ГЕРМЕТИЧЕСКАЯ СБОРКА ДЛЯ ВЫРАВНИВАНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА, ИМЕЮЩАЯ ИНТЕГРИРОВАННЫЙ ОПТИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ Российский патент 2017 года по МПК G02B6/36 G02B6/42 

Уровень техники

1. Приоритет

Приоритет по данной заявке принадлежит предварительной заявке на патент США №61/623,027, поданной 11 апреля 2012, и предварительной заявке на патент США №61/699,125, поданной 10 сентября 2012. Кроме того, данная заявка является частичным продолжением предварительной заявки на патент США №13/786,448 и запрашивает приоритет в соответствии с этой заявкой №13/786,448, поданной 5 марта 2013, приоритет по которой принадлежит предварительной заявке на патент США №61/606,885, поданной 5 марта 2012. Эти заявки полностью включены в данную заявку в виде ссылки. Все упомянутые далее публикации во всей своей полноте включены в данную заявку в виде ссылок.

2. Область техники

[0001] Данное изобретение относится к конструкциям муфты для оптического волокна, в частности герметичному узлу (сборке) для выравнивания оптического волокна, включающему муфту для выравнивания оптических волокон.

3. Описание уровня техники

[0002] Ввиду увеличивающихся требований к полосе пропускания для современной передачи данных (например, для видеоданных высокой четкости), передача сигналов по оптоволокну стала повсеместной для обмена данными. Оптические сигналы передаются по оптоволокну через оптоволоконную сеть и связанные с ней коннекторы и коммутаторы. Оптоволокно обладает значительно более высокой пропускной способностью для широкого диапазона частот и более низкими потерями сигнала по сравнению с медными проводами для заданного физического размера/протяженности.

[0003] При передаче сигналов по оптоволокну преобразования оптических сигналов в электрические сигналы и наоборот происходят за пределами концевого участка оптоволокна. А именно, на выходном конце оптоволокна свет из оптоволокна детектируется преобразующим ресивером и конвертируется в электрический сигнал для последующей обработки данных в дальнейшем (то есть преобразование оптического сигнала в электрический). На входном конце оптоволокна электрические сигналы конвертируются в световой сигнал, который должен передаваться в оптоволокно преобразующим трансмиттером (то есть преобразование электрического сигнала в оптический).

[0004] Оптоэлектронные устройства (ресивер и трансмиттер и связанные с ними оптические элементы и электронные аппаратные средства) содержатся в оптоэлектронном модуле или блоке. Оптическое волокно вводят снаружи корпуса оптоэлектронного модуля через отверстие, предусмотренное в стенке корпуса. Конец оптического волокна оптически соединяют с оптоэлектронными устройствами, находящимися внутри корпуса. Проходной элемент (переходник) поддерживает участок оптического волокна, проходящий через отверстие в стенке. Для разнообразных областей применения желательно герметично изолировать оптоэлектронные устройства внутри корпуса оптоэлектронного модуля для защиты компонентов от коррозионных сред, влажности и т.п. Так как блок оптоэлектронного модуля должен быть герметично изолирован как единое целое, проходной элемент (переходник) должен быть герметично изолирован таким образом, чтобы электрооптические компоненты внутри корпуса оптоэлектронного модуля были надежно и постоянно защищены от окружающей среды.

[0005] До настоящего времени герметичный проходной элемент (переходник) имел форму цилиндрической втулки, задающей большой зазор, через который проходит участок оптического волокна. Оптическое волокно выходит за пределы втулки внутрь оптоэлектронного модуля. Концевой участок оптического волокна завершается в муфте (изолированной от втулки), которая выровнена (отъюстирована) относительно имеющихся в ней оптоэлектронных устройств. Изолирующий материал, такой как эпоксидная смола, применяется для герметизации зазора между оптическим волокном и внутренней стенкой втулки. Втулку вставляют в отверстие в корпусе оптоэлектронного модуля, и отверстие герметизируют, как правило, припаивая наружную стенку втулки к корпусу. Внешняя стенка втулки может быть позолоченной для облегчения припаивания и улучшения коррозионной устойчивости.

[0006] Из-за того что имеется большой зазор между втулкой и оптическим волокном, и для герметизации такого зазора используют эпоксидную смолу (то есть слой эпоксидной смолы между внешней поверхностью волокна и внутренней стенкой втулки), втулка не поддерживает оптическое волокно с каким-либо позиционным выравниванием относительно втулки. Вследствие того что изолирующий материал обеспечивает уменьшение нагрузки и деформации для находящегося внутри него участка оптического волокна, хрупкое волокно не ломается легко во время манипуляций с ним. Втулка по существу функционирует как уплотнительное кольцо или канал, припаянный к корпусу оптоэлектронного модуля, и через который проходит оптическое волокно в герметичном уплотнении внутри втулки. Как отмечено ниже, концевой участок оптического волокна должен быть выровнен (отъюстирован) относительно оптоэлектронных устройств в пределах приемлемых допусков с помощью муфты.

[0007] Чтобы оптически соединить вход/выход оптического волокна с оптоэлектронными устройствами в оптоэлектронном модуле, оптические элементы, такие как линзы и зеркала, должны коллимировать и/или фокусировать свет от источника света (например, лазера) на входной торец оптического волокна и коллимировать и/или фокусировать свет от выходного торца оптического волокна на ресивер. Для достижения приемлемых уровней сигнала, торец оптического волокна должен быть прецизионно точно выровнен с жестким допуском относительно трансмиттеров и ресиверов, так что оптоволокно прецизионно точно выравнивают по отношению к оптическим элементам, закрепленным относительно трансмиттеров и ресиверов. В прошлом, такие внутренние оптические элементы и структуры, необходимые для достижения требуемой оптической юстировки (выравнивания) с приемлемым допуском, соединительные конструкции, включая соединительный порт, располагали внутри герметично изолированного корпуса оптоэлектронного модуля, к которому присоединяли муфту, замыкающую концевой участок оптического волокна. Поэтому трансмиттеры и ресиверы и связанные с ними оптические элементы и устройства подключения обычно являются громоздкими, занимающими значительное пространство, что делает их неподходящими для использования в небольших электронных устройствах. До настоящего времени оптоэлектронные модули, содержащие трансмиттеры и ресиверы, были обычно довольно дорогими и сравнительно большими по размеру для данного количества портов. Так как оптоволокно является хрупкими, манипуляции с ним во время и после физического подключения к соединительному устройству внутри оптоэлектронного модуля следует производить с осторожностью и необходимо избегать повреждения в проходной втулке. В случае повреждения оптического волокна необходимо было заменить весь оптоэлектронный модуль, к которому припаяна герметичная проходная втулка для оптического волокна, и это является отраслевой особенностью. Должен быть произведен монтаж и оптическое выравнивание (юстировка) оптических волокон относительно трансмиттеров и ресиверов, а компоненты должны производиться с субмикронной точностью, причем их производство должно быть экономичным и выполняться полностью автоматическими, высокопроизводительными способами.

[0008] Вышеупомянутые недостатки существующей передачи данных с использованием оптоволокна усиливаются при многоканальной оптоволоконной передаче.

[0009] OZ Optics Ltd производит многожильный герметично изолируемый соединительный шнур со стеклянным припоем, имеющий множество световодов, проходящих через втулку, с оптическими волокнами, выходящими за пределы втулки, с концевыми участками оптических волокон, фиксируемыми в выравнивающей (центрирующей) муфте отдельно от втулки. OZ Optics Ltd также производит многожильный герметично изолируемый соединительный шнур с металлическим припоем, в котором оптические волокна покрыты металлом (металлизированные волокна). Оптические волокна завершаются кремниевой муфтой, которая находится внутри втулки, являющейся компонентом, отделенным от муфты. Внешняя стенка втулки позолочена для припаивания к корпусу оптоэлектронного модуля. Однако эти многожильные герметичные проходные устройства не преодолевают недостатки известного уровня техники, упомянутого выше, и представляют дополнительную сложность и затраты, по крайней мере, с точки зрения перспектив технологичности.

[0010] Что действительно требуется - это улучшенный герметичный выравнивающий (юстирующий) узел (сборка) для оптического волокна, что улучшает оптическую юстировку (выравнивание), технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при пониженных затратах.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0011] Данное изобретение представляет улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна, улучшающий оптическую юстировку, технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при сниженных затратах, таким образом преодолевающий многие недостатки конструкций, известных из уровня техники.

[0012] Согласно одному аспекту данное изобретение представляет герметичный выравнивающий узел для оптического волокна, включающий: первую часть муфты, имеющую первую поверхность, снабженную множеством канавок, вмещающих, по крайней мере, концевые участки множества оптических волокон, где канавки задают положение и ориентацию концевых участков по отношению к первой части муфты; вторую часть муфты, имеющую вторую поверхность, обращенную к первой поверхности первой муфты, где первая часть муфты присоединена ко второй части муфты таким образом, что первая поверхность находится напротив второй поверхности, где между первой частью муфты и второй частью муфты задана полость, где полость более широкая, чем канавки, и где подвешенный участок каждого оптического волокна подвешен в полости, и где полость герметизирована герметизирующим составом (герметиком). Герметик распространяется вокруг подвешенных участков оптических волокон внутри полости. По крайней мере, одна первая поверхность первой части муфты снабжена углублением, задающим первый карман в первой части муфты, где первый карман и второй участок муфты вместе задают полость. По крайней мере на одной из первой части муфты или второй части муфты создают отверстие, открывающее полость, где герметик подают через отверстие.

[0013] Согласно другому аспекту данного изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна обеспечивает оптическую юстировку (выравнивание) и герметичное проходное соединение для оптоэлектронного модуля. Согласно еще одному аспекту данного изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна обеспечивает выравнивание и оконечное устройство (терминал) для доступа к оптоэлектронному модулю.

[0014] В еще одном аспекте данного изобретения улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна включает интегрированный оптический элемент для соединения ввода/вывода оптического волокна с оптоэлектронными устройствами в оптоэлектронном модуле. В одном варианте воплощения изобретения интегрированный оптический элемент содержит отражающий элемент, который штампуют с выравнивающей канавкой для оптического волокна.

[0015] В одном из вариантов воплощения изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна содержит первую часть муфты, задающую оптический элемент и конструкцию для удерживания оптического волокна (например, выравнивающую канавку, имеющую открытую структуру) таким образом, чтобы торец оптического волокна располагался на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна, и где торец оптического волокна располагается на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна, и где конструкция для удержания оптического волокна надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента таким образом, чтобы выходной свет от оптического волокна мог быть направлен оптическим элементом на внешнюю сторону первой части муфты или входящий свет снаружи первой части муфты, падающий на оптический элемент, мог быть отражен по направлению к оптическому волокну; и вторую часть муфты, герметично прикрепленную ко второй части муфты, где первая муфта включает расширенную часть за пределами кромки второй части муфты, на которой за пределами кромки второй части муфты расположен оптический элемент.

[0016] В другом варианте воплощения изобретения герметичный выравнивающий узел для оптического волокна содержит первую часть муфты, имеющую первую поверхность, задающую, по крайней мере, канавку, вмещающую, по крайней мере, концевой участок оптического волокна, где канавка задает положение и ориентацию концевого участка по отношению к первой части муфты; вторую часть муфты, имеющую вторую поверхность, обращенную к первой поверхности первой муфты, где первая часть муфты герметично присоединена ко второй части муфты, причем первая поверхность расположена напротив второй поверхности, где первая муфта включает расширенную часть за пределами кромки второй части муфты, на которую заходит канавка, завершающаяся на оптическом элементе, расположенном за пределами кромки второй части муфты, где торец оптического волокна расположен на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна и где канавка надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента таким образом, чтобы свет, выходящий из оптического волокна, мог быть направлен оптическим элементом к внешней стороне муфты или свет, входящий снаружи муфты, падающий на оптический элемент, мог быть направлен на оптическое волокно.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0017] Для более полного понимания сущности и преимуществ изобретения, а также предпочтительных способов использования далее приведено подробное описание со ссылками на сопроводительные чертежи. На всех прилагаемых чертежах аналогичные (одинаковые или похожие) номера позиций обозначают аналогичные или одинаковые части.

[0018] На Фиг. 1 схематически представлено пространственное изображение корпуса оптоэлектронного модуля, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0019] На Фиг. 2 схематически представлено пространственное изображение, иллюстрирующее оптический навесной соединительный кабель (джампер), имеющий герметичные оптоволоконные узлы, в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0020] На Фиг. 3 схематически представлена принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер), показанный на Фиг. 2, с герметичным оптоволоконным узлом, герметично припаянным к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0021] На Фиг. 4А-4С представлены пространственные изображения герметичного оптоволоконного узла в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0022] На Фиг. 5А-5С представлены горизонтальные проекции (виды в плане) герметичного оптоволоконного узла, представленного на Фиг. 4; Фиг. 5D иллюстрирует альтернативный вариант воплощения изобретения.

[0023] Фиг. 6 является схематическим пространственным изображением герметичного оптоволоконного узла, показанного на Фиг. 4, с пространственно разнесенными составными частями, в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0024] На Фиг. 7А-7Е показаны горизонтальные проекции (виды в плане) крышки герметичного оптоволоконного узла.

[0025] На Фиг. 8А-8Е показаны проекции (виды в плане) муфты герметичного оптоволоконного узла.

[0026] На Фиг. 9А-9Е показаны виды в разрезе вдоль линий 9А-9А до 9Е-9Е на Фиг. 5А.

[0027] На Фиг. 10А и 10В показаны пространственные виды направляющего свет элемента со стороны выходного торца оптических волокон в герметичном оптоволоконном узле в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения; на Фиг. 10С показан разрез вдоль линии 10С-10С на Фиг. 10В.

[0028] На Фиг. 11 схематически показано пространственное изображение корпуса оптоэлектронного модуля, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0029]. На Фиг. 12 показан фотографический вид в разрезе прототипа герметичного оптоволоконного узла.

[0030] На Фиг. 13 показан вид в разрезе, дополнительно иллюстрирующий детализацию крепления герметичного оптоволоконного узла к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0031] На Фиг. 14 схематически показано пространственное изображение герметичного оптоволоконного узла, имеющего интегральный оптический элемент в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0032] На Фиг. 15 схематически показано пространственное изображение нижней стороны герметичного оптоволоконного узла, изображенного на Фиг. 14.

[0033] На Фиг. 16 показано увеличенное пространственное изображение выступающей части муфты в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0034] На Фиг. 17А показан вид в разрезе канавки для выравнивания волокна вдоль продольной оси оптического волокна; Фиг. 17В является пространственным видом в разрезе.

[0035] На Фиг. 18 показан вид в разрезе, иллюстрирующий отражение света между оптическим волокном и оптоэлектронным устройством в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.

[0036] На Фиг. 19 показан вид в разрезе, иллюстрирующий отражение света между оптическим волокном и оптоэлектронным устройством в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] Далее изобретение описано на примере различных вариантов воплощения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Несмотря на то что изобретение описано исходя из наилучших способов воплощения, позволяющих достичь поставленных целей, специалисты оценят, что многие другие варианты и усовершенствования могут быть реализованы в рамках изобретения без нарушения его духа и буквы.

[0038] Данное изобретение предоставляет улучшенный герметичный оптоволоконный узел, который улучшает оптическую юстировку (выравнивание), технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при сниженных затратах, таким образом преодолевая многие недостатки конструкций, известных из уровня техники.

[0039] На Фиг. 1 схематично представлена принципиальная схема оптоэлектронного модуля 12, к которому герметично припаяны герметичные оптоволоконные узлы (сборки) 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Оптоэлектронный модуль 12 включает корпус 14, который включает основание 16 и крышку, герметично припаянную (прикрепленную) к корпусу, предохраняя внутреннюю часть корпуса от окружающей среды снаружи корпуса. Для простоты крышка оптоэлектронного модуля 12 на Фиг. 1 не показана. Внутри камер в корпусе расположены оптоэлектронные устройства 17 и 18 (например, трансмиттер и ресивер и связанные с ними электронные и/или оптические элементы (отдельно не показаны на Фиг. 1, но схематично показаны на Фиг. 3). Электроника внутри оптоэлектронного модуля 12 электрически связана с внешней монтажной платой 20 через гибкие электрические соединительные выводы 19.

[0040] В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения основание корпуса 16 включает два отверстия 21 и 22, через которые вставляют герметичные оптоволоконные узлы 10. В соответствии с одним из аспектов данного изобретения каждый герметичный оптоволоконный узел 10 служит в качестве герметичного проходного ввода для оптических волокон 24 в плоском волоконно-оптическом кабеле 23. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения есть четыре оптических волокна 24 в плоском волоконно-оптическом кабеле 23. Оптоволоконный герметичный узел 10 также служит как муфта, которая поддерживает концы (то есть участок или "концевой участок") оптических волокон 24 в фиксированном положении относительно друг друга и относительно наружных поверхностей оптоволоконного герметичного узла 10. Как будет конкретизировано далее, как только оптоволоконный герметичный узел 10 зафиксирован при присоединении к корпусу 14 (например, пайкой у отверстий (21, 22) в основании 16), концевые участки оптических волокон 24 будут зафиксированы в положении (то есть точно выровнены) относительно оптоэлектронных устройств (17, 18) в корпусе 14.

[0041] На Фиг. 2 схематически показана принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30, имеющий герметичные оптоволоконные узлы 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. На Фиг. 3 схематически показана принципиальная схема, иллюстрирующая оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 с герметичными оптоволоконными узлами 10, герметично прикрепленными к корпусу оптоэлектронного модуля в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 включает два плоских волоконно-оптических кабеля 23, каждый из которых завершается на одном конце герметичным оптоволоконным узлом 10 и обычно завершается на другом конце коннектором 25 для подключения к волоконно-оптической сети. Коннектор 25 и оптоэлектронный модуль 12 могут быть частью оптоэлектронного периферийного коммутатора, включающего печатную (монтажную) плату (не показана), которая поддерживает оптоэлектронный модуль 12 и коннектор 25 на кромке печатной платы. В этом случае оптический навесной соединительный кабель (джампер) 30 служит в качестве короткого оптоволоконного подсоединения от оптоэлектронного модуля 12 к встроенному выводу (то есть коннектору 25) оптоэлектронного периферийного коммутатора для внешнего подключения к волоконно-оптической сети или к коммутационной печатной плате.

[0042] Фиг. 4-9 иллюстрируют детализацию конструкций герметичного оптоволоконного узла 10 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Герметичный оптоволоконный узел 10 является по существу узлом муфты, снабженной параллельными открытыми канавками для выравнивания концевых участков оптических волокон 24.

[0043] На Фиг. 4А-4С представлены пространственные виды герметичного оптоволоконного узла 10. На Фиг. 5А-5С представлены горизонтальные проекции (виды в плане) герметичного оптоволоконного узла 10. Фиг. 6 является схематическом изображением оптоволоконного герметичного узла 10 с пространственно разнесенными составными частями. На Фиг. 9А-9Е показаны виды в разрезе вдоль линий от 9А-9А до 9Е-9Е на Фиг. 5А. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения узел муфты 10 содержит две части муфты, из которых первая часть муфты (называемая далее муфтой 40) снабжена канавками для выравнивания оптического волокна 34, а вторая часть муфты (называемая далее крышкой 42) не снабжена какими-либо канавками для выравнивания. Каждая часть муфты имеет в целом плоскую структуру (по сравнению с трубкой или втулкой).

[0044] На Фиг. 7А-7Е показаны проекции (виды в плане) крышки 42 герметичного оптоволоконного узла 10. Как показано на Фиг. 7А, нижняя сторона 38 крышки 42 (сторона, обращенная к муфте 40) снабжена неглубокой выемкой, формирующей карман 44 вблизи центра, и выемкой 45 на одном продольном конце крышки 42. Продольные кромки снабжены фасками 46.

[0045] На Фиг. 8А-8Е показаны горизонтальные проекции муфты 40 герметичного оптоволоконного узла 10. Как показано на Фиг. 8А, нижняя сторона 39 муфты 40 (сторона, обращенная к крышки 42) снабжена неглубокой выемкой, формирующей карман 54 вблизи центра, и выемкой 55 на одном продольном конце муфты 40, стыкующиеся с карманом 44 и выемкой 45. Между торцом 56 и карманом 54 предусмотрены параллельные продольные канавки 34, в горизонтальной плоскости параллельные нижней стороне 39. Дополнительные параллельные продольные канавки 35, на горизонтальной плоскости параллельные нижней стороне 39, предусмотрены между карманом 54 и выемкой 55. Как показано на Фиг. 9Е, канавки 34 и 35 имеют такой размер, чтобы вместить завершающие концевые участки каждого оптического волокна 24 (то есть короткий участок каждого оптического волокна служит опорой оголенному концевому фрагменту, обнажая покрытие, с удаленными защитным буферным слоем и оболочкой). В частности, канавки 34 имеют прецизионно точный размеры для прецизионно точного расположения концевых участков оптических волокон 24 относительно друг друга и наружных поверхностей муфты 40. При соединении герметичного оптоволоконного узла 10 к корпусу 14 (например, припаиванием у отверстий (21, 22) в основании 16), концевые участки оптических волокон 24 будут зафиксированы в положении (то есть прецизионно точно выровнены) относительно оптоэлектронных устройств (17, 18) в корпусе 14.

[0046] Как более ясно показано на Фиг. 9Е, когда крышка 42 и муфта 40 соединяются вместе, причем нижняя сторона 38 крышки 42 и нижняя сторона 39 муфты 40 находятся напротив друг друга, карманы 44 и 45 вместе задают полость 48, через которую протягивается (подвешивается) участок каждого оптического волокна 24 (то есть не касаясь муфты 40 и крышки 42). Муфта 40 снабжена отверстием 41, через которое герметизирующий состав (герметик) может быть введен в полость 48. Как также показано на Фиг. 9В, ширина отверстия 41 существенно шире, чем диаметр оптического волокна 24, и проходит через муфту, чтобы подвергнуть воздействию (сделать видимыми) все оптические волокна 24, расположенные параллельно (см. Фиг. 4С; то есть ширина отверстия 41 шире, чем все канавки 34, сгруппированные в плоскости муфты 40). Далее, выемки 45 и 55 вместе формируют карман 49, в который входит компенсатор напряжения 43, который поддерживает плоский волоконно-оптический кабель 24 (включая защитные слои над оголенными оптическими волокнами 24) на другом конце узла 10.

[0047] Как показано на Фиг. 8D и 9А, стенки канавок 34 задают обычно U-образную форму в поперечном сечении. Глубина каждой канавки 34 такова, чтобы полностью вместить оптические волокна, которые не выступали бы над канавками 34, так что верх оптического волокна по существу находится на линии с вершиной канавки (то есть по существу на том же самом уровне, что и поверхность нижней стороны 39). Когда крышка 42 и муфта 40 соединяются вместе, и нижняя сторона 38 крышки 42 находится напротив нижней стороны 39 муфты 40, нижняя сторона 48 крышки 42 только касается верхней части оптических волокон, поскольку она покрывает канавки 34, таким образом, удерживая оптические волокна 24 в канавках 34.

[0048] Канавки 34 структурированы, чтобы надежно удерживать оптические волокна 24 (оголенный участок с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки), зажимая оптические волокна 24, например с помощью механической посадки или посадки с натягом (или прессовая посадка). Например, ширина канавок 34 может быть по размеру несколько меньше, чем диаметр оптических волокон 24, так что оптические волокна 24 плотно удерживаются в канавках 34 при посадке с натягом. Посадка с натягом гарантирует, что оптические волокна 24 зажимаются на месте и, следовательно, положение и ориентация концевых участков оптических волокон 24 задаются положением и продольной осью канавок 34. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения канавки 34 в сечении имеют U-образную форму и плотно удерживают оголенные оптические волокна 24 (то есть с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки). Боковые стенки канавки 34 практически параллельны, а отверстие канавок может быть немного уже, чем параллельный зазор между боковыми стенками (то есть со слегка С-образным поперечным сечением), чтобы обеспечить дополнительную механическую посадку или посадку с натягом для оптических волокон 24. Более подробная информация о структуре открытой канавки может быть найдена в одновременно рассматриваемой заявке на патент США №13/440,970, поданной 5 апреля 2012, которая полностью включена в данную заявку в виде ссылки. Муфта 40, снабженная канавками 34, является практически неразъемной открытой муфтой, поддерживающей оптические волокна 24 с их концевыми участками, прецизионно точно расположенными и выровненными друг относительно друга и по отношению к внешней конфигурации муфты 40.

[0049] Канавки 34 в поперечном сечении могут иметь закругленное дно (см. Фиг. 9А), которое будет конформно контактировать с половиной цилиндрической стенки (то есть полуокружностью цилиндрической стенки) оптических волокон. В любом случае стенки оптических волокон 24 будут контактировать (например, сжимающим контактом), по крайней мере, с боковыми стенками канавок 34, причем, по крайней мере, боковые стороны оптических волокон будут находиться в плотном контакте (например, по существу тангенциальном контакте в поперечном сечении) с боковыми стенками канавок 34. Такой боковой контакт между оптическими волокнами и прилегающими боковыми стенками канавок 34 гарантирует конфигурацию, которая задает необходимое горизонтальное выравнивание (юстировку) по расположению/интервалу оптических волокон 24 друг относительно друга и относительно, по крайней мере, боковых сторон муфты 40. Точная калибровка глубины канавок 34 в муфте 40 гарантирует конфигурацию относительно крышки 42, которая задает необходимое выравнивание оптических волокон 24 по вертикали относительно, по крайней мере, наружной поверхности (верхней поверхности, противоположной нижней стороне 39 муфты 40.

[0050] Что касается канавок 35 для удерживания участков оптических волокон 24, продолжающихся далее от концов оптических волокон 24 на другую сторону полости 48, они могут иметь аналогичную геометрию и/или конструктивные особенности, как и канавки 34. Однако отмечено, что для оптической юстировки (выравнивания) оптических волокон необходимо просто обеспечить выравнивание канавок 34 с жестким допуском для удерживания концевых участков оптических волокон 24. Канавки 35, предусмотренные ближе к компенсатору напряжения 43, не должны иметь такой строгий допуск, как канавки 34, поскольку допуск канавок не влияет («не служит опорой») на оптическое выравнивание концевых участков оптических волокон 24 относительно внешнего оптического компонента.

[0051] Герметичное уплотнение узла 10 может быть реализовано с помощью следующей процедуры в соответствии с одним вариантом воплощения данного изобретения. Оптические волокна 24 с удаленными с концевых участков защитным буферным слоем и оболочкой располагают в канавки 34 и 35 в муфте 40. Крышку 42 присоединяют (пригоняют) к муфте (например, с помощью внешнего защелкивающего зажима) в конфигурации, показанной в целом на Фиг. 9Е. Крышку 42 и муфту 40 припаивают друг к другу, используя золото-оловянный припой. Фаска 46 обеспечивает некоторый зазор, позволяя избыточному припою выходить (растекаться). Заметим, что фаска 46, как показано, не простирается по всей длине крышки 42, чтобы уменьшить потенциальный зазор с целью облегчить припаивание узла 10 к корпусу модуля 14.

[0052] Как также показано на Фиг. 13, герметик 37, такой как стеклянный припой (или другой герметизирующий состав, подходящий для герметичного уплотнения), подают через отверстие 41 в муфте 40, в то время как вакуум подают к карману 49, таким образом, втягивая стеклянный припой, чтобы заполнить полость 48 и доступные пространства/зазор между оптическими волокнами 23, канавками 35 и крышкой 42, принимая, что канавки в целом имеют U-образную форму в поперечном сечении (см. Фиг. 13). Часть стеклянного припоя также перетекает, заполняя доступные пространства между оптическими волокнами, выравнивающими канавками 34 и крышкой 42. Необязательно втягивать стеклянный припой полностью через канавки 34 или 35 до тех пор, пока есть достаточное количество герметика, поступающего на достаточное расстояние, чтобы заполнить доступные пространства, по крайней мере, в области около входа из полости в соответствующие канавки. Учитывая, что карманы 44 и 54 имеют глубины больше, чем глубины канавок 34 и 35, герметик охватывает участки оптических волокон 24, подвешенные в полости 48. Герметик по существу формирует герметичную пробку в полости 48, ограничивая утечку через узел 10. Конструкция узла 10 может быть герметично уплотнена, не требуя какой-либо внешней муфты помимо двух частей муфты (муфты 40 и крышки 42 в описанном выше варианте воплощения изобретения). Конструкция герметичного узла, таким образом, очень проста и обеспечивает эффективное герметичное уплотнение.

[0053] Следует отметить, что при условии плотного контакта между стенками оптических волокон и стенками, по крайней мере, канавок 34 герметик не поступает между контактными поверхностями, имеющимися между оптическими волокнами 24, крышкой 42 и стенками канавок 34, которые существовали уже до применения герметика. Это означает, что герметик закупоривает доступные пространства и/или зазор между оптическими волокнами 24, канавками 34 и крышкой 42, но не формирует промежуточный слой между оптическими волокнами и стенками канавок в точках контакта, существующих до применения герметика, который, в противном случае, мог бы повлиять на выравнивание оптических волокон канавками 34.

[0054] После герметизации с помощью стеклянного припоя в карман 49 вводят эпоксидную смолу, чтобы сформировать компенсатор напряжения 43. В качестве окончательной обработки герметичного узла 10 оголенные концевые участки оптических волокон 24 могут быть отполированы, чтобы быть в значительной степени копланарными (лежать в одной плоскости) переднему торцу 56 муфты 40. Концевые участки волокон 24 могут немного выступать (самое большее на несколько микрон) за пределы торца 56 муфты 40, но не выходить слишком сильно за пределы торца 56, потому что на соответствующих концевых участках оптических волокон 24 нет защитного буферного слоя и оболочки. Для облегчения припаивания узла к корпусу модуля 14 и для улучшения антикоррозийной стойкости поверхности крышки 42 и/или муфты 40 могут быть покрыты золотом.

[0055] В соответствии с одним аспектом данного изобретения муфта 40 и/или крышка 42 могу быть сформированы прецизионной штамповкой металлического материала. Согласно одному варианту выполнения изобретения металлический материал может быть выбран таким образом, чтобы обладать высокой жесткостью (например, нержавеющая сталь), химической инертностью (например, титан), высокой термостабильностью (никелевый сплав), малым коэффициентом термического расширения (например, инвар) или соответствовать коэффициенту термического расширения других материалов (например, ковар для соответствия стеклу). В качестве альтернативы материалом может быть кремний, твердая пластмасса или другой твердый полимерный материал.

[0056] Раскрытая выше открытая структура муфты 40 и крышки 42 позволяет производить их с помощью процессов массового производства, таких как штамповка, которые являются низкозатратными высокопроизводительными способами. Метод и устройство для прецизионной штамповки были раскрыты в патенте США №7,343,770, права на который были переданы правообладателю данного изобретения. Этот патент полностью включен в данную заявку в виде ссылки. Способ и устройство для штамповки, раскрытые в этом патенте, могут быть адаптированы для прецизионной штамповки муфты 40 и крышки 42 по данному изобретению. Процесс штамповки и система могут производить детали с допуском, по крайней мере, 1000 нм.

[0057] Фиг. 5D иллюстрирует альтернативный вариант воплощения изобретения, в котором комплементарные выравнивающие канавки 34' и 34" (например, канавки, имеющие С-образное или полукруглое поперечное сечение) предусмотрены на частях муфты 40' и 42' соответственно. Канавки 34' и 34" могут быть симметричными или асимметричными относительно поверхности контакта между частями муфты 40' и 42" на виде с торца, приведенном на Фиг. 5D (или виде в разрезе, ортогональном к продольной оси канавок). В альтернативном варианте воплощения изобретения части муфты 40' и 42" могут быть идентичными. Альтернативно, вместо канавок U-образной формы или канавок С-образной формы в муфте 40, крышке 42, и/или частях муфты 40' и 42' можно использовать канавки, имеющие V-образную форму в поперечном сечении.

[0058] Вместо создания отверстия для подачи стеклянного припоя в муфте 40, такое отверстие может быть предусмотрено в крышке 42 взамен или в качестве дополнения. Далее, полость 48 может быть задана карманом, предусмотренным только на одном: либо в муфте 40 либо в крышке 42. В качестве альтернативы вместо углублений, задающих карманы 44 и 54, канавки существенного большего размера могут быть предусмотрены в крышке 42 и/или в муфте 40, соединяя канавки 34 и 35 (то есть большие зазоры между оптическими волокнами 24 и канавками большего размера для облегчения течения герметика, чтобы герметично закупорить узел изнутри).

[0059] В то время как вышеупомянутые варианты воплощения изобретения направлены на герметичный узел муфты для многоволоконного оптического кабеля, концепция данного изобретения также применима к герметичному узлу моноволоконной муфты.

[0060] На Фиг. 10А и 10В представлены пространственные изображения направляющего свет элемента на концевых участках оптических волокон 24 в герметичном оптоволоконном узле 10, обсуждавшемся выше; Фиг. 10С представляет собой вид в разрезе вдоль линии 10С-10С на Фиг. 10В. Отдельный зеркальный узел 57 (показан схематично) располагают и выравнивают (юстируют) относительно торцов оптических волокон 24, чтобы направлять световой поток входа/выхода между торцами волокон и оптоэлектронным устройством 58 (показано схематично), такими как трансмиттер (например, лазер, такой как VCSEL - поверхностно-излучающий лазер с вертикальным резонатором) или ресивер (например, фотодетектор). Эти оптоэлектронные устройства конвертируют электрические сигналы в оптические сигналы и наоборот и находятся в оптоэлектронном модуле 12. На Фиг. 13 показан вид в разрезе, дополнительно иллюстрирующий детализацию установки герметичного оптоволоконного узла через отверстия (21, 22) в основании 16 корпуса оптоэлектронного модуля 14 в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.

[0061] Зеркальный узел 57 может быть присоединен к узлу 10, и ввод/вывод зеркального узла 57 располагают и выравнивают (юстируют) относительно оптоэлектронного устройства 58. Альтернативно, зеркальный узел 57 фиксируют внутри модуля 12 и выравнивают относительно оптоэлектронного устройства 58 с герметичным узлом 10, выровненным относительно зеркального узла 57. Как также показано на Фиг. 3, герметичный узел 10 герметично припаян к основанию корпуса модуля 16. Можно полагать, что герметичный узел 10 может функционировать и как проходное устройство, и как выравнивающая (юстировочная) муфта для плоского волоконно-оптического кабеля 23.

[0062] В то время как описанные выше варианты воплощения изобретения описаны применительно к герметичному узлу муфты, имеющему в целом прямоугольное поперечное сечение, другая конфигурация поперечного сечения может быть реализована без нарушения духа и буквы данного изобретения.

[0063] Как показано в варианте воплощения изобретения, проиллюстрированном на Фиг. 11, герметичный узел муфты может иметь в целом овальное поперечное сечение. Конструкция герметичного узла 60 может быть подобна герметичному узлу 10 согласно описанным выше вариантам воплощения изобретения, за исключением того, что внешний профиль поперечного сечения является в целом овальным. Герметичный узел 60 включает две части муфты, которые вместе составляют герметичный узел, имеющий овальное поперечное сечение. Одна из частей муфты может соответствовать крышке 42 в предшествующем варианте воплощения изобретения (имея характеристики поверхности, аналогичные нижней стороне 38), а другая часть муфты может соответствовать муфте 40 в предшествующем варианте воплощения изобретения (имея характеристики поверхности, аналогичные нижней стороне 39). В этом варианте воплощения изобретения вместо того чтобы соединять герметичный узел муфты с плоским оптоволоконным кабелем 23, как в предшествующих вариантах воплощения изобретения, герметичный узел муфты 60 герметично присоединен к корпусу 14 оптоэлектронного модуля 12, имеющему только оголенные оптические волокна 24 (то есть без защитного буферного и защитных слоев), находящиеся внутри узла 60 и не выступающие заметно с обоих концов за пределы узла 60 (то есть оптические волокна, находящиеся в узле 60, завершаются по существу копланарно с обоими торцами узла 60; один из торцов узла 60 находится внутри корпуса модуля 14). В этом варианте воплощения изобретения канавки для выравнивания оптических волокон должны быть точно сформированы (например, штамповкой) с жестком допуском для обоих торцов оптических волокон. Альтернативно, овальный герметичный узел, показанный на Фиг. 11, может быть заменен герметичным узлом 10 согласно предшествующему варианту воплощения изобретения; в этом случае потребуется выравнивающая втулка, имеющая в целом прямоугольное поперечное сечение.

[0064] Соответственно, в этом варианте воплощения изобретения герметичный узел муфты 60 обеспечивает разборную (съемную) концевую муфту для модуля 12 для присоединения к другому оптическому устройству, такому как плоский оптоволоконный кабель (например, соединительный шнур 63, имеющий муфты аналогичной формы с овальным поперечным сечением), используя выравнивающую втулку 62 (например, разрезную (разъемную) втулку, имеющую комплементарную форму и размер, чтобы вместить узел муфты 60 и муфту на соединительном кабеле 63). Можно полагать, что в этом варианте воплощения изобретения герметичный узел 60 является герметичной концевой муфтой модуля 12, имеющей выравнивающую муфту для оптического выравнивания (юстировки) с внешними устройствами. С этим вариантом воплощения изобретения дефектный внешний плоский оптоволоконный кабель может быть заменен подключением (заделыванием) заменяющего плоского кабеля к герметичной концевой муфте.

[0065] Согласно еще одному аспекту данного изобретения улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна включает интегрированный оптический элемент для подсоединения входа/выхода оптического волокна к оптоэлектронным устройствам в оптоэлектронном модуле. Вместо отдельного внешнего оптического модуля (например, зеркального модуля 57), согласно вариантам воплощения изобретения, показанным на Фиг. 10 и 13, улучшенный герметичный выравнивающий узел для оптического волокна включает интегрированный оптический элемент (например, оптический элемент и часть муфты являются частями одной и той же монолитной структуры). В одном варианте воплощения изобретения интегрированный оптический элемент содержит отражающий элемент, который штампуют с выравнивающей канавкой для оптического волокна в части муфты улучшенного герметичного узла для выравнивания оптического волокна. В вариантах воплощения изобретения, обсуждаемых ниже, оптическим элементом является структурированная отражающая поверхность, которая является встроенным расширением (удлинением) выравнивающей канавки в муфте, раскрытой в обсуждаемых выше вариантах воплощения герметичных узлов для выравнивания оптических волокон. Конец оптического волокна находится на заданном расстоянии до структурированной отражающей поверхности и выровнен относительно нее. Отражающая поверхность с помощью отражения направляет свет к/от торцам входа/выхода оптического волокна. Открытая структура структурированной отражающей поверхности и выравнивающая канавка оптоволокна позволяют производить их с помощью процессов массового производства, таких как прецизионная штамповка.

[0066] Данное изобретение принимает на вооружение концепцию штамповки оптических элементов, раскрытую в поданной ранее, находящийся в процессе одновременного рассмотрения, заявке на патент США №13/786,448 (по которой запрошен приоритет), которая полностью включена в данную заявку в виде ссылки.

[0067] В варианте воплощения изобретения, показанном на Фиг. 14 и 15, герметичный выравнивающий узел для оптического волокна 110 имеет структуру, аналогичную структуре герметичного узла 10, раскрытого выше, за исключением того, что вместо окончания оптических волокон 24 на торце узла, муфту удлиняют таким образом, что выравнивающие канавки продолжаются до структурированных отражающих поверхностей, и концевые участки оптических волокон 24 располагаются в заданном положении относительно структурированных отражающих поверхностей. Герметичный узел для выравнивания оптического волокна 110 включает муфту 140 и крышку 142, которые в значительной степени аналогичны по структуре муфте 40 и крышке 142 в предшествующих вариантах воплощения изобретения, за исключением расширенной структуры муфты 140. Торец муфты 140 вблизи концевых участков оптических волокон 24 не является копланарными с торцом крышки 142. У муфты 142 есть часть 70, которая выходит за пределы прилегающего торца крышки 142. Как показано на Фиг. 15, муфта 142 снабжена выравнивающими канавками для волокон 134, которые выходят за пределы кромки крышки к выступающей части 70. Каждая канавка 134 заканчивается в структурированной отражающей поверхности 113, расположенной за пределами смежной кромки крышки 142. Каждое оптическое волокно 124 тянется в канавке 134 за пределы кромки крышки 142 к огороженному участку к структурированной отражающей поверхности 113. Фиг. 6 иллюстрирует увеличенное изображение расширенной части 70.

[0068] Фиг. 17А представляет собой разрез вдоль продольной оси оптического волокна 10. На Фиг. 17В представлен пространственный разрез вдоль продольной оси оптического волокна 10. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения канавка для выравнивания волокна 134 непосредственно принимает оптическое волокно 24, причем концевой участок оптического волокна 24 находится на заданном расстоянии от структурированной отражающей поверхности 113 и выровнен относительно нее. Положение и ориентация структурированной отражающей поверхности 113 зафиксировано относительно выравнивающей канавки для волокна 134. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения канавка 134 и структурированная отражающая поверхность 113 заданы на одной (той же самой) (например, монолитной) муфте 140. У канавки 134 есть участок 124, определяющий зазор между торцом 15 оптоволокна 24. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения этот участок 124 имеет аналогичную ширину, но менее глубокое дно, по сравнению с другими участками канавки 134. Участок 124 задает выступ 127, который обеспечивает упор, в который упирается часть (край) торца 113 оптического волокна 24. Соответственно, расстояние (например, 245 мкм) вдоль оптической оси задается между торцом 115 и структурированной отражающей поверхностью 113. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения оптическое волокно полностью вмещается в канавку 134, причем внешняя поверхность оптического волокна 24 находится вровень с верхней поверхностью 139 муфты 140. Так как оптическое волокно имеет диаметр 125 мкм и источник света VCSEL 158 на эффективном расстоянии (например, от плоской поверхности VCSEL 158 вдоль оптической оси) 100 мкм от структурированной отражающей поверхности 113, расстояние плоской поверхности VCSEL 158 от верхней поверхности 139 муфты будет приблизительно 37.5 мкм.

[0069] Конструктивные соображения относительно открытой канавки 134 аналогичны суждениям относительно канавок 34, рассмотренным в более ранних вариантах воплощения изобретения (например, обычно U-образное поперечное сечение, которое плотно облегает оголенное оптическое волокно 24 и т.д.). Конструктивные соображения для структурированной отражающей поверхности подобны раскрытым в заявке на патент США №13/786,448, находящейся в процессе одновременного рассмотрения.

[0070] Герметичный модуль 110 присоединен к отверстию (21, 22) в основании 16 корпуса 14 оптоэлектронного модуля 12, с выступающей (удлиненной) частью 70 внутри корпуса 14 модуля. Отражающая поверхность 113 оптически отъюстирована (выровнена) по отношению к оптоэлектронному устройству 58. Фиг. 18 иллюстрирует вид в разрезе области структурированной отражающей поверхности. В этом варианте воплощения изобретения структурированная отражающая поверхность является плоской зеркальной поверхностью, отражающей свет 159 к/от оптоволокну 24 от/к оптоэлектронного устройства 58. На Фиг. 19 показан вид в разрезе, иллюстрирующий отражение света между оптическим волокном 24 и оптоэлектронным устройством 58 с помощью структурированной отражающей поверхности 113 на выступающей части 70, которая является вогнутой отражающей поверхностью, отражающей падающий свет в виде сходящегося пучка света (собирающим способом).

[0071] Можно полагать, что герметичный узел 110 функционирует в качестве проходного элемента со встроенной оптикой и центрирующей муфтой для плоского оптоволоконного кабеля 23, исключая необходимость разделения оптических элементов для оптической связи (стыковки) с оптоэлектронными устройствами (например, трансмиттером и ресивером) в оптоэлектронном модуле 12.

[0072] Структурированная отражающая поверхность 113 и выравнивающие канавки 134 могу быть целиком сформированы прецизионной штамповкой муфты из металлического материала. Способ прецизионной штамповки и оборудование были раскрыты в патенте США №7,343,770, права на который были переданы правообладателю данного изобретения. Этот патент полностью включен в данную заявку в виде ссылки. Способ и оборудование для штамповки, раскрытые в этом патенте, могут быть адаптированы для прецизионной штамповки муфты 140 и/или крышки 142 по данному изобретению (включая структурированные отражающие поверхности и канавки для выравнивания оптоволокна). Процесс штамповки и система могут производить детали с допуском, по крайней мере, 1000 нм.

[0073] Для герметичных узлов, описанных выше, которые скомпонованы для оптического выравнивания/стыковки с оптическими волокнами другого плоского оптоволоконного кабеля, наружные поверхности герметичных узлов должны быть выдержаны с жестким допуском, также как для выравнивания, используя центрирующую втулку. В вариантах воплощения изобретения, описанных выше, не требуется каких-либо центрирующих штырей для выравнивания муфт. Соответственно, для штамповки частей муфты (муфт и крышек), которая будет включать штамповку всего корпуса частей муфты, включая формирование канавок, сопряжение поверхностей частей муфты и наружных поверхностей, которые контактируют со втулками. Втулки также могут быть прецизионно сформированы штамповкой. Это обеспечивает требуемое пространственное соотношение между канавками и внешними выравнивающими поверхностями герметичных узлов, чтобы облегчить выравнивание, используя только центрирующие (выравнивающие) втулки, не полагаясь на установочные (центрирующие) штыри.

[0074] Во всех описанных выше вариантах воплощения изобретения структурированная отражающая поверхность 113 может быть сформирована плоской, вогнутой или выпуклой или быть их комбинацией, чтобы структурировать сложную отражающую поверхность. В одном варианте воплощения изобретения структурированная отражающая поверхность имеет гладкую (полированную) зеркальную поверхность. Напротив, она может быть текстурированной поверхностью, которая является отражающей. Структурированная отражающая поверхность может иметь постоянную поверхностную характеристику или изменяющиеся поверхностные характеристики, такие как изменение степени гладкости и/или текстур по поверхности, или представлять собой комбинацию различных областей гладких и текстурированных поверхностей, составляющих структурированную отражающую поверхность. Структурированная отражающая поверхность может иметь профиль поверхности и/или оптическую характеристику, соответствующие, по крайней мере одному из следующих оптических элементов: зеркалу, фокусирующей линзе, рассеивающей линзе, дифракционной решетке или комбинации вышеупомянутых элементов. Структурированная отражающая поверхность может иметь сложный профиль, определяющий больше, чем одну область, соответствующую другому эквивалентному оптическому элементу (например, центральная область, являющаяся фокусирующей, окружена кольцевой областью, которая является рассеивающей). В одном варианте воплощения изобретения структурированная отражающая поверхность задана на непрозрачном материале, который не пропускает свет через поверхность.

[0075] Герметичные узлы, описанные в более ранних вариантах воплощения изобретения, могут быть дополнительно оснащены интегральным оптическим элементом аналогичным образом. Например, герметичный узел 60 на Фиг. 11 может вместить интегральный оптический элемент (например, штампованную структурированную отражающую поверхность) аналогично узлу 110.

[0076] Герметичный узел для выравнивания (юстировки) оптического волокна в соответствии с данным изобретением преодолевает многие недостатки существующего уровня техники, обеспечивая прецизионное выравнивание, высокую устойчивость к условиям окружающей среды, и может быть произведен с низкими затратами. Заявляемый герметичный узел может быть скомпонован для удерживания одного или множества волокон, для оптического выравнивания и/или в качестве герметичного проходного элемента и может включать интегральные оптические элементы.

[0077] Несмотря на то что изобретение описано исходя из предпочтительных вариантов воплощения, специалистам очевидно, что многие другие изменения по форме и в деталях могут быть реализованы в рамках изобретения, без нарушения его духа и буквы. Соответственно, раскрытое изобретение следует рассматривать лишь как иллюстрацию, в то время как сущность изобретения ограничена только приведенной далее Формулой изобретения.

Данное изобретение относится к конструкциям муфты для оптического волокна, в частности герметической сборке для выравнивания оптического волокна, включающей муфту для выравнивания оптических волокон. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна включает часть муфты, имеющую множество канавок, вмещающих концевые участки оптических волокон, где канавки задают положение и ориентацию концевых участков относительно части муфты. Сборка включает интегрированный оптический элемент для подсоединения входа/выхода оптического волокна к оптоэлектронным устройствам в оптоэлектронном модуле. Оптический элемент может быть выполнен в форме структурированной отражающей поверхности. Концевой участок оптического волокна находится на заданном расстоянии от структурированной отражающей поверхности и выровнен (отъюстирован) относительно структурированной отражающей поверхности. Структурированные отражающие поверхности и канавки для выравнивания волокна могут быть сформированы штамповкой. Данное изобретение предоставляет улучшенную герметическую оптоволоконную сборку, которая улучшает оптическую юстировку, технологичность, простоту использования, функциональность и надежность при сниженных затратах. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 19 ил.

1. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна, содержащая:

первую часть муфты, имеющую первую поверхность, задающую, по крайней мере, канавку, вмещающую, по крайней мере, концевой участок оптического волокна, где канавка задает положение и ориентацию концевого участка относительно первой части муфты;

вторую часть муфты, имеющую вторую поверхность, обращенную к первой поверхности первой муфты, где первая часть муфты герметично присоединена ко второй части муфты, причем первая поверхность расположена напротив второй поверхности,

где первая муфта включает часть, выступающую за пределы кромки второй части муфты, на выступающей части расположена канавка, заканчивающаяся у оптического элемента, расположенного за пределами кромки второй части муфты, где торец оптического волокна расположен на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна и где канавка надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента таким образом, чтобы свет, выходящий из оптического волокна, мог быть направлен оптическим элементом к внешней стороне муфты или свет, входящий снаружи муфты, падающий на оптический элемент, мог быть направлен на оптическое волокно.

2. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 1, где оптический элемент интегрирован в муфту.

3. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 2, где оптический элемент и муфта являются частями одной и той же монолитной структуры.

4. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 2, где оптический элемент содержит структурированную отражающую поверхность, где канавка простирается и заканчивается у структурированной отражающей поверхности, где выходящий свет от оптического волокна может быть отражен структурированной отражающей поверхностью к внешней стороне муфты или входящий свет извне муфты, падающий на структурированную отражающую поверхность, может быть отражен к оптическому волокну.

5. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 4, где канавка отъюстирована по отношению к структурированной отражающей поверхности.

6. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 5, где канавка включает выступ, который задает упор, в который может упираться часть торца оптического волокна, чтобы определить заранее заданное расстояние между торцом оптического волокна и структурированной отражающей поверхностью.

7. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 6, где канавка прецизионно сформирована для выравнивания оптического волокна по отношению к структурированной отражающей поверхности.

8. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 7, где канавка является открытой канавкой на первой части муфты.

9. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 8, где структурированная отражающая поверхность и открытая канавка сформированы штамповкой ковкого материала.

10. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 9, где ковким материалом является металл.

11. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 4, где структурированная отражающая поверхность является вогнутой.

12. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 4, где имеется множество оптических волокон и множество канавок, каждая из которых вмещает, по крайней мере, концевой участок одного из оптических волокон, и каждая канавка заканчивается у структурированной отражающей поверхности.

13. Оптоэлектронный модуль, содержащий:

корпус; и

герметическую сборку для выравнивания оптического волокна по п. 1, герметично припаянную к корпусу.

14. Оптоэлектронный модуль, содержащий:

корпус; и

герметическую сборку для выравнивания оптического волокна по п. 1, герметично припаянную к корпусу с образованием терминала для внешнего подсоединения с помощью выравнивающей втулки.

15. Способ производства герметической сборки для выравнивания оптического волокна по п. 1, включающий штамповку муфты для формирования структурированной отражающей поверхности и, по крайней мере, канавки для выравнивания оптического волокна, где канавка отъюстирована по отношению к структурированной отражающей поверхности.

16. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна, содержащая:

первую часть муфты, задающую оптический элемент и конструкцию для удерживания оптического волокна, так чтобы торец оптического волокна был расположен на заранее заданном расстоянии от оптического элемента вдоль оси оптического волокна, где конструкция для удерживания оптического волокна надежно выравнивает оптическое волокно относительно оптического элемента, так чтобы выходящий свет от оптического волокна мог быть направлен оптическим элементом к внешней стороне первой части муфты или входящий свет извне первой части муфты, падающий на оптический элемент, мог быть отражен по направлению к оптическому волокну; и

вторую часть муфты, герметично прикрепленную к первой части муфты, где первая муфта содержит часть, выступающую за пределы кромки второй части муфты, на которой оптический элемент расположен за пределами кромки второй части муфты.

17. Герметическая сборка для выравнивания оптического волокна по п. 16, где конструкция для удерживания оптического волокна содержит выравнивающую канавку, размер которой позволяет вместить, по крайней мере, концевой участок оптического волокна.