются на месте зажимом 3. Средство расположения волокон 7 содержит ряд прорезей, которые могут удерживать участки сращивания волокон для соединения с выходящим кабелем, показанным вверху в левой части чертежа. Хотя эта конструкция позволяет разделывать несколько входящих волокон 1, она дает малую гибкость направления и хранения волокон.

На фиг. 3 показано устройство для размещения оптических волокон, имеющее первую лицевую поверхность, отчасти ограниченную первой (на чертеже вверху слева) и второй (на чертеже ниже справа) противоположными краевыми частями, причем первая лицевая поверхность:
1) содержит ряд входных проходов 8, 9, расположенных вдоль первой краевой части;
2) содержит выходные проходы 10, 11 с каждой стороны второй краевой части;
3) содержит два цилиндра устройства для размещения 13, 14, расположенных между первой и второй краевыми частями; и
4) имеет сквозное отверстие 12, которое проходит через нее к противоположной лицевой стороне устройства для размещения;
причем входные проходы 8, 9 содержат ряд прорезей для размещения устройств разделки волоконных трубок (предпочтительно устройств разделения волокон фиг. 6а-е) и ряд изогнутых стенок 16, 17 для ограничения волокон, покидающих эти трубки, до минимального радиуса изгиба, равного, как минимум, критическому радиусу изгиба волокна.

Цилиндры 13, 14 выполнены предпочтительно такими, что волокно, проходящее между любыми из стенок 16, 17 и выходными проходами 10, 11, ограничено внешней поверхностью одного или обоих цилиндров 13, 14 до минимального радиуса изгиба по крайней мере равного критическому радиусу изгиба волокна, причем цилиндры 13, 14 предпочтительно полые и позволяют свободному концу волокна проходить от одного из проходов, обычно одного из входных проходов 8, 9, во внутреннюю часть цилиндров. Волокна будут храниться в цилиндрах с минимальным радиусом изгиба, большим, чем тот, при котором они получают постоянное повреждение. Этот минимальный радиус изгиба может быть больше критического радиуса изгиба волокна, поскольку в случае невидимого волокна заботит более постоянное повреждение, чем потеря светового потока.

Сквозное отверстие 12 проходит от выпуклой части 18 лицевой поверхности устройства для размещения под углом к его вектору радиуса у этой части (т.е. не радиально и предпочтительно близко к касательной), так что волокно, проходящее через отверстие 12 и над выпуклой поверхностью 18, ограничивается минимальным радиусом изгиба, как минимум, равным его критическому радиусу изгиба.

Устройство для размещения предпочтительно имеет боковые стенки или другие удерживающие средства 19, а цилиндры предпочтительно имеют крючки или другие удерживающие средства 20, помогающие направлять волокна.

Дальнейшие виды устройства для размещения можно видеть на фиг. 4а-е. Например, на фиг. 4а можно увидеть, что стенки сквозного отверстия 12 изгибаются вдоль траектории к цилиндрам 13, 14. Эта кривизна может возникнуть от все большего расширения поперечного сечения сквозного отверстия 12 по направлению к лицевой стороне, показанной на фиг. 4а. В результате сквозное отверстие 12 включает в себя в принципе прямой участок от одной лицевой поверхности к противоположной лицевой поверхности, что позволяет легко вставлять оптические волокна. Вероятно, это лучше всего можно увидеть на фиг. 4b. Поэтому можно видеть, что волокно, проходящее через сквозное отверстие 12 к цилиндрам 13, 14, ограничено до данного минимального радиуса изгиба.

Как видно особенно из фиг. 3, цилиндры 13, 14 полые, что позволяет свободному концу волокна проходить от одного из проходов к внутренней части цилиндров, где его можно хранить. Полые цилиндры имеют прорези 15 в своих стенках, через которые может проходить такое волокно.

Входные проходы 8, 9, как видно, имеют средства для контроля изгиба в виде в принципе взаимно концентрических изогнутых стенок 16, 17. Устройство для размещения имеет отражательную симметрию относительно линии A-A и в результате средства для контроля организованы в две группы 16, 17, где стенки искривляются в противоположных направлениях.

На фиг. 5а-е показано, как гибко устройство размещает азные конфигурации и длины волокон. На фиг. 5а волокно входит в устройство для размещения из отверстия 12 и выходит через выходные проходы 10 и 11. Кроме того, какое-то темное волокно выходит через отверстие 12 и хранится в цилиндре 13. Здесь устройство для размещения предназначено для использования с другими компонентами, такими, как лотки для сращивания оптических волокон, размещающие участки сращивания волокон или/и волоконные ответвители.

Устройство для размещения выровнено относительно основной пластины, несущей такие лотки, с правой стороны которых может иметься канал для размещения волокон, входящих в лотки для сращивания, и с левой стороны которых может иметься канал, размещающий волокна, выходящие из лотков для сращивания. Эти каналы произвольно можно назвать входной и выходной направляющими, хотя это не должно подразумевать какое-либо направление распространения света.

На фиг. 5b волокна входят через входные проходы 8 (показано только несколько из них), проходят через средства контроля изгибом 16 и выходят из устройства для размещения через отверстие 12. Кроме того, волокна входят через входные проходы 9, проходят через средство контроля изгиба 17 и снова выходят через отверстие 12.

На фиг. 5с волокна входят через входные проходы 8 и выходят через выходной проход 10 и входят через входные проходы 9 и выходят через выходной проход 11.

На фиг. 5d волокна входят через входные проходы 8 и выходят через выходной проход 11.

На фиг. 5е волокна входят через выходной проход 10 и выходят через выходной проход 11.

Устройство разделения оптических волокон показано на фиг. 6а-е.

Его можно закрепить с возможностью снятия, например, в прорезях, содержащих входные проходы 8, 9 устройства для размещения фиг. 3. Это можно сделать посредством упругого упора, включающего в себя, например, показанные две ножки, одна из которых зазубрена для зацепления с нижней поверхностны стенки, образующей прорезь. Как видно, устройство разделения имеет первый проход для удержания большей волоконной трубки (показана пунктиром у верхней правой стороны) и четыре вторичных прохода (на чертеже внизу слева) для удержания ряда меньших волоконных, трубок. Как видно, волокна в таких трубках могут проходить между большей трубкой и каждой меньшей трубкой без изгиба, который вызвал бы значительную потерю светового потока. В показанном примере осуществления изобретения четыре вторичных прохода содержат один канал, частично подразделенный проходящими вовнутрь выступами для удержания в них трубок. Точная форма таких выступов не является критической, но в предпочтительном примере осуществления выступы получаются вследствие того, что вторичные проходы имеют поперечное сечение в принципе в виде ряда частично перекрывающих друг друга круглых отверстий. Таким образом трубки удерживаются посадкой с натягом. Хотя показаны четыре прохода, может быть их другое количество, для примера от двух до шести.

На фиг. 7 показано описанное выше устройство для размещения 21, герметизированное внутри затвора для сращивания, показанного в частичном разрезе для наглядности.

Затвор для сращивания содержит основание 22 и куполообразную крышку 23. Основание 22 имеет разные круглые выводы 24 и овальное вывод 25. К основанию прикреплена рама или другая опора 26, к которой прикреплено устройство для размещения. Имеется вторая опора или рама 27, отделенная от рамы или опоры 26 промежутком 28. В этом промежутке 28 могут размещаться петли волокна от входящих и выходящих кабелей, которые не срощены внутри корпусе и потому обходят устройство для размещения 21. Может иметься второе устройство для размещения 21 на задней стороне рамы или опоры 27, и потому его не видно. Затем оба устройства для размещения могут сообщаться через свои сквозные отверстия 12. Могут иметься лотки для размещения в пространстве 29, содержащие участки сращивания или/и разветвления волокон. Таким образом, кабели, входящие в отверстие 25, могут разветвляться так, что некоторые из волокон в этих кабелях входят в устройство для размещения 21, как показано на фиг. 5а-е, и могут выходить из устройства 21 к лоткам для сращивания, расположенным в пространстве 29.

Здесь волокна будут сращиваться или разветвляться, и волокна, с которыми они сращены или в которые разветвлены, могут снова входить в устройство для размещения 21 и наконец выходить из него, как показано на фиг. 5а-е. Другие волокна от входящего кабеля могут образовывать петли в промежутке 28 и затем выходить через отверстие. В общем случае, это будет осуществляться путем выбора петли кабеля длиной приблизительно 2 метра, и эта петля вставляется в овальное отверстие 25. Некоторые из волокон, образующих петлю, будут просто храниться в промежутке 28, а другие будут отрезаться и подаваться в устройство для размещения 21. Эта петля кабеля может образовывать часть кольца или ветки в оптоволоконной сети. Волокна, выходящие из круглых отверстий 24 после их сращивания с обрезанными волокнами этой петли, могут проходить к абонентам или использоваться для образования еще одной ветки.

На фиг. 8 показаны лотки для оптических волокон, которые можно разместить в пространстве 29 или иначе использовать в сочетании с устройством для размещения 21.

Модуль 30, показанный на фиг. 8, в который можно заранее установить волокна, содержит ряд лотков 31, шарнирно установленных на монтажном устройстве 32, которое в свою очередь фиксировано на основании 33. Как можно видеть, лотки 31 имеют средства для хранения петлей волокон и для закрепления участков сращивания или разветвления волокон. Этот модуль может быть установлен с защелкой или иным образом прикреплен в пространстве 29 фиг. 7, и содержащиеся в нем волокна затем сращены с волокнами, покидающими устройство для размещения 21.

Во избежание сомнений, следует отметить, что это изобретение предусматривает создание разных компонентов, узлов, систем и способов размещения, хранения и защиты оптических волокон. Любые из разных описанных компонентов можно использовать с любым или любыми такими компонентами.

Устройство используется в волоконно-оптических линиях связи для сращивания и разделения оптических волокон. Узел содержит устройства для размещения оптических волокон, каждое из которых содержит первую лицевую поверхность и противоположную лицевую поверхность и расположенные на первой лицевой поверхности входной и выходной проходы для оптических волокон, выполненные с возможностью прохождения через них волокон плоскости первой лицевой поверхности. Средство хранения волокон расположено между входным и выходным проходами и обеспечивает проходящему между входным и выходным проходами оптическому волокну ограничение до минимального радиуса изгиба, как минимум равного критическому радиусу изгиба оптического волокна. Сквозное отверстие проходит от первой лицевой поверхности к противоположной поверхности устройства для размещения. Два устройства для размещения оптических волокон расположены противоположными лицевыми поверхностями друг к другу с обеспечением соединения их сквозных отверстий между собой. Обеспечен легкий доступ к местам сращивания волокон и удобство хранения запасных отрезков волокон. 11 з. п.ф-лы, 20 ил.

1. Узел устройств для размещения оптических волокон, каждое из которых содержит первую лицевую поверхность и противоположную лицевую поверхность и расположенные на первой лицевой поверхности входной и выходной проходы для оптических волокон, выполненные с возможностью прохождения через них волокон в принципе на плоскости первой лицевой поверхности, средство хранения волокон, расположенное между входным и выходным проходами и обеспечивающее проходящему между входным и выходным отверстиями оптическому волокну ограничение до минимального радиуса изгиба, как минимум равного критическому радиусу изгиба оптического волокна, и сквозное отверстие, проходящее от первой лицевой поверхности к противоположной поверхности устройства для размещения оптических волокон, отличающийся тем, что он включает в себя два устройства для размещения оптических волокон, расположенных противоположными лицевыми поверхностями друг к другу с обеспечением соединения их сквозных отверстий между собой. 2. Узел по п.1, отличающийся тем, что каждое устройство для размещения имеет как минимум два входных прохода и как минимум два выходных прохода и как минимум два средства хранения волокон. 3. Узел по п.2, отличающийся тем, что каждое устройство для размещения выполнено в принципе симметричным относительно плоскости между двумя средствами хранения волокон. 4. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что средство хранения волокон каждого устройства для размещения содержит как минимум один полый цилиндр, выполненный с обеспечением прохода свободного конца волокна от одного из отверстий к внутренней части цилиндра и хранения там с минимальным радиусом изгиба, большим чем тот, при котором волокно получает постоянное повреждение. 5. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что стенка сквозного отверстия каждого устройства для размещения изогнута по направлению к устройству хранения волокон с минимальным радиусом изгиба, как минимум равным критическому радиусу изгиба волокна. 6. Узел по п.5, отличающийся тем, что сквозное отверстие имеет непрерывно расширяющееся поперечное сечение по направлению к первой лицевой поверхности с обеспечением изогнутости указанной стенки и прямую стенку, проходящую от первой лицевой поверхности к противоположной лицевой поверхности. 7. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он содержит как минимум один лоток для размещения оптических волокон, выполненный с возможностью размещения волокон от входного прохода или выходного прохода. 8. Узел по п.7, отличающийся тем, что каждое устройство для размещения имеет два выходных прохода, причем лоток для размещения выполнен с возможностью размещения волокон из выходных проходов. 9. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что устройство для размещения имеет единую конструкцию. 10. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждое устройство для размещения содержит ряд входных проходов, каждое из которых имеет средство управления изгибом, размещенное рядом с указанным проходом, для направления волокна, проходящего через проход, к средству хранения волокон. 11. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что каждое устройство для размещения содержит устройство для разделки или разделения, закрепленное с возможностью снятия на устройстве для размещения и имеющее первый проход для удержания большей волоконной трубки и один или несколько проходов для удержания ряда меньших волоконных трубок или волокон с возможностью прохода волокна между большей трубкой и каждой меньшей трубкой без значительной потери светового потока. 12. Узел по любому из предыдущих пунктов, отличающийся тем, что он установлен в затворе для сращивания, имеющем основание и куполообразную крышку.