ГИБКИЙ ОПТОВОЛОКОННЫЙ КАБЕЛЬ С НАКОНЕЧНИКАМИ И ЦЕНТРИРОВАННОЙ НЕПОДВИЖНОЙ ПОСАДКОЙ Российский патент 2006 года по МПК G02B6/04 G02B6/44 

Предпосылки к созданию изобретения.

Настоящее изобретение относится к оптическим волокнам для передачи изображений и, в частности, к оптоволоконному кабелю, имеющему гибкий центральный участок и негибкие концевые участки, закрепленные в защитных насадках.

В данной области техники известны оптические волокна для передачи изображений и оптические волокна для передачи сигналов, из которых создается волоконно-оптический жгут путем нагревания и вытягивания стекловолокон, отделенных друг от друга выщелачиваемыми прокладками или заключенных в выщелачиваемые прокладки с целью формирования сплавного оптоволоконного жгута. Концы оптоволоконного жгута маскируются или защищаются, а затем жгут помещается в выщелачиватель, который выщелачивает выщелачиваемые прокладки из центрального участка жгута между защищенными концами. В результате этого центральный участок приобретает гибкость. Жгут предпочтительно заключается в защитную оболочку для создания гибкого оптоволоконного кабеля.

Обычно наконечники или оправы прикрепляются к негибким концевым участкам в целях защиты концевых участков от повреждения, а также для обеспечения подсоединения концевых участков в разъемах. Эта операция может быть выполнена до или после выщелачивания. Хотя желательным является центрирование концевых участков оптоволоконного жгута в наконечниках, обычно оптические волокна не могут быть отрегулированы в наконечнике, так как оптические волокна устанавливаются в нижней части наконечника по мере того, как происходит отверждение связующего вещества, с помощью которого конец участка оптоволоконного кабеля крепится к наконечнику. При использовании наконечников, имеющих меньшие внутренние размеры, могут возникнуть затруднения с установкой концевых участков волоконно-оптического кабеля внутри наконечника и это может привести к повреждению внешних оптических волокон жгута.

Кроме того, при использовании оптоволоконных жгутов, выполненных из волоконного стекла или синтетических волокон, наконечники обычно обжимаются по наружной поверхности концов оптоволоконного жгута. Учитывая тот факт, что диаметр оптоволоконного жгута может изменяться в широких пределах в зависимости от размера волокон или изменений условий технологического процесса, обжим наконечника на жгуте обычно приводит либо к созданию неплотного соединения, если диаметр жгута мал, либо к повреждению внешних волокон, если диаметр жгута слишком велик.

Предлагается гибкий оптоволоконный кабель и способ для изготовления такого кабеля, преимущество которого заключается в том, что исключается обжимание наконечника на концевом участке оптоволоконного жгута и обеспечивается центрирование концевых участков оптоволоконного жгута в наконечниках. Также предлагается сборка оптоволоконного кабеля и способ для сборки такого кабеля, обеспечивающий меньшее повреждение волокон концевых участков кабеля.

Краткое изложение существа изобретения

В соответствии с настоящим изобретением предлагается гибкий оптоволоконный кабель, имеющий несколько оптических волокон, объединенных вместе в виде волоконного жгута с гибким центральным участком, в котором оптические волокна способны перемещаться относительно соседних волокон в волоконном жгуте и два негибких концевых участка, в которых несколько оптических волокон соединены вместе в предварительно заданном порядке. Каждый из двух негибких концевых участков включает обычно однородный по толщине защитный слой, располагающийся вдоль внешней поверхности концевого участка, начинающийся от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь. Наконечник расположен вокруг защитного слоя и посажен с натягом на защитный слой для обеспечения центрирования концевого участка в наконечнике. Связующее вещество находится между наконечником и негибким концевым участком от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь, до свободного конца концевого участка для обеспечения соединения наконечника с негибким концевым участком.

В соответствии с другой особенностью изобретения предлагается способ производства оптоволоконного кабеля, имеющего гибкий центральный участок и два негибких концевых участка. Способ включает следующие шаги:

нанесение в целом однородного защитного слоя покрытия на каждый из концевых участков;

удаление части защитного слоя с каждого из концевых участков от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из концевых участков в направлении вовнутрь, до соответствующих свободных концов концевых участков;

введение каждого концевого участка вовнутрь наконечника, устанавливаемого неподвижно на защитном слое, центрирование конечного участка внутри соответствующего наконечника; и

крепление каждого из наконечников к соответствующим концевым участкам с помощью связующего вещества, расположенного между каждым из наконечников и соответствующими концевыми участками от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из соответствующих концевых участков в направлении вовнутрь, до соответствующих свободных концов концевых участков.

Краткое описание чертежей

Более полное понимание краткого изложения существа изобретения, а также последующего детального описания предпочтительных примеров осуществления настоящего изобретения может быть достигнуто из следующего ниже подробного описания, в котором приводятся ссылки на прилагаемые чертежи. В целях иллюстрации изобретения на чертежах представлены примеры осуществления настоящего изобретения, которые в настоящее время являются предпочтительными. Тем не менее, специалистам в данной области должно быть понятно, что изобретение не ограничено точными конструкциями, показанными на чертежах.

Фиг.1 - общий вид гибкого оптоволоконного кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 - вид с торца, показывающий наконечник на концевом участке гибкого оптоволоконного кабеля, показанного на Фиг.1.

Фиг.3 - вид в поперечном разрезе концевого участка оптоволоконного кабеля, показанного на Фиг.1.

Фиг.4 - вид в поперечном разрезе еще одного примера осуществления концевого участка гибкого оптоволоконного кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.5 - вид в поперечном разрезе другого примера осуществления концевого участка гибкого оптоволоконного кабеля в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.6 - кривая зависимости между вязкостью покрытия и его толщиной.

Подробное описание предпочтительных примеров осуществления изобретения

Определенная терминология используется в нижеприведенном описании исключительно в целях удобства и не рассматривается как ограничительная. Термины "единичный" и "один" определяются как включающие одну или более позиций, на которые дается ссылка, если не указывается иначе. Термин "матрица" в соответствии с тем значением, с которым он используется в данном описании, включает любой тип упорядоченного двухмерного расположения концов волокон, например, для гибкого жгута для передачи изображения.

На Фиг.1 показан гибкий оптоволоконный кабель 10. Кабель 10 включает множество оптических волокон 12, объединенных вместе для образования волоконного жгута 14, имеющего гибкий центральный участок 15, в котором оптические волокна 12 способны перемещаться относительно соседних волокон 12 в волоконном жгуте 14, а также два негибких концевых участка 16, 18, в которых несколько оптических волокон 12 соединены вместе в предварительно заданном порядке, например в порядке, показанном на Фиг.2.

Как показано на Фиг.3, каждый из двух негибких концевых участков 16, 18 включает обычно однородный по толщине защитный слой 20, располагающийся по внешней поверхности волоконного жгута, начинающийся от точки 22, расположенной на расстоянии от свободного конца 24 концевого участка 16, 18 в направлении вовнутрь. Защитный слой 20 представляет собой предпочтительно механически обрабатываемый воск, и в предпочтительном примере осуществления изобретения представляет собой ISOLOX-TG, производимый компанией Loeffler GMBH, Оффенбах, Германия. Этот вид воска обычно используется в качестве защитного воска против коррозии, однако он оказался исключительно удобным при применении для данных целей. Этот воск расплавляется при температуре 80°С-90°С, превышающей температуру, при которой обычно протекает процесс травления жгута. Несмотря на то, что предпочтительным является механически обрабатываемый воск, в соответствии с настоящим изобретением могут использоваться иные типы защитных покрытий или воска.

Воск предпочтительно наносится путем погружения концевого участка 16, 18 волоконного жгута 14. Толщина покрытия из воска регулируется процессом погружения. Чем горячее воск, тем ниже его вязкость и тоньше покрытие из воска. Эта зависимость между толщиной покрытия и вязкостью предпочтительного воска показана на Фиг.6. Соответственно, толщина воска может регулироваться в большом диапазоне, при этом обеспечивается возможность создания покрытий толщиной приблизительно 0,15 мм. Предпочтительно, толщина воскового покрытия на волоконном жгуте 14 составляет приблизительно от 0,25 мм до 5 мм. Более предпочтительно, чтобы толщина находилась в пределах 1 - 3 мм, и наиболее предпочтительно 1,0 мм. После нанесения защитного слоя 20 концевая часть защитного слоя удаляется либо механически снимается между точкой 22 и свободным концом 24 концевого участка 16,18.

На Фиг.2 и 3 показано, что наконечник 30 расположен вокруг защитного слоя 20 и посажен с натягом на защитный слой 20, в результате чего обеспечивается центрирование концевого участка 16, 18 в наконечнике 30. Внешняя поперечная площадь защитного слоя 20 предпочтительно несколько больше, чем внутренняя поперечная площадь наконечника 30, благодаря чему обеспечивается плотная посадка, и необходимо приложить вешние усилия для запрессовывания концов 16, 18 волоконного жгута 14 в соответствующие наконечники 30. Избыточный воск (или иной материал покрытия) снимается в процессе установки концов. Наконечник 30 предпочтительно выполнен из металла. Тем не менее, он может быть выполнен из синтетического материала и может иметь различное внутреннее и внешнее поперечное сечение с целью соответствия геометрической форме концов 16,18 оптоволоконного кабеля.

Как показано на Фиг.4, также возможно использовать наконечник, площадь внутреннего поперечного сечения которого отличается от площади внешнего поперечного сечения конца волоконного жгута. На Фиг.4 круглый наконечник 40 используется при соединении с волоконным жгутом 14, имеющим квадратное поперечное сечение. Только углы оптоволоконного жгута 14 с покрытием из воска контактируют с внутренней поверхностью наконечника 40 ввиду геометрии его поперечного сечения. Тем не менее, это является достаточным для центрирования концевых участков 16, 18 волоконного жгута 14 внутри наконечника 40. В показанном примере оптоволоконный жгут 14 с квадратным поперечным сечением был изготовлен с длиной кромок приблизительно 3 мм. Он был центрально зафиксирован в наконечнике 40 с круглым поперечным сечением и внутренним диаметром 4 мм, при внешнем диаметре 6 мм и длине 2,5 см.

Как показано на Фиг.3, связующее вещество 32 находится между наконечником 30 и негибкими концевыми участками 16, 18 от точки 22, расположенной на расстоянии от свободного конца 24 концевого участка 16, 18 в направлении вовнутрь, до свободного конца 24 концевого участка. Связующее вещество предпочтительно представляет собой двухкомпонентную эпоксидную смолу, характеризующуюся минимальной усадкой при отверждении с целью предотвращения отслаивания от внутренней поверхности наконечника 30. Также могут быть использованы иные виды связующих веществ, например акриловая или силиконовая смолы.

Длина наконечника 30 предпочтительно больше поперечных размеров концевых участков 16, 18. Например, для оптоволоконных жгутов, имеющих круглую площадь поперечного сечения, внутренний диаметр наконечника должен быть больше диаметра оптоволоконного жгута. Для оптоволоконных жгутов, имеющих квадратную площадь поперечного сечения или иную форму поперечного сечения, внутренние размеры наконечника являются предпочтительно больше, чем поперечный размер через площадь поперечного сечения. Благодаря этому обеспечивается центрирование концов оптоволоконного кабеля 16, 18 в наконечнике 30.

На Фиг.5 приведен еще один пример оптоволоконного кабеля 10', в котором концевые участки оптоволоконного жгута 16', 18' имеют круглое поперечное сечение. Наконечник 40 также имеет круглое поперечное сечение. Слой воска 20 имеет достаточную толщину для обеспечения неподвижной посадки между слоем воска 20' и внутренней поверхностью наконечника 40 при установке наконечника 40 на концевые участки 16', 18' оптоволоконного жгута.

С целью создания оптоволоконного кабеля 10 с гибким центральным участком 14 и негибкими концевыми участками 16, 18, концевые участки 16, 18 оптоволоконного жгута покрываются в целом равномерным слоем воска 20. Затем часть слоя воска 20 удаляется с каждого из концевых участков 16, 18 от точки 22, расположенной на расстоянии от свободного конца 24 каждого из концевых участков 16, 18 в направлении вовнутрь, до соответствующего свободного конца 24 концевого участка. Затем каждый концевой участок 16, 18 вводится вовнутрь наконечников 30, 40. Наконечник посажен с натягом на слой воска 20, в результате чего обеспечивается центрирование концевых участков 16, 18 в соответствующем наконечнике при установке. Наконечники 30, 40 крепятся к соответствующим концевым участкам 16, 18 с помощью связующего вещества 32, расположенного между наконечником и соответствующим концевым участком от точки 22, расположенной на расстоянии от свободного конца концевых участков 16, 18 в направлении вовнутрь, до свободного конца 24 концевых участков.

В тех случаях, когда оптоволоконный кабель 10 изготовлен из сплавленных жгутов 14 оптического стекловолокна 12, разделенных между собой выщелачиваемыми прокладками, центральный участок 14 кабеля 10 выщелачивается с целью растворения выщелачиваемых прокладок, в результате чего обеспечивается свободное перемещение оптических волокон 12 относительно друг друга на центральном участке 15. Если оптоволоконный кабель 10 выполнен из стекловолокна или синтетических волокон, концевые участки 16, 18 удерживаются вместе в процессе крепления, и не требуется выщелачивание центрального участка. Тем не менее, установка наконечников 30, 40 на концевые участки 16, 18 также имеет преимущества в этих случаях, так как исключается повреждение, вызываемое ранее известными обжимными металлическими чехлами, используемыми с синтетическими волокнами.

Оптоволоконный кабель 10 в соответствии с настоящим изобретением и способом его изготовления обладает тем преимуществом, что исключается сжатие наконечников 30, 40 вокруг концевых участков 16, 18 оптоволоконного жгута 14. Более того, процесс нанесения покрытия позволяет сглаживать небольшие неровности геометрической поверхности поперечного сечения оптоволоконного кабеля 10 и создавать ровную площадь поверхности для установки наконечника. Контроль за нанесением воска и внешним диаметром слоя воска 20 позволяет устранить недостатки, вызываемые изменениями площади поперечного сечения оптоволоконного жгута, и обеспечивает размещение с выравниванием концевых участков 16, 18 оптоволоконного жгута 14 внутри наконечников 30, 40 с исключительно большой точностью, которая при производстве обеспечивает совмещение в пределах 1%.

Хотя в настоящем изобретении приводится описание оптоволоконных жгутов и наконечников в целом квадратного и круглого поперечного сечения, специалистам в данной области техники понятно, что также можно использовать концы оптоволоконных жгутов с многочисленными конфигурациями поперечного сечения и соответствующие формы наконечников.

Несмотря на то, что было приведено детальное описание предпочтительных примеров осуществления изобретения, изобретение не ограничивается конкретными примерами осуществления изобретения, приведенными выше, которые следует рассматривать как чисто иллюстративные. Могут быть внесены дальнейшие изменения или дополнения в настоящее изобретение, причем такие изменения находятся в пределах объема настоящего изобретения, определенного прилагаемой формулой изобретения.

Гибкий оптоволоконный кабель, содержащий множество оптических волокон, соединенных вместе в виде волоконного жгута, имеющего гибкий центральный участок, в котором оптические волокна перемещаются относительно соседних волокон в волоконном жгуте, а также два негибких концевых участка. Каждый из двух негибких концевых участков включает в целом равномерный по толщине защитный слой, располагающийся по их внешней поверхности, начиная от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь. Наконечник расположен вокруг защитного слоя и посажен с натягом на защитный слой таким образом, что обеспечивается центрирование концевого участка в наконечнике. Связующее вещество расположено между наконечником и негибким концевым участком от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из концевых участков в направлении вовнутрь, до свободного конца концевого участка для соединения наконечника с негибким концевым участком. Технический результат - обеспечение центрирования концевых участков оптоволоконного жгута в наконечниках и меньшее повреждение волокон концевых участков кабеля. 3 н. и 14 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Гибкий оптоволоконный кабель, содержащий множество оптических волокон, соединенных вместе в виде волоконного жгута, имеющего гибкий центральный участок, в котором оптические волокна перемещаются относительно соседних волокон в волоконном жгуте, и два негибких концевых участка, в которых несколько оптических волокон соединены вместе в заранее определенном порядке, при этом каждый из двух негибких концевых участков включает в целом равномерный по толщине защитный слой, располагающийся по внешней поверхности негибких концевых участков, начиная от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь; наконечник, расположенный вокруг защитного слоя и посаженный с натягом на защитный слой таким образом, что обеспечивается центрирование концевого участка в наконечнике; связующее вещество, расположенное между наконечником и негибким концевым участком от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из концевых участков в направлении вовнутрь, до свободного конца концевого участка для соединения наконечника с негибким концевым участком.2. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что жгут оптических волокон вытянут вместе с несколькими выщелачиваемыми прокладочными волокнами, а гибкий центральный участок выщелачивается с целью обеспечения перемещения волокон относительно друг друга.3. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что защитный слой представляет собой обрабатываемый воск, способный противостоять выщелачиванию.4. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник имеет в целом квадратное поперечное сечение.5. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник имеет в целом круглое поперечное сечение.6. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник изготовлен из полимерного материала.7. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник изготовлен из металла.8. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что защитный слой представляет собой слой воска толщиной приблизительно от 0,25 мм до 5 мм.9. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник имеет геометрическую форму, отличающуюся от геометрической формы концевого участка, а защитный слой контактирует с внутренней поверхностью наконечника на контактных участках, расположенных на расстоянии друг от друга.10. Гибкий оптоволоконный кабель по п.1, отличающийся тем, что наконечник имеет внутренний диаметр, превышающий размеры поперечного сечения концевого участка.11. Способ изготовления оптоволоконного кабеля, имеющего гибкий центральный участок и два негибких концевых участка, включающий нанесение покрытия на концевые участки в целом однородного по толщине защитного слоя; удаление части защитного слоя с каждого из концевых участков от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из концевых участков в направлении вовнутрь, до свободных концов концевых участков; введение каждого концевого участка вовнутрь наконечника, посаженного неподвижно на защитный слой, центрирование концевого участка внутри соответствующего наконечника; и крепление наконечника к соответствующему концевому участку с помощью связующего вещества, расположенного между наконечником и соответствующим концевым участком от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь, до свободного конца концевого участка.12. Способ по п.11, отличающийся тем, что оптоволоконный кабель изготовлен из сплавленного жгута оптических волокон и выщелачиваемых прокладок, дополнительно включающий выщелачивание центрального участка после завершения нанесения покрытия на концевые участки.13. Способ по п.11, отличающийся тем, что связующее вещество является двухкомпонентной эпоксидной смолой.14. Способ по п.11, отличающийся тем, что этап удаления части слоя воска включает обработку защитного слоя на свободном конце концевого участка.15. Способ по п.11, отличающийся тем, что защитный слой представляет собой воск, а покрытие на концевые участки наносится путем погружения концевых участков в горячий воск.16. Гибкий оптоволоконный кабель, содержащий множество оптических волокон, соединенных вместе в виде волоконного жгута, имеющего гибкий центральный участок, в котором оптические волокна перемещаются относительно соседних волокон в волоконном жгуте, и два негибких концевых участка, в которых несколько оптических волокон соединены вместе в заранее определенном порядке, при этом каждый из двух негибких концевых участков включает в целом равномерный по толщине защитный слой, располагающийся по внешней поверхности негибких концевых участков, начиная от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца концевого участка в направлении вовнутрь; наконечник, расположенный вокруг защитного слоя и посаженный с натягом на защитный слой таким образом, что обеспечивается центрирование концевого участка в наконечнике, причем наконечник не обжимается на концевом участке; связующее вещество, расположенное между наконечником и негибким концевым участком от точки, расположенной на расстоянии от свободного конца каждого из концевых участков в направлении вовнутрь, до свободного конца концевого участка для соединения наконечника с негибким концевым участком.17. Гибкий оптоволоконный кабель по п.16, отличающийся тем, что связующее вещество защищает концевой участок таким образом, что концевой участок по существу не обжимается наконечником.