Способ герметизации оптических волокон Российский патент 2025 года по МПК G02B6/44 

Изобретение относится к области волоконно-оптической техники, используемой для передачи сигналов посредством волоконно-оптических кабелей в герметичных системах с обеспечением зашиты от агрессивного воздействия, например, в испытательных камерах, предназначенных для исследования физических процессов, сопровождающихся высокотемпературным и другими возмущающими воздействиями на объект.

Известен способ изготовления перехода волоконно-оптического, описанный в патенте РФ № 2 484 505, МПК G02B 6/36, опубл. 10.06.2013 г, под названием «Переход волоконно-оптический», включающий герметично установленный в стенке металлический корпус, выполненный составным из двух скрепленных по резьбе частей с проходным отверстием для оптического волокна, закрепленного в установленном герметично на корпусе металлическом держателе. Держатель волокна выполнен в виде двух цилиндрических втулок, поджатых к корпусу со стороны входа и выхода волокна при помощи гаек и имеющих на посадочной поверхности диаметральные канавки с уплотнительными кольцами. Оптическое волокно металлизировано и герметично закреплено в осевом отверстии каждой втулки клеем. В одной из втулок волокно дополнительно закреплено при помощи пластичного металлического припоя. На посадочной поверхности обеих частей корпуса, размещенных с образованием внутренней полости между ними, выполнены канавки для установки в них уплотнительных колец. Место стыка закреплено гайкой.

К недостаткам известного технического решения следует отнести:

- использование органических клеев, которые не стойкие к ионизирующему излучению;

- не выдерживает испытательное давление 10 МПа;

- нарушение герметичности при термоциклировании в процессе эксплуатации.

Известен способ изготовления оптико-механического модуля, описанный в патенте РФ № 2 394 258, МПК G02B 7/00, С03С 27/04, опубл. 10.07.2010 г., включающий изготовление размерной заготовки из оптического материала и соразмерной оправы из металла, подготовку соединяемых поверхностей, введение между соединяемыми поверхностями заготовки и оправы припоя, позиционирование заготовки и оправы с помощью оснастки и последующую пайку индием, отличающийся тем, что материал оптического элемента и оправы выбирают из перечня материалов, обладающих адгезией к индию, подготовку соединяемых поверхностей заготовки и оправы осуществляют полированием до значения шероховатости Rz≤0,l мкм, соединяемые поверхности заготовки и оправы нагревают до температуры, большей температуры плавления индия, смачивают поверхности припоем и охлаждают, а процесс пайки осуществляют под давлением, обеспечивающим компенсацию уменьшения объема припоя в процессе фазового перехода.

К недостаткам данного способа относятся:

- необходимость полировки оптического волокна;

- использование необходимых материалов, обладающих адгезией к индию;

- необходимость использования оборудования для пайки под давлением.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению и принятым за прототип является способ герметизации оптических волокон, описанный в патенте на изобретение РФ № 2 781 766, МПК G02B 6/44, опубл. 17.10.2022 г., под названием «ПРОХОДКА ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКАЯ», заключающийся в размещении по меньшей мере одного оптоволокна в замкнутой полости корпуса, проходящего сквозь него со стороны высокого давления в сторону низкого давления, имеющего, по меньшей мере, один участок, свободный от наружного покрытия, и длину каждого оптоволокна, превышающую внутреннюю длину корпуса.

К недостаткам следует отнести:

- применение клея, который в условиях эксплуатации подвергается непрерывной усадке и деструкции, что вызывает процессы старения;

- не пригодно для эксплуатации при ионизирующем излучении, которое вызывает деградацию клеевых материалов;

- нарушение герметичности при термоциклировании в процессе эксплуатации.

Задачей изобретения является улучшение эксплуатационных возможностей, повышение стойкости при избыточном внешнем давлении газа и действии ионизирующего излучения и обеспечении герметичности при значительных перепадах температур.

Технический результат данного изобретения заключается в обеспечении надежной герметизации оптических волокон в корпусе детали.

Это достигается тем, что в способе герметизации оптических волокон в корпусе, заключающемся в размещении, по меньшей мере, одного оптоволокна в замкнутой полости корпуса, проходящего сквозь него со стороны высокого давления в сторону низкого давления, имеющего, по меньшей мере, один участок, свободный от наружного покрытия, и длину каждого оптоволокна, превышающую внутреннюю длину корпуса, согласно изобретению, на участок оптоволокна, свободный от наружного покрытия, наносят токопроводящее покрытие ионно-плазменным способом и герметизацию оптических волокон осуществляют пайкой.

Кроме того, с целью обеспечения адгезии токопроводящего покрытия к материалу оптического волокна его наносят магнетронным способом.

Кроме того, с целью сохранения покрытия на оптическом волокне пайку осуществляют легкоплавким металлическим припоем.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявителем не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявленного изобретения, а определение из перечня выявленных аналогов прототипа как наиболее близкого по совокупности признаков аналога позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном объекте, изложенных в формуле изобретения.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «новизна» по действующему законодательству.

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию изобретательского уровня заявитель провел дополнительный поиск известных решений с целью выявления признаков, совпадающих с отличительными от прототипа признаками заявленного изобретения, результаты которого показывают, что заявленное изобретение не следует для специалиста явным образом из известного технического уровня техники.

Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию «изобретательский уровень».

Изобретение иллюстрируется чертежом, на котором представлено устройство, реализующее заявляемый способ герметизации оптических волокон и введены следующие позиции:

1 - оптическое волокно;

2 - отверстия корпуса;

3 - корпус;

4 - участок оптического волокна с нанесенным токопроводяшим покрытием магнетронным способом;

5 - припой.

Сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем:

Размещают оптическое волокно 1 в отверстиях 2 корпуса 3, при этом оно проходит сквозь него со стороны высокого давления в сторону низкого давления. Оптическое волокно 1 имеет, по меньшей мере, один участок, свободный от наружного покрытия и длину, превышающую внутреннюю длину корпуса 3. На участок 4 оптического волокна 1, свободный от наружного покрытия, наносят токопроводящее покрытие ионно-плазменным способом, например магнетронным, и осуществляют герметизацию оптических волокон 1 пайкой, например, легкоплавким металлическим припоем 5.

Примером конкретного осуществления предложенного технического решения является выполнение герметизации пайкой кварцевого волокна с токопроводяшим покрытием в корпус из меди или никеля легкоплавким припоем ПОСК50-18, ПОИн50 и сплавом Розе.

Использование данного изобретения позволит сохранить герметичность соединения в условиях действия ионизирующего излучения при давлении 10 МПа и термоциклировании в процессе эксплуатации.

Для заявленного изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных конструктивных решений и способность обеспечения достижения указанного технического результата. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию «промышленная применимость».

Изобретение относится к волоконно-оптической технике, в частности к способам герметизации оптических волокон в корпусе. Технический результат – повышение надежности герметизации оптических волокон в корпусе детали. Результат достигается тем, что предложен способ герметизации оптических волокон в корпусе, заключающийся в размещении, по меньшей мере, одного оптоволокна в замкнутой полости корпуса, проходящего сквозь него со стороны высокого давления в сторону низкого давления, имеющего, по меньшей мере, один участок, свободный от наружного покрытия, и длину каждого оптоволокна, превышающую внутреннюю длину корпуса, отличающийся тем, что на участок оптоволокна, свободный от наружного покрытия, наносят токопроводящее покрытие ионно-плазменным способом и осуществляют герметизацию оптических волокон пайкой. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Способ герметизации оптических волокон в корпусе, заключающийся в размещении, по меньшей мере, одного оптоволокна в замкнутой полости корпуса, проходящего сквозь него со стороны высокого давления в сторону низкого давления, имеющего, по меньшей мере, один участок, свободный от наружного покрытия, и длину каждого оптоволокна, превышающую внутреннюю длину корпуса, отличающийся тем, что на участок оптоволокна, свободный от наружного покрытия, наносят токопроводящее покрытие ионно-плазменным способом и осуществляют герметизацию оптических волокон пайкой.

2. Способ герметизации оптических волокон по п.1, отличающийся тем, что токопроводящее покрытие наносят магнетронным способом.

3. Способ герметизации оптических волокон по п.1, отличающийся тем, что пайку осуществляют легкоплавким металлическим припоем.