ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКИЙ РАЗЪЕМ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2009 года по МПК G02B6/38 

Изобретение относится к волоконной оптике и оптонике. Может применяться для соединения групп волоконно-оптических кабелей между собой, требующих при эксплуатации возможности легкого разъединения или соединения торцов световодов.

Волоконно-оптические разъемы и соединители применяются в оптонике для соединения световодов между собой. Назначение оптического соединителя или разъема - точная юстировка и фиксация сердцевин соединяемых оптических волокон для передачи оптического сигнала из одного волокна в другое с минимальными потерями. Как правило, в современных разъемах используется следующий принцип юстировки: соединяемые волокна фиксируются в прецизионных наконечниках (феррулах), которые вставляются в прецизионную втулку-центратор. Центраторы установлены в розетке, с каждой стороны которой подключаются вилки, содержащие наконечники соединяемых волокон. Для малой величины отраженного сигнала необходимо гарантировать отсутствие воздушного зазора между стыкуемыми сердцевинами волокон. Это обеспечивается сферической формой торцов. В коннекторах имеется механизм подпружинивания наконечника для обеспечения нормированного усилия сжатия совмещенных наконечников (для большинства конструкций наконечников это усилие равно 10 Н), которое гарантирует отсутствие воздушного зазора. В основном фиксация коннектора в вилке осуществляется по принципам push-pull (SC), байонетной фиксации (ST) или с помощью гайки (FC). В настоящее время большинство разъемов рассчитано на соединение двух световодов.

Известна технология подключения магистральных (содержащих два и более волоконно-оптических световода) волоконно-оптических кабелей, применяющая МТ\МТР - коннекторы, посредством которых осуществляется соединение 4, 8 или 12 оптических световодов (волокон), и коммутационных панелей (патч-панелей или кросс-панелей), оснащенных веерообразной сборкой соединительных кабелей (fanout unit) со вторым коннектором. Прокладка и подключение кабелей с МТ или МТР коннекторами, установленными производителем, не требуют применения специального инструмента, поскольку нет необходимости производить оконцовку кабеля. В МТ коннекторе осуществляется совмещение полосок, содержащих 4, 8 или 12 оптических волокон. Для соединения МТ коннекторов между собой используются 2 установочных направляющих штырька и пружинный фиксатор. Соединительные кабели, которые составляют веерообразную сборку, - это короткие отрезки оптического волокна, один конец которых устанавливается в МТ коннектор, а на другом - обычные коннекторы (ST, SC, FC). Веерообразная сборка соединительных кабелей монтируется в универсальную патч-панель. МТ коннектор кабеля присоединяется к МТ коннектору сборки, а обычные коннекторы подключаются к соответствующим адаптерам патч-панели. Таким образом можно соединять до 24 волокон в одной патч-панели (при этом используется два комплекта МТ коннекторов). Для реализации описанной технологии необходимы две патч-панели, оснащенные веерообразными сборками соединительных кабелей, и кабель требуемой длины с установленными производителем МТ (МТР) коннекторами на концах. К недостаткам данной технологии можно отнести необходимость в промежуточном коммутационном оборудовании (веерная сборка, патч-панели), и, как следствие, увеличение потерь в линии, ограниченное число волокон в коннекторе.

Известен многоканальный волоконно-оптический разъем FOHC компании ITT Cannon (www.ittcannon.com), выбранный за прототип. Он состоит из вилки и розетки. Вилка содержит матрицу волоконно-оптических наконечников магистрального кабеля. На каждом наконечнике имеется механизм подпружинивания, который при подключении разъема обеспечивает необходимое прижимное усилие. Розетка содержит матрицу зафиксированных в корпусе центраторов с установленными в них наконечниками кабелей оптической сборки (аналогичной веерной сборке, используемой в МТ технологии). Фиксация соединения разъемов осуществляется с помощью гайки. В FOHC коннекторах способ соединения/разъединения разъемов проще в эксплуатации, чем в МТ\МТР коннекторах, и обладает большим ресурсом. Вместе с тем установка центраторов в розетке и наконечников в вилке требует большой точности при изготовлении разъема, поэтому кабели подключаются к разъему только в заводских условиях. Для этих разъемов необходима веерная сборка (как и для МТ технологии), что увеличивает вносимые потери при использовании данного соединения.

Техническим результатом изобретения является облегчение соединения и разъединения разъема, небольшие размеры разъема при соединении большого числа волокон, повышение точности юстировки и создание необходимого прижимного усилия торцов волокон на каждой паре соединяемых световодов, возможность монтажа оптических волокон в волоконно-оптических вилках в полевых условиях, что позволяет отказаться от применения в волоконно-оптических сетях патч-панелей.

Технический результат достигается тем, что центраторы розеток выполнены из упругого материала. Части центраторов от торцов полых цилиндров до области соединения наконечников вилок имеют возможность увеличивать размер полости так, что вставляемый волоконно-оптический наконечник вилки может свободно проходить в предназначенную для него часть центратора. Один из краев прорези каждого центратора зафиксирован в материале розетки. А на другом краю с каждой стороны вставляемого наконечника имеются выступы, способные перемещаться так, что размер полости под наконечник вилки увеличивается или уменьшается. С каждой стороны волоконно-оптической розетки имеется ползун в виде рамки с решеткой проходящих вдоль центраторов пластин, способный перемещаться в поперечном осям цилиндров центраторов направлении. В пластинах ползунов имеются пазы для выступов на свободных краях центраторов, позволяющие либо ползуну перемещать выступы на краях центраторов, либо выступам перемещать ползун. Имеются фиксаторы открытого положения розетки, способные удерживать ползуны в положении, при котором размеры полостей частей цилиндров центраторов позволяют свободно пропускать наконечники вилок. В центре каждой из сторон розетки, где выступают торцы центраторов, имеются кнопки спуска фиксаторов открытого положения розетки, способные освобождать фиксатор при нажатии на них корпусом вилки при помещении ее в розетку. На розетке имеются рычаги для перемещения ползунов в положение, обеспечивающее свободное извлечение каждой вилки из розетки. Каждая волоконно-оптическая вилка имеет подвижную решетку, способную сжимать упругий материал или пружины устройства подпружинивания каждого наконечника. Имеется рычаг для перемещения решетки в направлении сжатия упругого материала или устройства подпружинивания под действием рычага перемещения ползуна розетки. Имеется устройство фиксации решетки, способное удерживать решетку в положении сжатого состояния упругого материала или устройств подпружинивания наконечников и способное под действием ползуна розетки освобождать решетку для перемещения в положение, позволяющее упругому материалу или устройству подпружинивания создать прижимное усилие на каждом наконечнике.

На фиг.1 - волоконно-оптический разъем, в котором одна вилка подсоединена к розетке, вторая - в готовности к соединению, вид сбоку.

На фиг.2 - волоконно-оптический разъем, в котором обе вилки подсоединены к розетке, вид сбоку.

На фиг.3 - фрагмент волоконно-оптической розетки с центратором, в который с одной стороны вставлен волоконно-оптический наконечник, а вторая сторона открыта для помещения в нее наконечника подсоединяемого волокна, и на фиг.4 - фрагмент волоконно-оптической розетки с центратором, в котором осуществлено соединение наконечников.

На фиг.5 - фрагмент вида сверху на розетку, в которой ползун удерживает центраторы в открытом состоянии.

На фиг.6 - фрагмент вида сверху на розетку, в которой центраторы удерживают наконечники вилки, и смещенный ползун.

На фиг.7 - пространственный вид фрагмента розетки с центратором, находящимся с обеих сторон в положении, готовом для помещения в него наконечников соединяемых волокон.

На фиг.8 - пространственный вид фрагмента розетки с центратором со вставленными в него с обеих сторон наконечниками соединяемых оптических волокон.

Волоконно-оптический разъем работает следующим образом. Вилка 1 (фиг.1) готова к подключению к розетке 2, а вилка 3 подключена к розетке 2. В корпусе 4 вилки 1 расположен упругий материал 5. Упругий материал имеет отверстия для пропускания оптических волокон 6 с наконечниками 7. Упругий материал имеет форму, позволяющую прижимать каждый наконечник через держатель наконечника 8 с нормированным усилием (˜10 Н) так, чтобы соседние наконечники не влияли на прижимное усилие друг друга. На упругом материале имеются выступы 9, с помощью которых подвижная решетка 10 сжимает часть упругого материала вокруг каждого волоконно-оптического кабеля. Решетка удерживает упругий материал в сжатом состоянии посредством выступа 11 на рычаге для перемещения решетки 12, который удерживается устройством фиксации решетки 13. Держатель наконечника 8 (фиг.3) выполнен в виде втулки с прорезью 14 для прохода волоконно-оптического кабеля. С одной стороны втулки фиксируется наконечник 7, другой конец подпружинен упругим материалом 5. Снаружи втулки имеется площадка 15, с помощью которой втулка прижимается с внутренней стороны к фронтальной плоскости корпуса 16. Выступающие из фронтальной плоскости части наконечников находятся в полости защитного кожуха 17 (фиг.1).

В розетке 2 со стороны вилки 1 (фиг.1, фиг.3, фиг.5, фиг.7) выступ 18 на одном конце 19 каждого из центраторов 20, находясь в пазе 21 (фиг.5, фиг.7) пластины 22 ползуна 23, удерживается ползуном и не дает концу с выступом 18 за счет силы упругости материала центраторов сблизиться с другим концом центратора 24, зафиксированном в неподвижной части розетки 2. В результате размеры полостей частей цилиндров центраторов 25 увеличены и позволяют свободно пропускать наконечники вилки. Ползун 23 (фиг.1, фиг.5, фиг.7) удерживается фиксатором открытого положения 26 (фиг.1) от движения под действием сил упругости центраторов 20, передаваемых через выступы 18 (фиг.5,фиг.7).

При помещении вилки 1 в розетку 2 (фиг.2, фиг.4, фиг.6, фиг.8) каждый из наконечников 7 входит в центратор 20, свободно проходя в увеличенную полость центратора 25 (фиг.3,фиг.7). Выступы 27 ползуна 23 (фиг.6) проходят в фигурные вырезы 28(фиг.2) в защитном кожухе 17 вилки 1. При полном погружении наконечников 7 в предназначенную для них полую область центраторов 26 до прижатия торцов наконечников вилки 1 (фиг.4) к торцам наконечников вилки 3 с усилием сжатия частей упругого материала между держателями наконечников 8 (фиг.2) и выступами 9 (частей, не сжатых с помощью подвижной решетки) вилка 1 своей фронтальной плоскостью 16 нажимает на кнопку 29 фиксатора открытого положения розетки 26, освобождая ползун 23 для перемещения. Подвижные концы центраторов 19 (фиг.6,фиг.8) с выступами 18 сближаются с концами центраторов 24, зафиксированных в неподвижной части штепсельной розетки, что приводит к уменьшению размеров полостей частей цилиндров центраторов 25 до размера, позволяющего плотно охватывать наконечники 7 вилки 1 (фиг.2). При этом сдвигаются пластины 22 ползуна 23 между рядами центраторов 20 (фиг.6), а выступы ползуна 27, двигаясь в фигурных вырезах защитного кожуха 28 (фиг.1), сдвигают рычаги устройства фиксации решетки 13. Подвижная решетка 10 (фиг.2) вместе с рычагом для перемещения решетки 12 сдвигаются в направлении внутренней части фронтальной плоскости под действием силы сжатия упругого материала 5. Упругий материал, освобожденный от воздействия подвижной решетки, создает необходимое усилие (˜10 Н) сжатия торцов наконечников 7.

Правильность соединения вилки с розеткой определяется по щелчку фиксатора открытого положения розетки 26 и визуально по изменению положения рычага для перемещения решетки 12. При этом все наконечники плотно охвачены центраторами, так как устройство фиксации решетки 13 может открыться только при крайнем положении ползуна 23, когда все полости центраторов уменьшатся до размеров наконечников. Обеспечивается точная юстировка и фиксация сердцевин соединяемых оптических волокон, так как прижим нормированным усилием (˜10 Н) осуществляется после того, как наконечник займет соосное со встречным наконечником положение и не будет вносить погрешность в процесс юстировки. В результате могут быть снижены требования к точности монтажа наконечников вилок, что позволяет подсоединять к вилке оптические волокна в полевых условиях. Розетка 2 удерживает вилку 1 выступами 27 за фигурные вырезы защитного кожуха 28. Пластины 22 ползуна 23 удерживаются выступами центраторов 18 в положении, не мешающем центраторам надежно фиксировать соосность сердцевины соединяемых оптических волокон. Фиксатор открытого положения розетки 26 с кнопкой 29 удерживаются ползуном 23 в утопленном состоянии.

Для извлечения вилки 1 из розетки 2 (фиг.2) следует нажать на рычаг перемещения ползуна 30 в направлении разъема. При повороте рычаг 30 своим выступом 31 приводит в движение рычаг для перемещения решетки 12, под действием которого решетка 13 сжимает упругий материал 5 и становится на фиксаторы устройства фиксации решетки 13. Дальнейший поворот рычага 30 приводит к перемещению ползуна 23 вместе с выступами 18 свободных концов 19 центраторов 20, освобождая наконечники 7 вилки 1. После того как рычаг будет отпущен, ползун 23 под действием сил упругости центраторов 20 вернется в положение, в котором будет удерживаться фиксатором открытого положения розетки 26 (фиг.1). При этом выступы ползуна 27 переместятся в фигурных вырезах защитного кожуха 28 в положение, позволяющее свободно извлечь вилку 1 из розетки 2, а кнопка 29 приподнимется над волоконно-оптической розеткой. Волоконно-оптический разъем приведен в первоначальное разомкнутое состояние (фиг.1, фиг.3, фиг.5, фиг.7).

Таким образом, предложенный волоконно-оптический разъем прост в эксплуатации, так как одним движением, без усилия производится соединение с юстировкой и фиксацией всех пар сердцевин соединяемых оптических волокон. После того как наконечники вилки 1 займут соосное со встречными наконечниками вилки 3 положение, автоматически упругим материалом 5 осуществляется прижим торцов оптических волокон нормированным усилием (˜10 Н). В результате не вносится погрешность в процесс юстировки, и могут быть снижены требования к точности монтажа наконечников вилок, что позволяет подсоединять к вилке оптические волокна в полевых условиях. Одним нажатием на рычаг 30 производится освобождение волоконно-оптических наконечников, что позволяет легко извлекать вилку из розетки.

Изобретение относится к волоконной оптике и оптонике. Может применяться для соединения групп волоконно-оптических кабелей между собой. В розетке центраторы выполнены из упругого материала. Один из краев прорези каждого центратора зафиксирован в материале розетки. На другом краю с каждой стороны наконечника имеются выступы. С каждой стороны волоконно-оптической розетки имеется ползун. Имеются фиксаторы открытого положения розетки. В центре каждой из сторон розетки имеются кнопки, освобождающие фиксатор. Каждая волоконно-оптическая вилка имеет подвижную решетку сжатия пружин или упругого материала для подпружинивания наконечников вилки. В каждой вилке имеется рычаг. Имеется устройство фиксации решетки. Полости центраторов плотно охватывают наконечники вилки. При этом сдвигается ползун, фиксируя вилку в розетке и освобождая подвижную решетку для перемещения. Упругий материал создает необходимое усилие сжатия торцов наконечников. Технический результат - облегчение соединения и разъединения разъема, небольшие размеры разъема при соединении большого числа волокон, повышение точности юстировки и создание необходимого прижимного усилия торцов волокон на каждой паре соединяемых световодов, возможность монтажа оптических волокон в волоконно-оптических вилках в полевых условиях, что позволяет отказаться от применения в волоконно-оптических сетях патч-панелей. 2 н.п. ф-лы, 8 ил.

1. Волоконно-оптический разъем, содержащий волоконно-оптическую розетку, волоконно-оптические вилки и устройства фиксации вилок в розетке, вилки имеют корпус с выступающими из него волоконно-оптическими наконечниками с подпружинивающими устройствами, розетка имеет центраторы в виде полого цилиндра, разрезанного вдоль оси, отличающийся тем, что центраторы розетки выполнены из упругого материала, части центраторов от торцов полых цилиндров до области соединения наконечников вилок имеют возможность увеличивать размер полости так, что вставляемый волоконно-оптический наконечник вилки может свободно проходить в предназначенную для него часть центратора, один из краев прорези каждого центратора зафиксирован в материале розетки, а на другом краю с каждой стороны вставляемого наконечника имеются выступы, способные перемещаться так, что размер полости под наконечник вилки увеличивается или уменьшается, с каждой стороны волоконно-оптической розетки имеется ползун в виде рамки с решеткой проходящих вдоль центраторов пластин, способный перемещаться в поперечном осям цилиндров центраторов направлении, в пластинах ползунов имеются пазы для выступов на свободных краях центраторов, позволяющие либо ползуну перемещать выступы на краях центраторов, либо выступам перемещать ползун, имеются фиксаторы открытого положения розетки, способные удерживать ползуны в положении, при котором размеры полостей частей цилиндров центраторов позволяют свободно пропускать наконечники вилок, в центре каждой из сторон розетки, где выступают торцы центраторов, имеются кнопки спуска фиксаторов открытого положения розетки, способные освобождать фиксатор при нажатии на них корпусом вилки при помещении ее в розетку, на розетке имеются рычаги для перемещения ползунов в положение, обеспечивающее свободное извлечение каждой вилки из розетки.2. Волоконно-оптический разъем, содержащий волоконно-оптическую розетку, волоконно-оптические вилки, устройства фиксации вилок в розетке с кнопками спуска фиксаторов, рычаги для отсоединения вилки от розетки, вилки имеют корпус с выступающими из него волоконно-оптическими наконечниками с подпружинивающими устройствами, розетка имеет центраторы в виде полого цилиндра, разрезанного вдоль оси, отличающийся тем, что каждая волоконно-оптическая вилка имеет подвижную решетку, способную сжимать упругий материал или пружины устройства подпружинивания каждого наконечника, рычаг для перемещения решетки в направлении сжатия упругого материала или пружин устройства подпружинивания каждого наконечника под действием рычага для отсоединения вилки от розетки, устройство фиксации решетки, способное удерживать решетку в положении сжатого состояния упругого материала или пружин устройств подпружинивания наконечников и способное под действием розетки освобождать решетку для перемещения в положение, позволяющее упругому материалу или устройству подпружинивания создать прижимное усилие на каждом наконечнике.