Волоконно-оптический наконечник Советский патент 1992 года по МПК G02B6/36 

Изобретение относится к элементам волоконной оптики и может быть использовано в разработках и производстве оптических соединителей и других компонентов систем волоконно-оптической техники.

Основным требованием, предъявляемым к оптическому наконечнику, является, точное позиционирование закрепленного в нем волокна относительно базовой поверхности наконечника, чем достигается уменьшение потерь оптической мощности при сочленении наконечников.

Известен оптический наконечник, содержащий штеккер, в отверстии которого установлены трубка с оптическим волокном и механизм, регулирующий положение трубки, снабженный круглым фланцем, концентрически расположенным относительно оси трубки.

К недостаткам известного наконечника относится наличие зазора между трубкой и штеккером, а также его сложность. Наличие зазоров может привести к попаданию в них различных предметов и пыли при эксплуатации, что, в конечном счете, отражается на оптических характеристиках наконечника.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является волоконно- оптический наконечник, содержащий выполненные с эксцентричными отверстиями корпус, установленную в нем первую втулку, внутри которой размещена вторая втулка с оптоволокном в осевом отверстии и наружной резьбой, при этом углы наклона конических поверхностей равны, а меньшие диаметры сопрягаемых поверхностей корпуса и первой втулки размещены со стороны торца наконечника.

К недостаткам известного наконечника относятся сложность конструкции и значительные его габариты.

Сложность конструкции наконечника определяется тем, что размеры диаметров рабочих торцов первой и второй втулок чрезвычайно малы вследствие строго определенной величины диаметра (2,5 мм по ГОСТ) базовой поверхности наконечника.

w

fc

Ч СО СЛ Ч

Ю

Так, например, при диаметре в 0,46 мм медицинской иглы, в которую вклеено оптоволокно, минимальная ширина тела у торца второй втулки равна 50 мкм. Исходя из изложенного выше, изготовление деталей наконечника представляет определенную сложность и конструкция наконечника достаточно сложна,

Увеличение габаритов наконечника определяет наличие резьбовых ручек и стенки штеккера, в которой выполнено сквозное резьбовое отверстие.

Целью изобретения является упрощение конструкции. Указанная цель достигается тем, что у волоконно-оптического наконечника, содержащего корпус с эксцентрично установленной в нем первой втулкой, в которой эксцентрично установлена вторая втулка, внутри которой размещен капилляр со световодом, при этом сопрягаемые поверхности корпуса и первой втулки, а также первой и второй втулок выполнены коническими с равными углами наклона, а меньший диаметр конического отверстия корпуса размещен со стороны рабочего торца корпуса, корпус выполнен в виде ступенчатого цилиндра, а первая и вторая втулки размещены в части корпуса наконечника с большим диаметром, причем больший диаметр конического отверстия первой втулки расположен со стороны рабочего торца корпуса, а капилляр со световодом установлен во второй втулке и часть его расположена с зазором в части корпуса наконечника с меньшим диаметром.

На фиг. 1 представлен волоконно-оптический наконечник, общий вид; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - сечение Б-Б нафиг.1; на фиг.4-сечение В-В на фиг. 1; на фиг. 5 - траектория перемещения волокна в наконечнике при юстировке.

Оптический наконечник содержит корпус 1, первую 2 и вторую 3 втулки.

Корпус 1, выполненный в виде ступенчатого цилиндра с фигурным сквозным отверстием, имеет со стороны рабочего торца центральный цилиндр 4 меньшего диаметра, наружная поверхность которого служит базовой поверхностью наконечника, и цилиндр большего диаметра с лысками и резьбой на его конце. Отверстие 5 в большем диаметре корпуса 1, которое имеет торец 6, выполнено конусным эксцентрично относительно наружной поверхности с углом при вершине 3 для обеспечения самоторможения при сборке. При этом торец 6 расположен перпендикулярно к оси центрального цилиндра 4.

Первая втулка 2 имеет вид конусного цилиндра, вершины конусных поверхностей которого расположены со стороны противоположных торцов. Углы при вершинах равны 3°, а со стороны нерабочего торца выполнен опорный цилиндр 7 с лысками; при этом сквозное отверстие втулки 2 относительно ее наружной поверхности расположено эксцентрично.

Вторая втулка 3 с эксцентрично расположенным цилиндрическим торцом со стороны ее меньшего диаметра, с лыской и наружной резьбой на ее конце имеет форму усеченного конуса и сквозное ступенчатое

эксцентрично расположенное отверстие 8 для закрепления эпоксидной смолой капилляра 9 и оптоволокна 10 в отверстии последнего. Торцы капилляра 9 оптоволокна 10 расположены в одной плоскости.

Во время сборки оптического наконечника в отверстии корпуса 1 большего диаметра располагается первая втулка 2, а в отверстии последней - вторая втулка 3. Капилляр 9 с оптоволокном 10 размещается в

отверстии центрального цилиндра 4 с гарантируемым зазором. Указанные детали наконечника собираются в узел с помощью гаек 11, 12 и шайбы 13.

Юстировка предлагаемого оптического

наконечника осуществляется на специальном приспособлении, которое не относится к конструкции наконечника и монтируется на рабочем месте оператора, оснащенном лампой подсвечивания и оптическим микроскопом (не показаны).

Специальное приспособление содержит основание 14с вертикальной стойкой, в отверстиях которой шарнирно закреплены нажимной рычаг 15 и с помощью гайки 16

подпружиненный упор 17. Кроме того, в основании 14 выполнено отверстие для запрессовки полиуретановой втулки 18, осевое отверстие которой несколько меньше наружного диаметра центрального цилиндра 4.

Для юстировки оптического наконечника его центральный цилиндр 4 с натягом заводят в осевое отверстие втулки 18 до упора в основание 14 приспособления. При

этом рычаг 15 упирается в шайбу 13 наконечника, а объектив микроскопа располагают в непосредственной близости от рабочего торца оптического наконечника, оптоволокно 10 подсвечивается лампой с

противоположного торца.

При вращении корпуса 1 и второй втулки 3 относительно неподвижной первой втулки 2 с помощью специальных ключей (не показаны), которые охватывают лыски соответствующих деталей, осуществляется юстировка наконечника.

Во время вращения корпуса 1 при юстировке наружная поверхность центрального цилиндра 4 вращается в отверстии втулки 18 без биения и повреждения базовой поверхности, вследствие соответствующих свойств полиуретана, который как бы смазывает соприкасающуюся поверхность наконечника, уменьшает трение и предотвращает появление задиров на последней.

Во время вращения для юстировки деталей наконечника оператор наблюдает через окуляр микроскопа перемещение подсвеченной сердцевины оптоволокна 10. При этом центр центрального цилиндра 4 в плане-перемещается по траектории Ж, а центр сердцевины оптоволокна 10 - по траектории Д.

Юстировка - это совмещение центров наружной поверхности цилиндра 4 и сердцевины оптоволокна 10. Место этого совмещения-точки П и Г2. Размеры диаметров траекторий перемещения выше указанных центров при юстировке могут меняться вследствие наличия соответствующих допусков на изготовление деталей наконечника и, как следствие, изменяться места расположения точек П и Г2. Возможность к изменению мест расположения точек встреч при юстировке обеспечивает компенсацию допусков на изготовление как наружной поверхности центрального цилиндра 4, так и расположения оптоволокна 10.

Биение подсвеченной сердцевины оптоволокна 10, т.е. качество юстировки, определяется при вращении одновременно всех деталей наконечника как единого целого в отверстии втулки 18 специального приспособления.

Возможна юстировка данного типа наконечника и при вращении втулок 2 и 3 относительно неподвижного корпуса 1. Биение подсвеченной сердцещмны оптоволокна 10 относительно боковой поверхности центрального цилиндра 4 в данном случае определяется аналогично.

Для окончательного закрепления отъюстированного наконечника используется дополнительное вращение гаек 11 и 12, при

котором вследствие усиленного контакта сопрягаемых конусных поверхностей деталей достигается их стопорение.

Для устранения возможности отвинчивания гаек 11 и 12 в собранном наконечнике, при эксплуатации данного типа наконечники резьбы соответствующих деталей перед сборкой смазывают эпоксидной смолой.

По сравнению с прототипом предложенный оптический наконечник имеет более простую конструкцию и меньшие габариты.

Простота конструкции наконечника достигается тем, что относительно большие конусные поверхности его деталей размещаются вне отверстия центрального цилиндра, наружный диаметр которого равен 2,5 мм. Вследствие этого величины допусков на

размеры деталей наконечника за исключением базовой поверхности теоретически не ограничены.

Уменьшение радиальных и линейных габаритов предлагаемого наконечника достигнуто путем ликвидации резьбовых ручек и стенки штеккера, в которой выполнено сквозное резьбовое отверстие.

Формула изобретения

Волоконно-оптический наконечник, содержащий корпус с эксцентрично установленной в нем первой втулкой, в которой эксцентрично установлена вторая втулка, внутри которой размещен капилляр со световодом, при этом сопрягаемые поверхности корпуса и первой втулки, а также первой и второй втулок выполнены коническими с равными углами наклона, а меньший диаметр конического отверстия корпуса размещен со стороны рабочего торца корпуса, о т- личающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, корпус выполнен в виде ступенчатого цилиндра, а первая и вторая втулки размещены в части корпуса наконечника с большим диаметром, причем больший диаметр конического отверстия первой втулки расположен со стороны рабочего торца корпуса, а капилляр со световодом установлен во второй втулке и часть его расположена с зазором в части корпуса наконечника с меньшим диаметром.

А

Фаг. 2

75

Фиг.З

Сущность изобретения: волоконно-оптический наконечник содержит систему втулок с эксцентричными отверстиями для юстирования световода относительно базовой цилиндрической поверхности наконечника. Сопрягаемые поверхности втулок выполнены конусными для исключения зазоров. Система юстирующих втулок расположена в нерабочей широкой части наконечника, 5 ил.

Фиг А

rrrz

Фие.5