УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗМЕЩЕНИЯ ОПТИЧЕСКИХ ВОЛОКОН Российский патент 2000 года по МПК G02B6/44 G02B6/38 

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.

Компоненты 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 разделенных цилиндров, проходящих из первой прямоугольной секции пластины основания, и лоток для сращивания, имеющий противоположные стороны для входа оптических волокон во второй прямоугольной секции. Избыточное волокно направляется вокруг одного или обоих цилиндров и под лотком для сращивания через ряд проходов разной длины, так что хранятся разные отрезки оптического волокна. Используются петли по часовой стрелке, против часовой стрелки и петли в виде 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 вмещения 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 (WO 90/12334, 18.10.90), содержащее на его лицевой поверхности по меньшей мере один вводный и по меньшей мере один выводной проходы, расположенные с возможностью прохождения через каждое из них оптических волокон, и цилиндр для размещения волокон, установленный с обеспечением ограничения радиуса изгиба оптического волокна внешней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба волокна, равного критическому радиусу изгиба этого волокна при его прохождении между вводным и выводным проходами.

Задачей изобретения является обеспечение хранения в устройстве для размещения волокон, по которым передается оптический сигнал, резервных волокон, которые имеют свободные концы и могут использоваться в будущем.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для размещения оптических волокон, содержащем на его лицевой поверхности по меньшей мере один вводный и по меньшей мере один выводной проходы (8, 10), расположенные с возможностью прохождения через каждое из них оптических волокон, и цилиндр (13) для размещения волокон, установленный с обеспечением ограничения радиуса изгиба оптического волокна внешней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба волокна, равного критическому радиусу изгиба этого волокна при его прохождении между вводным и выводным проходами (8, 10), цилиндр является полым с обеспечением ограничения радиуса изгиба свободного конца оптического волокна при его прохождении внутрь цилиндра внутренней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба, большего, чем тот, при котором волокно получает постоянное повреждение, причем цилиндр для размещения имеет в принципе круглую цилиндрическую форму или изменяющиеся по длине форму и размеры для обеспечения удерживания волокна, в стенке цилиндра выполнена прорезь (15) для прохождения в цилиндр волокна из одного из проходов (8, 9, 10, 11) для обеспечения хранения в цилиндре резервного волокна.

Устройство в частном случае выполнения может содержать второй цилиндр (14) для размещения волокна, расположенный с обеспечением ограничения оптического волокна (2), проходящего между вводным и выводным проходами (8, 10), внешней поверхностью второго цилиндра (14) до минимального радиуса изгиба, по меньшей мере равного критическому радиусу изгиба этого волокна.

Второй цилиндр (14) может быть выполнен полым с обеспечением ограничения радиуса изгиба свободного конца оптического волокна при его прохождении внутрь цилиндра внутренней поверхностью второго цилиндра (14) до минимального радиуса изгиба, большего, чем тот, при котором оно получает постоянное повреждение.

Устройство может быть в принципе симметричным относительно плоскости, проходящей между двумя цилиндрами (13, 14).

Второй цилиндр может иметь в принципе круглую цилиндрическую форму или изменяющиеся по длине форму и размеры для размещения волокна.

Второй цилиндр (14) может иметь отверстие или прорезь (15) в своей стенке для прохождения волокна из одного из проходов (8, 9, 10, 11). Устройство может иметь как минимум два вводных прохода, являющихся первыми проходами (8, 9) у первого торца лицевой поверхности, и как минимум два выводных прохода, являющихся вторым и третьим проходами (10, 11) у противоположного торца лицевой поверхности.

По меньшей мере один проход (8, 9) может иметь средство для контроля изгиба (16, 17), расположенное рядом с этим проходом для направления волокна, проходящего через этот проход, к поверхности цилиндра (13, 14) с минимальным радиусом изгиба, как минимум равным критическому радиусу изгиба этого волокна.

Устройство для размещения оптических волокон может иметь набор первых проходов (8, 9), каждое из которых имеет средство для контроля изгиба (16, 17), расположенное рядом с этим проходом для направления волокна, проходящего через этот проход, к поверхности цилиндра (13, 14) с минимальным радиусом изгиба, как минимум равным критическому радиусу изгиба этого волокна.

Устройство для размещения оптических волокон может быть выполнено в виде единой конструкции.

Устройство для размещения оптических волокон может иметь сквозное отверстие, проходящее от лицевой поверхности к противоположной к ней.

Сквозное отверстие может проходить от выпуклой части лицевой поверхности под углом к ее радиусу-вектору у этой части с обеспечением ограничения волокна, проходящего через сквозное отверстие и над выпуклой поверхностью, до минимального радиуса изгиба, как минимум равного его критическому радиусу изгиба.

Устройство для размещения оптических волокон может содержать устройство для разведения или разделения оптических волокон, прикрепленное к нему с возможностью снятия, имеющее первый проход для удержания большей волоконной трубки и один или несколько вторичных проходов для удержания ряда меньших волоконных трубок или волокон и обеспечивающее прохождение волокон из большей трубки в меньшие трубки без значительной потери светового потока.

Изобретение далее иллюстрируется следующими чертежами, на которых:
фиг. 1 и 2 показывают устройства для размещения оптических волокон предыдущих разработок;
фиг. 3 - вид в перспективе устройства для размещения этого изобретения;
фиг. 4a - 4e показывают разные другие виды устройства для размещения;
фиг. 5a - 5e показывают разные направления волокон в устройстве для размещения;
фиг. 6a - 6e 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 для привязывания кабеля 3. 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 сращивания между ними.

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 друг рядом 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 вводных проходов 8, 9, расположенных вдоль первого торца,
2) содержит выводной проход 10, 11 с каждой стороны второго торца,
3) содержит два цилиндра 13, 14 устройства для размещения, расположенных между первым и вторым торцом, и
4) имеет сквозное отверстие 12, которое проходит через нее к противоположной лицевой стороне устройства для размещения;
причем вводные проходы 8, 9 содержат ряд прорезей для размещения устройств разделки волоконных трубок (предпочтительно устройств разделения волокон фиг. 6a - 6e) 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 предпочтительно такие, что волокно, проходящее между любыми из стенок 16, 17 и выводными отверстиями 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, позволяя свободному концу волокна проходить от одного из проходов, обычно одного из вводных 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 резервного 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. 4a - 4e. Например, на фиг. 4a можно увидеть, что стенки 12A 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. 4a. В результате сквозное отверстие 12 включает в себя в принципе прямой проход 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 отверстий к внутренней части цилиндров, где его можно хранить. Полые цилиндры имеют прорези 15 в своих стенках, через которые может проходить такое волокно.

Вводные проходы 8, 9, как видно, имеют средства для контроля изгиба в виде в принципе взаимно концентрических изогнутых стенок 16, 17. Устройство для размещения имеет зеркальную 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. 5a - 5e показано, как гибко устройство для размещения размещает разные конфигурации и длины волокон. На фиг. 5a волокно входит в устройство для размещения из отверстия 12 и выходит через выводные проходы 10 и 11. Кроме того, какое-то резервное 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 проходы произвольно можно назвать входной бороздкой и выходной бороздкой, хотя не должно подразумеваться какое-либо направление распространения света.

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

На фиг. 6c волокна входят через вводной проход 8 и выходят через выводной проход 10 и входят через вводные проходы 9 и выходят через выводной проход 11.

На фиг. 5d волокна входят через вводные проходы 8 и выходят через выводной проход 11.

На фиг. 5e волокна входят через выводной проход 10 и выходят чрез выводной проход 11.

Устройство разделения оптических волокон показано на фиг. 6a - 6e. Его можно закрепить с возможностью снятия, например, в прорезях, содержащих вводные проходы 8, 9 устройства для размещения фиг. 3. Это можно сделать посредством упругого упора, включающего в себя, например, показанные две ножки, одна из которых зазубренна для зацепления нижней поверхности 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 из большей трубки и в меньшую трубку без изгиба, который вызвал бы значительную потерю светового потока. В показанном примере осуществления изобретения четыре вторичных прохода содержат один проход, 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 кругов. Таким образом трубки удерживаются посадкой с натягом. Хотя показаны четыре прохода, могут быть другие количества, для примера от двух до шести.

На фиг. 7 показано описанное выше устройство для размещения 21, герметизированное внутри корпуса для сращивания, показанного в частичном разрезе для обозрения устройства размещения 21. Корпус для сращивания содержит основание 22 и куполообразную крышку 23. Основание 22 имеет разные круглые отверстия 24 и овальное отверстие 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. Этот промежуток 28 может содержать петли волокна от входящих и выходящих кабелей, которые не срощены внутри корпуса 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. 5a - 5e, 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 снова показано на фиг. 5a - 5e. Другие волокна от входящего кабеля могут образовывать петли в пространстве 28 и затем выходить через отверстие. В общем случае это будет осуществляться путем выбора петли кабеля длиной приблизительно два метра, и эта петля вставляется в овальное отверстие 25.

Некоторые из волокон, составляющих петлю, будут просто храниться в пространстве 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 монтажное устройство 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 посадкой 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 для хранения сращивания и разделения оптических волокон. Устройство для размещения оптических волокон содержит на его лицевой поверхности по меньшей мере один вводный и по меньшей мере один выводной проходы, расположенные с возможностью прохождения через каждое из них оптических волокон, и цилиндр для размещения волокон. Цилиндр установлен с обеспечением ограничения радиуса изгиба оптического волокна внешней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба волокна, равного критическому радиусу изгиба этого волокна при его прохождении между вводным и выводным проходами. Цилиндр выполнен полым с обеспечением ограничения радиуса изгиба свободного конца оптического волокна при его прохождении внутрь цилиндра внутренней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба, большего, чем тот, при котором волокно получает постоянное повреждение. Цилиндр для размещения имеет в принципе круглую цилиндрическую форму или изменяющиеся по длине форму и размеры для обеспечения удерживания волокна. В стенке цилиндра выполнена прорезь для прохождения в цилиндр волокна из одного из проходов для обеспечения хранения в цилиндре резервного волокна. Обеспечено безопасное хранение резервного волокна. 13 з.п.ф-лы, 8 ил.

1. Устройство для размещения оптических волокон, содержащее на его лицевой поверхности по меньшей мере один вводной и, по меньшей мере один выводной проходы (8, 10), расположенные с возможностью прохождения через каждый из них оптических волокон, и цилиндр (13) для размещения волокон, установленный с обеспечением ограничения радиуса изгиба оптического волокна внешней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба волокна, равного критическому радиусу изгиба этого волокна при его прохождении между вводным и выводным проходами (8, 10), отличающееся тем, что цилиндр является полым с обеспечением ограничения радиуса изгиба свободного конца оптического волокна при его прохождении внутрь цилиндра внутренней поверхностью цилиндра до минимального радиуса изгиба большего чем тот, при котором волокно получает постоянное повреждение, причем цилиндр для размещения имеет в принципе круглую цилиндрическую форму или изменяющиеся по длине форму и размеры для обеспечения удерживания волокна, в стенке цилиндра выполнена прорезь (15) для прохождения в цилиндр волокна из одного из проходов (8, 9, 10, 11) для обеспечения хранения в цилиндре резервного волокна. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит второй цилиндр (14) для размещения волокна, расположенный с обеспечением ограничения оптического волокна (2), проходящего между вводным и выводным проходами (8, 10), внешней поверхностью второго цилиндра (14) до минимального радиуса изгиба, по меньшей мере равного критическому радиусу изгиба этого волокна. 3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что второй цилиндр (14) является полым с обеспечением ограничения радиуса изгиба свободного конца оптического волокна при его прохождении внутрь цилиндра внутренней поверхностью второго цилиндра (14) до минимального радиуса изгиба, большего чем тот, при котором оно получает постоянное повреждение. 4. Устройство по п.2 или 3, отличающееся тем, что оно является в принципе симметричным относительно плоскости, проходящей между двумя цилиндрами (13, 14). 5. Устройство по любому из пп.2 - 4, отличающееся тем, что второй цилиндр имеет в принципе круглую цилиндрическую форму. 6. Устройство по любому из пп.2 - 4, отличающееся тем, что второй цилиндр имеет изменяющиеся по длине форму и размеры для размещения волокна. 7. Устройство по любому из пп.2 - 6, отличающееся тем, что второй цилиндр (14) имеет отверстие или прорезь (15) в своей стенке для прохождения волокна из одного из проходов (8, 9, 10, 11). 8. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно имеет, как минимум, два вводных прохода, являющихся первыми проходами (8, 9) у первого торца лицевой поверхности и, как минимум, два выводных прохода, являющихся вторым и третьим проходами (10, 11) у противоположного торца лицевой поверхности. 9. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что по меньшей мере один проход (8, 9) имеет средство для контроля изгиба (16, 17), расположенное рядом с этим проходом для направления волокна, проходящего через этот проход к поверхности цилиндра (13, 14), с минимальным радиусом изгиба, как минимум равным критическому радиусу изгиба этого волокна. 10. Устройство по любому из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно имеет набор первых проходов (8, 9), каждое из которых имеет средство для контроля изгиба (16, 17), расположенное рядом с этим проходом для направления волокна, проходящего через этот проход, к поверхности цилиндра (13, 14) с минимальным радиусом изгиба, как минимум равным критическому радиусу изгиба этого волокна. 11. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно выполнено в виде единой конструкции. 12. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно имеет сквозное отверстие, проходящее от лицевой поверхности к противоположной к ней. 13. Устройство по п.12, отличающееся тем, что сквозное отверстие проходит от выпуклой части лицевой поверхности под углом к ее радиусу - вектору у этой части с обеспечением ограничения волокна, проходящего через сквозное отверстие и над выпуклой поверхностью, до минимального радиуса изгиба, как минимум равного его критическому радиусу изгиба. 14. Устройство по любому из предыдущих пунктов, отличающееся тем, что оно имеет устройство для разведения или разделения оптических волокон, прикрепленное к нему с возможностью снятия, имеющее первый проход для удержания большей волоконной трубки и один или несколько вторичных проходов для удержания ряда меньших волоконных трубок или волокон и обеспечивающее прохождение волокон из большей трубки в меньшие трубки без значительной потери светового потока.