PL174885B1 - Złącze włókna optycznego - Google Patents

Abstract

1. Zlacze wlókna optycznego do laczenia konca co najmniej jednego pierwszego wlókna optycznego z koncem co najmniej jednego drugiego wlókna optycz- nego, zawierajace wtyk mocujacy pierwsze wlókno optyczne i gniazdo mocujace drugie wlókno optyczne, przy czym gniazdo posiada obudowe do przyjmowa- nia wtyku, znamienne tym, ze wewnatrz obudowy (20) umieszczona jest plytka (24) ustawiania wlókien w linie, zaopatrzona w co najmniej jeden rowek (74) przyjmujacy wlókno, w którym koniec pierwszego wlókna optycznego jest ustawiany w linie z koncem drugiego wlókna optycznego po wprowadzeniu wtyku (12) do gniazda (14), przy czym, gdy wtyk jest wpro- wadzony do gniazda co najmniej jedno z wlókien op- tycznych pierwsze lub drugie zostaje elastycznie odksztalcone utrzymujac ciagle naprezenie sciskajace pomiedzy koncem pierwszego wlókna optycznego a koncem drugiego wlókna optycznego. Fig. 1B PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest złącze włókna optycznego mające zastosowanie do łączenia ze sobą linii telekomunikacyjnych, a w szczególności modułowe złącze do wielu włókien optycznych.

W ostatnich kilku latach włókna światłowodowe zastąpiły przewód miedzianyjako korzystne medium do przenoszenia sygnałów telekomunikacyjnych. Podobnie jak w przypadku przewodu miedzianego konieczne jest łączenie ze sobą włókien optycznych podczas instalowania, naprawy lub wymiany włókien. Są dwa rodzaje urządzeń łączących, sprzęgacze i złącza. Określenie “sprzęgacz” zwykle oznacza urządzenie, które zapewnia stałe połączenie pomiędzy parą włókien optycznych. Wiele sprzęgaczy włókien optycznych wykorzystuje elementy płytkowe z rowkami w kształcie litery V przyjmującymi włókna, wyposażonymi w środki do zaciskania końcówek przyłączowych pary włókien we wspólnym rowku jak opisano np. w opisie patentowym US nr 5.151.964. Natomiast określenie “złącze” odnosi się zwykle do urządzenia, które może być powtarzalnie łączone i rozłączane, często z innym wtykiem lub gniazdem. Wynalazek dotyczy takiego urządzenia, chociaż określenia “złącze” nie należy rozumieć w sensie ograniczającym, ponieważ wynalazek może zapewniać zarówno połączenie stałe jak i połączenie tymczasowe.

Istnieją dwa podstawowe rodzaje dostępnych w handlu złączy światłowodowych, mianowicie złącza tulejowe i złącza dwustożkowe. W złączach tulejowych stosowany jest tulejowy wtyk, zwykle ceramiczny, posiadający środkowy otwór, który przyjmuje pojedyncze włókno optyczne. Złącza dwustożkowe stosują wtyk w kształcie ściętego stożka. Oba złącza zwykle łączą parę wtyków pasujących we wspólne gniazdo, zapewniając pełne połączenie. Stan techniki obejmuje również hybrydowe tulejowe złącza/sprzęgacze, takie jak przedstawione w opisach patentowych US nr 4.986.626 i US nr 5.159.655.

Dziedziną, w której nie ma zadawalających rozwiązań są połączenia pomiędzy wieloma parami włókien optycznych w sposób umożliwiający szybkie rozłączanie i powtórne łączenie. Ponieważ wtyki złączy tulejowych i dwustożkowych przyjmują tylko jedno włókno, aby połączyć ze sobą kilka par włókien trzeba stosować stosunkowo duży zestaw takich złączy. Alternatywnie można łączyć ze sobą dwa lub więcej wtyków, np. w złączu dupleksowym, jak przedstawiono w opisie patentowym US nr 5.101.463. Wadą takich złączy wielożyłowych jest uzyskiwana mała gęstość połączeń. Chociaż niektóre konstrukcje tulejowe mają gęstość około 2 połączenia na centymetr kwadratowy, można to porównywać z gęstościami 4 połączeń lub więcej na centymetr kwadratowy w niektórych złączach przewodów miedzianych, takich jak złącze RJ45. Niektóre konstrukcje nietulejowe zapewniają nieco lepsze gęstości, jak na przykład opisano w opisie patentowym US nr 4.045.121, ale złącze takie ma wiele części i nie jest łatwe do instalowania. Złącze z opisu US nr 4.045.121 można również przeciwstawić złączu RJ45 dla przewodów miedzianych, które posiada żądane właściwości łatwego instalowania, prostoty użycia i szybkiego rozłączania.

Innym problemem występującym w złączach wielożyłowych jest zgodne ustawienie łączonej pary włókien. Na przykład w złączu przedstawionym w europejskim zgłoszeniu patentowym EP 514 722 (nazywanym zwykle złączem MT), do ustawiania części złącza wykorzystywane są szpilki, a mimo to zapewnienie dokładnych tolerancji wymaganych dla dobrych połączeń optycznychjest trudne. W konsekwencji złącze to nie charakteryzuje się dobrym wykonaniem. Stosowano inne sposoby poprawienia ustawienia, takie jak rowki w kształcie litery V przedstawione w sprzęgaczu opisanym w opisie patentowym US nr 5.151.964, ale niestety sposoby te nie zostały odpowiednio dostosowane do zastosowania w złączach rozłączalnych. Ponadto złącze MT jest przeznaczone do wstępnego umiejscawiania włókien w fabryce, co oznacza, że

174 885 jest bardzo uciążliwe do instalowania w terenie. Istniała zatem potrzeba opracowania złącza światłowodowego, które nadaje się do szybkiego rozłączania i powtórnego łączenia wielu par włókien optycznych, które byłoby proste w instalowaniu i użyciu. Byłoby również korzystne, by złącze miało zmniejszoną liczbę części, wykazywało lepszą gęstość połączeń i zapewniało dokładne ustawianie dla lepszych osiągów

Według wynalazku złącze włókna optycznego do łączenia końca co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego z końcem co najmniej jednego drugiego włókna optycznego, zawierające wtyk mocujący pierwsze włókno optyczne i gniazdo mocujące drugie włókno optyczne, w którym gniazdo posiada obudowę do przyjmowania wtyku, charakteryzuje się tym, że wewnątrz obudowy złącza umieszczona jest płytka ustawiania włókien w linię. Płytka ta zaopatrzona w co najmniej jeden rowek przyjmujący włókno, w którym koniec pierwszego włókna optycznego jest ustawiany w linię z końcem drugiego włókna optycznego po wprowadzeniu wtyku do gniazda, przy czym gdy wtykjest wprowadzony do gniazda co najmniej jedno z włókien optycznych pierwsze lub drugie zostaje elastycznie odkształcone utrzymując ciągłe naprężenie ściskające pomiędzy końcem pierwszego włókna optycznego a końcem drugiego włókna optycznego.

Gniazdo ma obudowę z otworem, w którym przesuwnie montowana jest płytka ustawiania włókien w linię i ze sprężyną, która odchyla płytkę w kierunku otworu obudowy. Z obudową łączy się prowadnica włókna wprowadzająca co najmniej jedno pierwsze włókno optyczne do obudowy i umieszczająca koniec co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego w co najmniej jednym rowku przyjmującym włókno na płytce. Wymieniona płytka jest ruchoma w kierunku równoległym do co najmniej jednego rowka przyjmującego włókna. We wnętrzu obudowy, połączony z nią, usytuowany jest ogranicznik światła pomiędzy co najmniej jednym rowkiem przyjmującym włókno na wymienionej płytce a otworem obudowy.

Prowadnica włókna nakierowuje koniec co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego ku płytce pod kątem ukośnym w stosunku do co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno, zaginając je. Płytka ustawiania włókna w linię ma występ. Co najmniej jeden rowek ustawiania włókien w linię na płytce ma koniec w sąsiedztwie tego występu, przy czym prowadnica wprowadza co najmniej jedno pierwsze włókno optyczne tak, że koniec jego wystaje poza występ co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno.

Wtyk w złączu według wynalazku ma korpus o powierzchni na której znajduje się co najmniej jeden rowek przyjmujący włókno, mający sekcję pośrednią do przyjmowania końca co najmniej jednego drugiego włókna optycznego oraz ma rdzeń do łączenia co najmniej części co najmniej jednego drugiego włókna optycznego z korpusem wtyku. Przy co najmniej jednym rowku przyjmującym włókno na powierzchni korpusu wtyku ma luz przy sekcji pośredniej co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno.

Rdzeń wtyku jest zawiasowo łączony z korpusem wtyku i jest ruchomy pomiędzy pozycją roboczą, w której co najmniej jedno drugie włókno optyczne leży w co najmniej jednym rowku przyjmującym włókno na powierzchni korpusu wtyku a pozycją odsłoniętą, w której co najmniej jedno drugie włókno optycznejest wyparte z co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno.

Korzystnie rdzeń wtyku ma co najmniej jeden przewiercony przez niego otwór przyjmujący co najmniej jedno drugie włókno optyczne, i gdy rdzeń wtyku jest w pozycji roboczej, wymienione co najmniej jedno drugie włókno optyczne wychodzi z co najmniej jednego przewierconego otworu pod kątem ukośnym w stosunku do wymienionego co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno na powierzchni korpusu wtyku.

Korzystnie rdzeń ma co najmniej jeden otwór przechodzący przez niego do przyjmowania co najmniej jednego drugiego włókna optycznego z co najmniej jednym wywierconym otworem. Gdy rdzeń jest w pozycji operacyjnej, wymienione co najmniej jedno drugie włókno optyczne jest w co najmniej jednym otworze pod kątem ukośnym w stosunku do co najmniej jednego rowka przyjmującego włókno wymienionej powierzchni korpusu wtyku.

Tak więc, wynalazek obejmuje modułowe wielożyłowe złącze zawierające wtyk, któryjest rozłączalnie pasowany z gniazdem, przy czym zarówno wtykjak i gniazdo są konstruowane tak, aby przyjmowały końcówki przyłączowe wielu włókien optycznych w położeniu obok siebie.

174 885

Wtyk ma korpus z powierzchnią podpierającą włókna, posiadającą rowki przyjmujące włókna. Wiele włókien może być przymocowanych do wtyku, przy czym kończą się one w części środkowej rowków. Gniazdo ma otwór do przyjmowania wtyku i zawiera płytkę ustawiającą włókna, która jest zamontowana przesuwnie w obudowie gniazda i jest spychana w kierunku do otworu w położeniu wysuniętym. Płytka ta ma również rowki przyjmujące włókna przebiegające do przedniej krawędzi i odpowiadająca, a inne liczne włókna są przymocowane do gniazda, przy czym ich końcówki przyłączowe wystająpoza przednią krawędź, kiedy płytka jest w położeniu wysuniętym. Włókna te są usytuowane pod pewnym kątem względem płytki, tak że są one wygięte pod naprężeniem blisko swych części końcowych.

Gdy wtykjest wprowadzany w gniazdo, rowki we wtyku zostają ustawione zgodnie z wystającymi końcami włókien kończących się w gnieździe. Kiedy wtyk jest wprowadzany dalej, jego przedni koniec popycha przesuwną płytkę do położenia wycofanego umożliwiając lekkie zluzowanie wygiętych włókien i ułożenie się ich w rowkach wtyku. Kiedy wtykjestjuż całkowicie wprowadzony, końcówki przyłączowe włókien gniazda są w sposób wymuszony oparte o końce włókien wtyku w środkowej części rowków w powierzchni podpierającej włókna wtyku. Złącze może być szybko łączone i rozłączane i jest łatwe do instalowania. Włókna mogą być ponadto mocowane do korpusu wtyku przez rdzeń wtyku, który jest mocowany zawiasowo do korpusu w taki sposób, że włókna można wyjąć z rowków (np. w celu oczyszczenia) przez przemieszczenie rdzenia z położenia roboczego do położenia odsłoniętego.

Wynalazek jest bliżej wyjaśniony na podstawie załączonych rysunków, na których fig. 1A i 1B przedstawiają w widoku perspektywicznym modułowe złącze wielożyłowe według wynalazku z góry i z dołu w rozłożeniu na części; fig. 2A i 2B przedstawia przekroje ilustrujące wprowadzony wtyk w gniazdo według wynalazku; a fig. 3 powiększony szczegółowy przekrój z fig. 2A, ilustrujący właściwość odcinania światła i wystające końce włókien w gnieździe według wynalazku.

Nawiązując teraz do rysunków, na fig. 1A i 1B, przedstawiono modułowe wielożyłowe złącze 10 według wynalazku. Złącze 10 składa się zasadniczo z wtyku 12 i gniazda 14. W korzystnym przykładzie realizacji wtyk 12 zawiera korpus 16 i rdzeń 18, natomiast gniazdo 14zawiera korpus lub obudowę 20, pokrywę 22, płytkę 24 ustawiania włókien, sprężynę 26 i prowadnicę 28 włókien złożonąz korpusu 30 prowadnicy i pokrywy 32 prowadnicy. Wszystkie elementy złącza 10 (oprócz sprężyny 26) mogą być wykonane z dowolnego trwałego materiału, korzystnie z polimeru kształtowanego wtryskowo, takiego jak poliwęglan lub RADEL (poliarylosulfon sprzedawany przez firmę Amoco). Materiał ten może zawierać przewodzące wypełniacze nadające cźęściom składowym właściwość samoprzewodzenia w celu zmniejszenia do minimum ładowania elektrostatycznego przez tarcie, które może powodować zanieczyszczenie końców włókien.

Korpus 16 wtyku ma powierzchnię 34 podpierającą włókna z usytuowanymi na niej wieloma rowkami 36 przyjmującymi włókna. Jeden zestaw włókien przeznaczonych do połączenia ze sobąjest przymocowany do korpusu w dowolny dogodny sposób, a długość części końcowych włókien, jak pokazano na fig. 2A, jest taka, że kończą się one w środkowej części rowków. Chociaż konieczne jest, by korpus 16 zapewniał luz przy rowkach 36 (by umożliwić umieszczenie włókien z gniazda), nie jest konieczne, by końce włókien wtyku były usytuowane dokładnie pośrodku rowków 36, ale tylko by włókna te były zagłębione tak, aby nie sięgały do skrajnej przedniej krawędzi 38 powierzchni 34. Konstrukcja ta powoduje, że powstaje sprzężenie włókno-włókno w środkowej części rowków 36, jak opisano poniżej i zmniejszone jest do minimum uszkadzanie lub zanieczyszczanie końców włókien. Jeśli jednak włókna zostaną zabrudzone, można zastosować środki umożliwiające ruch włókien do położenia oczyszczania. W szczególności, w korzystnym wykonaniu, włókna sąmocowane przez rdzeń 18 wtyku, który jest zawiasowo dołączony do korpusu 16. Rdzeń 18 może być przemieszczany ze swego położenia roboczego (zwykle równolegle do powierzchni 34), w którym włókna leżą w rowkach 36, do położenia odsłoniętego (zwykle prostopadle do powierzchni 34), w którym włókna te wystająz powierzchni 36. W tym położeniu końce włókien mogąbyć łatwo czyszczone, np. przez nałożenie na końce włókien taśmy z klejem wrażliwym na docisk. Zawiasowe dołączenie może być utworzone przez ukształtowanie kołków

174 885 lub czopów 40 na bokach rdzenia 18, które współpracują z otworami 42 w oddalonych końcach ramion 44 korpusu 16.

Rdzeń 18 ma wiele otworów 46 do przyjmowania włókien. Inny zestaw otworów 48 jest elastycznie powiązany z otworami 46, może być wykorzystywany do wstrzykiwania kleju (żywicy epoksydowej) do otworów 46, w celu trwałego zamocowania włókien w otworach, średnica każdego otworu 46 zmniejsza się tuż za otworami 48 mieszcząc odsłoniętą końcową część włókien. Mogą być zastosowane elementy do rozłączalnego mocowania rdzenia 18 w swym położeniu roboczym. Na przykład w rdzeniu 18 może być wykonany wielowypust lub szyna 52 do ciernego sprzężenia z zagłębieniem 50 w korpusie 16 z pasowaniem zatrzaskowym. Jak pokazano na fig. 2A i 2B, kiedy rdzeń 18 jest w położeniu roboczym, włókna korzystnie wystają z otworów 46 pod niewielkim kątem spychając przez to końce włókien ku wierzchołkowi rowków. Rowki mają korzystnie kształt litery V i są nieco wklęsłe.

Obudowa 20 gniazda 14 ma otwór 54, którego wielkość i kształt zasadniczo odpowiadają wielkości i kształtowi oddalonego końca wtyku 12. Do wnętrza obudowy 20 przymocowana jest płyta 24 ustawiająca włókna w linię, tak że może ona przesuwać się do i od otworu 54. Montaż może być realizowany przez utworzenie szyn 56 w wewnętrznych ściankach obudowy 20, przy czym szyny te przyjmująboki płyty 24. Boki te mają występy 58 przeznaczone do ograniczania ruchu płytki 24 do przodu (do otworu 54). W korzystnym wykonaniu płytka 24 jest spychana do otworu 54 przez sprężynę 26 posiadającą dwa końce 60, które wchodząw szczeliny 62 płytki 24. Jak pokazano na fig. 2A i 2B, środkowy zaczep 64 sprężyny 26 jest zabezpieczony przez występ 66 utworzony wzdłuż wnętrza obudowy 20. Pokrywa 22 służy do przytrzymywania płytki 24 i sprężyny 26 wewnątrz obudowy 20 i do chronienia wnętrza przed zanieczyszczeniami z powietrza. Zderzak 68 jest wykonany na wewnętrznej ściance pokrywy 22 w celu ograniczenia wprowadzenia wtyku 12. Pokrywa 22 jest rozłączalnie mocowana do obudowy 20 za pomocą dowolnych korzystnych środków, takich jak występy 70, które sprzęgają się z zaciskami wykonanymi na bokach pokrywy 22 przez szczeliny 72.

Płytka 24 ma również wiele przyjmujących włókna rowków 74, zwykle taką samą liczbę rowków, jak liczba rowków znajdujących się na powierzchni wsporczej 34 wtyku 12. Kształt tych rowków nie jest tak krytyczny jak kształt rowków 36 i aktualnie są one w kształcie litery U. Włókna 76, które mają być wstępnie zakończone w gnieździe 14, są skierowane do płytki 24 przez prowadnicę 28 włókien. Korpus 30 prowadnicy 28 ma wiele wejściowych wycięć 78 i wiele wyjściowych wycięć 80, które przyj^^u^^i ustawiają włókna. Wycięcia 78 są przeznaczone do przyjmowania części włókien w koszulce i są większe niż wycięcia 80, które przyjmująkońcowe części włókien, z których usunięto materiał koszulki. Pokrywa 32 prowadnicy 28 włókien ma wzdłuż swej wewnętrznej powierzchni wiele kanałów 82 mających dwie sekcje. Sekcje kanałów najbliższe wycięć 78 są szersze niż sekcje kanałów najbliższe wycięć 80, znowu na skutek zdjęcia koszulki włókien. Przejście od włókna w koszulce do włókna bez koszulki w prowadnicy 28 może być wykorzystane do zapewnienia, że włókna są odsłonięte i przycięte, na odpowiedniej długości, jak to jest omówione poniżej. Prowadząca pokrywa 32 może być dołączona do prowadzącego korpusu 30 za pomocą kleju, który służy również do pewniejszego trzymania włókien 76 na miejscu.

Prowadnica 28 może być mocowana do obudowy 20 kilkoma różnymi sposobami. W przykładzie realizacji prowadzący korpus 30 ma parę integralnie wykonanych kołnierzy lub progów 84, które wchodzą w szczeliny 86 wzdłuż wewnętrznej ścianki obudowy 20, tworząc połączenia typu wpust-rowek. Szczeliny 86 są zorientowane względem szyn 56, a progi 84 są zorientowane względem korpusu 30, przy czym włókna 76 wychodzące z prowadnicy 28 będą kierowane do płytki 24 pod kątem ostrym. Inaczej mówiąc części końcowe włókien 76 nie są równoległe do płytki 24 lub rowków 74. Jak zauważono poniżej, na skutek tego włókna 76 sązginane, gdy zbliżają się do płytki 24, co powoduje naprężanie włókien na skutek ich sprężystości. Występ utworzony na wewnętrznej dolnej części pokrywy 22 obudowy pewnie trzyma progi 84 w szczelinach 86.

174 885

Montaż i instalowanie złącza 10 jest proste. Wtykjest zwykle montowany fabrycznie, chociaż może być łatwo montowany w terenie. W związku z tym określenie “wstępnie umiejscowione” użyte tu odnosi się po prostu do mocowania włókien światłowodowych do wtyku 12 lub gniazda 14 niezależnie od tego, czy takie mocowanie jest przeprowadzane w fabryce, w terenie lub w innym miejscu. Jest również zrozumiałe, że wtyk 12 lub gniazdo 14 mogą być montowane na kablu łączącym z dowolnego rodzaju złączem Optycznym na drugim końcu włókien. Zalecane jest stosowanie włókien, które mają dłuższą żywotność, kiedy podlegają działaniu warunków wewnątrz budynków, takie jak wysoko wytrzymałe włókna z firmy Minnesota Mining and Manufacturing Co. (3M). Włókna te mają konwencjonalny rdzeń i osłonę, która jest otoczona przez nową konstrukcję trzywarstwową. Najbardziej wewnętrzna z tych warstw jest zbudowana z twardego materiału (twardość według Shore'a D 65 lub więcej) i może być złożona z dowolnej mieszaniny nowolaku epoksydowego, żywicy z dwuglicydylowego eteru Bisfenylu A i polisiloksanu epoksydowego. Warstwa środkowa jest bardziej miękka, ma moduł sprężystości w zakresie 0,5 - 20 MPa i może być złożona z akrylowanych uretanów. Najbardziej zewnętrzna warstwa ma moduł sprężystości 500-2500 MPa i może również być złożona z akrylowanych uretanów. Fachowcy zauważą również, że złącze według przedmiotowego wynalazku może łatwo przyjmować oddzielne włókna światłowodowe i taśmowe przewody wielożyłowe.

Włókna, które mająbyć wstępnie umiejscowione albo we wtyku 12, albo w gnieździe 14, musząbyć odsłonięte, przycięte i oczyszczone. Jeżeli włókna sąw postaci przewodu taśmowego, któryjest częściąwiązkowej grupy przewodów taśmowych w kablu, wówczas część płaszcza kabla trzeba najpierw odciąć, by odsłonić przewody taśmowe. Większość kabli ma kilka warstw ochronnych, np. przewody taśmowe najpierw są otaczane izolacją cieplną, następnie osłoną wewnętrzną, potem warstwą taśmy poliestrowej, potem osłoną zewnętrznązjedną lub kilkoma pośrednimi warstwami członów wzmacniających (to znaczy włókien aramidowych). Każda z tych warstw musi być usunięta, aby dać dostęp do taśmowych przewodów z włókien światłowodowych. Podobne czynności trzeba wykonać w celu usunięcia warstw ochronnych kabla posiadającego pojedyncze cienkie włókna światłowodowe. Jeżeli należy połączyć wiele oddzielnych włókien światłowodowych, fachowiec może ewentualnie łączyć oddzielne włókna w przewód taśmowy, na przykład przez zastosowanie urządzenia do budowania przewodu taśmowego wielożyłowego FlBRLOK 2670 sprzedawanego przez firmę 3M (FIBRLOK jest znakiem towarowym firmy 3M).

Po wyjęciu włókien z ochronnego płaszcza kabla oczyszcza się je z izolacji. Oczyszczone włókna światłowodowe są wtedy gotowe do przycięcia, które można przeprowadzić za pomocą jednego z dostępnych na rynku urządzeń do przycinania włókien, takich jak pokazane w opisie patentowym US nr 5.024.363. Długość przycięcia do mocowania włókien do wtyku 12 jest to wymiar od przedniego końca rdzenia 18 wtyku do środkowej części rowków 36, który w korzystnym przykładzie realizacji wynosi około 6 mm. Przy mocowaniu włókien do gniazda 14 długość przycięcia jest wymiarem łukowym od przedniego końca prowadnicy 28 do przedniego końca płytki 24, który w korzystnym przykładzie realizacji wynosi około 22 mm. Oczyszczanie można uprościć przez zastosowanie przyrządu do oczyszczania z izolacji wielu włókien, przedstawionego w opisie patentowym US nr 4.850.108. Przyrząd ten usuwa materiał spojenia przewodu taśmowego, jak również powłoki izolacyjnej na każdym z oddzielnych włókien światłowodowych. Wszelkie zanieczyszczenia należy usunąć z włókien za pomocą nie strzępiącego się materiału. Przed usunięciem włókien z urządzenia przycinającego znawca może sprawdzić włókna, czy powierzchnie końcowe wszystkich włókien nadają się do zaakceptowania, to znaczy czy są gładkie przycięcia bez żadnych ostrzy. Do tego celu można użyć urządzenie do oglądania włókien opisane w opisie patentowym US nr 5.210.647. Jeżeli fachowiec jest zadowolony, że każde z włókien ma powierzchnię czołową nadającą się do zaakceptowania, włókna można wyjąć z urządzenia przycinającego. W korzystnym wykonaniu powierzchnie czołowe włókien są płaskie z ukośnie ściętym brzegiem (lub przynajmniej częściowo ukośnie ściętym), aby uzyskać zalety związane z takim kształtem końca włókna. Włókna mogą ewentualnie być przycięte tak, aby nadać im powierzchnię końcowąusytuowaną pod kątem, jak podano w opisie

174 885 patentowym US nr 5.048.908. Aby zmniejszyć do minimum straty wtrąceniowe, włókna powinny być wprowadzane tak, że orientacja usytuowanych pod kątem powierzchni końcowych jednego zestawu włókien (to znaczy we wtyku 12) stanowi uzupełnienie orientacji usytuowanych pod kątem powierzchni końcowych drugiego zestawu włókien (to znaczy gniazda 14).

Końcowy montaż wtyku 12 obejmuje proste operacje całkowitego wprowadzenia przygotowanych włókien w otwory 46 i przytrzymywanie ich na miejscu podczas wprowadzania żywicy epoksydowej lub innego odpowiedniego kleju w otwory 48. Końce włókien powinny kończyć się przy środkowej części rowków 36, to znaczy nie powinny one przebiegać wzdłuż całej krawędzi 38. Montaż gniazda 14 jest tylko nieco bardziej skomplikowany. Włókna 76 umieszcza się w korpusie 30 prowadnicy wraz z niewielką ilością kleju i pokrywę prowadnicy 32 powoli opuszcza się na miejsce, gdy włókna są ustawione zgodnie z odpowiednimi kanałami 82. Płytkę 24 i sprężynę 26 umieszcza się w obudowie 20 (operację tę można przeprowadzać w fabryce). Następnie prowadnicę 28 mocuje się do obudowy 20 gniazda przez wsuwanie progów 84 w szczeliny 86, jednakże przed przeprowadzeniem tej operacji obsługa powinna zadbać o utrzymanie końców włókien 76 pod płytką24 w styku z odpowiednimi rowkami 74. Po przymocowaniu prowadnicy 28 do obudowy 20 i właściwym umieszczeniu włókien 76 w rowkach 74 pokrywę 22 obudowy można zatrzasnąć na miejscu na obudowie 20.

Montaż złącza 10 jest równie łatwy. Gniazdo 14 montuje się na żądanej powierzchni za pomocą dowolnych, odpowiednich środków. Do montażu mogą być użyte czopy 88 na obudowie 20 gniazda podobnie jak czopy na konwencjonalnym wtyku RJ45 (chociaż wtyk 12 i gniazdo 14 korzystnie nie są kompatybilne ze standardem RJ45, aby wyeliminować możliwość pomyłki). W obudowie 20 można uformować inne konstrukcje dla zwykłego montażu. Ponadto kilka gniazd można zamontować w pojedynczym module w sposób podobnyjakpokazano w opisie patentowym US nr 4.290.664. Po zmontowaniu gniazda 14 połączenie zostaje wykonane przez zwykłe wprowadzenie wtyku 12 w otwór 54. Wtyk 12 jestrozłączalnie mocowany na gnieździe 14 przez zatrzask lub zacisk 90, który chwyta występ 92, znowu podobnie jak w złączu RJ45. Przed wprowadzeniem wtyku 14 pracownik powinien sprawdzić i oczyścić rowki 36 wtyku 14, jakrównież włókna umieszczone w nich. Jest to ułatwione przez obrócenie rdzenia 18 wtyku do położenia odsłoniętego.

Figura 2A przedstawia częściowe wprowadzenie wtyku, natomiast fig. 2B przedstawia pełne wprowadzenie. Na fig. 2A płytka 24 jest w swym zwolnionym położeniu rozciągniętym, ponieważ przednia krawędź 38 powierzchni 34 nie zetknęła się jeszcze z płytką 24. Po wprowadzeniu wtyku 12 krawędź 38 styka się z płytką 24 i popycha ją do położenia wycofanego, przedstawionego na fig. 2B. Gdy płytka 24 wycofuje się, końcówki włókien 76 zyskują ograniczoną swobodę ruchu i uginają się pod swym sprężystym naprężeniem w kierunku do wierzchołka rowków 36, opierając się wreszcie na końcach włókien trzymanych przez wtyk 12. Cała siła sprzężenia pomiędzy włóknami pochodzi od sprężystości (odkształcenia sprężystego) wygiętych łukowo włókien 76, które utrzymują ciągłe naprężenie ściskające pomiędzy końcami. Należy zauważyć, że inaczej niż w znanym złączu włókien części końcowe włókien (zarówno wtyku jak i gniazda) są luźno podparte i mogąporuszać się poprzecznie w rowkach 36, to znaczy nie' sązaciśnięte lub w inny sposób przymocowane do jakiejś powierzchni. Włókna te sąjednak spychane do wierzchołka rowków 36. Włókna 76 gniazda 14 są naturalnie tak spychane na skutek skośnego kąta podejścia do rowków, podczas gdy włókna trzymane przez wtyk 14 sąpodobnie spychane na skutek skośnego kąta wychodzenia z otworów 46, jak wspomniano powyżej. Pomaga to w zapewnieniu, żeby włókna nie ślizgały się ani nie wybrzuszały się.

Inne właściwości złącza 10 przedstawiono na fig. 3, na którym pokazano w powiększeniu szczegółowo przekrój z fig. 2A. Fig. 3 pokazuje koniec 94 włókna 76 spoczywający poza występem 96 utworzonym przez przedni koniec 98 płytki 24. Przez umieszczenie włókna 76 w taki sposób, koniec 94 nie drapie rowka 74, gdy płytka 24 jest wycofywana, przez co unika się zanieczyszczenia końca włókna, które mogłoby nastąpić, jeżeli w rowku zgromadzi się pył lub brud, W korzystnym wykonaniu występ 96 odchodzi od przedniego końca 98, aby zrobić miejsce dla ogranicznika światła 100 (omówiony poniżej), który w przeciwnym razie opierałby się' siłowo o

174 885 koniec 94 i ewentualnie uszkadzał go, jeżeli włókno 76 jest przedłużone poza koniec 98. Fachowcy zauważąjednak, że występ 96 nie musi mieć zagłębienia, to znaczy mógłby być zgodny z końcem 98, a koniec 94 włókna mógłby rozciągać się poza przedni koniec 98, gdyby nie było ogranicznika światła 100. Należy również zauważyć, że wierzchołek rowka 74 jest poprzecznie przemieszczony względem rowka 36 zapewniając, że włókna 76 łagodnie opuszcza się w rowek 36, gdy płytka 24 jest odwiedziona, to znaczy koniec 94 włókna 76 nie będzie wciskać się w przedni koniec 38 powierzchni 34.

Figura 3 pokazuje również, jak ukształtowany jest blok przy wewnętrznej ściance obudowy 20, by utworzyć ogranicznik światła 100, który jest usytuowany bezpośrednio przed końcem 94 włókna 76, kiedy płytka jest w swym położeniu wysuniętym. Jest to dodatkowe zabezpieczenie, ponieważ dzięki temu światło nie może wychodzić z obudowy 20. Jeśli zatem ktoś patrzy do wnętrza obudowy 20 poprzez otwór 54, podczas gdy na włóknachjest aktywny sygnał, osoba ta nie będzie narażona na światło laserowe wychodzące z włókien. Ogranicznik 100 nie musi być całkowicie nieprzezroczysty, ale korzystnie jest on niecałkowicie przezroczysty.

Wymiary różnych części składowych złącza 10 mogą się znacznie zmieniać w zależności od potrzebnego zastosowania. Podane poniżej przybliżone wymiary należy traktować jako przykładowe. Korpus 16 wtyku ma całkowitą długość 30 mm, szerokość 13 mm i grubość

6.5 mm. Rdzeń 18 wtyku ma długość 16 mm, szerokość 9 mm i grubość 6,5 mm. Rowki 36 w kształcie litery V mają długość 12 mm i maksymalną głębokość 2 mm, która odpowiednio mieści większość konwencjonalnych włókien światłowodowych. Wewnętrzny kąt rowków w kształcie litery V nie powinien być zbyt mały, ponieważ mogłoby to spowodować nadmierne tarcie z włóknami, ale nie powinien być również zbyt duży, ponieważ nie trzymałby wtedy właściwie prowadzonych włókien. Za dobry kompromis uważa się kąt wewnętrzny 90°. Prowadnica 28 gniazda 14 ma wymiary 25x10x5 mm. Przednia powierzchnia gniazda 14 (z otworem 54) ma wymiary 18 x 16 mm. Jej całkowita wysokość i głębokość wynoszą 28 mm i 31 mm. Płytka 24 ma wymiary 15 x 6 x 3,5 mm, ajej występy 58 dajądalsze 4 mm szerokości. Rowki 74 mająszerokość

1.5 mm.

Oprócz zapewnienia szybkiego i łatwego łączenia i rozłączania złącze 10 ma kilka innych zalet. Jakjuż poprzednio wspomniano, może ono być łatwo uprzednio zakończone zarówno w terenie jak i w fabryce. Nawetjeśli włókna 76 w gnieździe 14 nie kończą się dokładnie w żądanym miejscu pokazanym na fig. 3 (lub jeśli każde z włókien kończy się w nieco innych miejscach), nadal będzie jeszcze pełny styk pomiędzy włóknami w wykonanym połączeniu, ponieważ naprężenie sprężyste wygiętych włókien 76 zapewnia dobrą siłę styku. Inaczej mówiąc tolerancja względnych położeń pary włókien jest ułatwiona przez luz włókien 76 gniazda. Wtyk 14 jest również samoistnie zabezpieczony przed wyciągnięciem na skutek tego naprężenia włókien gniazda. Tolerancje nie sąrównież krytyczne w położeniu poprzecznym danej pary włókien, ponieważ rowki 36 w kształcie litery V służą do ustawiania włókien, a włókna te są spychane do wierzchołków rowków. W związku z tym należy zauważyć, że jedynym ważnym wskazaniem przy wytwarzaniu części składowych jest wykończenie powierzchni rowków 36 (to znaczy, by ścianki były gładkie, a kąt rowka dobrze określony), a wykończenie takie łatwo j est uzyskać przy stosowaniu standardowych sposobów kształtowania wtryskowego. Ponadto, ponieważ włókna 76 gniazda wchodzą w obudowę 20 pod skośnym kątem (do 90°), do montażu potrzebna jest bardzo niewielka głębokość. Ponadto sposoby montażu są kompatybilne ze sposobami montażu złączy RJ45. Wreszcie zmniejszona liczba części i fakt, że wszystkie części (za wyjątkiem sprężyny 26) mogą być kształtowane wtryskowo, przyczynia się do bardzo niskiego kosztu złącza. Kilka z tych zalet dotyczy faktu, że przedmiotowy wynalazek zapewnia wzajemne połączenie włókien bez konieczności zaciskania części końcowych tych włókien.

Chociaż wynalazek został opisany w odniesieniu do szczególnych przykładów realizacji, opis ten nie ogranicza wynalazku. Dla fachowców, po zapoznaniu się z opisem tego wynalazku oczywiste staną się różne modyfikacje ujawnionego przykładu realizacji, jak również alternatywne wykonania wynalazku. Przykładowo, chociaż na rysunkach przedstawiono tylko dwie pary włókien, złącze 10 może przyjąć praktycznie dowolną liczbę włókien (lub tylko pojedynczą

174 885 parę). Złącze hybrydowe mogłoby również łączyć rozwiązanie według wynalazku ze złączami elektrycznymi przy zastosowaniu styków miedzianych złącza RJ45. W każdej z powyższych modyfikacji wtyk i/lub gniazdo może być wyposażone w prowadnicę (polaryzacja mechaniczna) dla określonej konfiguracji połączenia. Wreszcie gniazdo 14 może mieścić krótkie włókna z odpowiednimi elementami łączącymi, podobnie jak w konstrukcji przedstawionej w opisie patentowym US nr 4.986.626. Tak więc, modyfikacje takie mogą być robione bez odchodzenia od ducha lub zakresu przedmiotowego wynalazku zdefiniowanego przez załączone zastrzeżenia patentowe.

Fig. 1B 28

174 885

Fig. 2A

16 68 i|4

46-^ A

174 885

Fig. 2B

174 885

Fig. 3

174 885

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 4,00 zł

Claims (11)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Złącze włókna optycznego do łączenia końca co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego z końcem co najmniej jednego drugiego włókna optycznego, zawierające wtyk mocujący pierwsze włókno optyczne i gniazdo mocujące drugie włókno optyczne, przy czym gniazdo posiada obudowę do przyjmowania wtyku, znamienne tym, że wewnątrz obudowy (20) umieszczona jest płytka (24) ustawiania włókien w linię, zaopatrzoną w co najmniej jeden rowek (74) przyjmujący włókno, w którym koniec pierwszego włókna optycznego jest ustawiany w linię z końcem drugiego włókna optycznego po wprowadzeniu wtyku (12) do gniazda (14), przy czym, gdy wtykjest wprowadzony do gniazda co najmniej jedno z włókien optycznych pierwsze lub drugie zostaje elastycznie odkształcone utrzymując ciągłe naprężenie ściskające pomiędzy końcem pierwszego włókna optycznego a końcem drugiego włókna optycznego.
2. 2. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że obudowa (20) gniazda (14) ma otwór (54), w którym przesuwnie montowanajest płytka (24) ustawiania włókien w linię, sprężyna (26), która odchyla płytkę (24) w kierunku otworu obudowy i prowadnica (28) włókna wprowadzająca co najmniej jedno pierwsze włókno optyczne do obudowy (20) umieszczając koniec co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego w co najmniej jednym rowku (74) przyjmującym włókno na płytce (24).
3. 3. Złącze według zastrz. 2, znamienne tym, że płytka (24) jest ruchoma w kierunku równoległym do co najmniej jednego rowka (74) przyjmującego włókno.
4. 4. Złącze według zastrz. 2, znamienne tym, że wnętrze obudowy (20) ma połączony z nią ogranicznik (100) światła, usytuowany pomiędzy co najmniej jednym rowkiem (74) przyjmującym włókno na płytce (24) a otworem obudowy (20).
5. 5. Złącze według zastrz. 2, znamienne tym, że prowadnica (28) włókna nakierowuje koniec co najmniej jednego pierwszego włókna optycznego ku płytce (24) pod kątem ukośnym w stosunku do co najmniej jednego rowka (74) przyjmującego włókno, zaginając je.
6. 6. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że płytka (24) ma występ (96), przy czym co najmniej jeden rowek (74) ustawiania włókien w linię na płytce (24) ma koniec (94) w sąsiedztwie występu (96), przy czym prowadnica (28) wprowadza co najmniej jedno pierwsze włókno optyczne tak, że koniec jego wystaje poza występ (96) co najmniej jednego rowka (74) przyjmującego włókno.
7. 7. Złącze według zastrz. 1, znamienne tym, że wtyk (12) ma korpus (16) o powierzchni (34), na której znajduje się co najmniej jeden rowek (36) przyjmujący włókno, mający sekcję pośrednią do przyjmowania końca co najmniej jednego drugiego włókna optycznego oraz ma rdzeń (18) do łączenia co najmniej części co najmniej jednego drugiego włókna optycznego z korpusem (16) wtyku.
8. 8. Złącze według zastrz. 7, znamienne tym, że przy co najmniej jednym rowku (36) przyjmującym włókno na powierzchni (34) korpusu (16) wtyku ma luz przy sekcji pośredniej co najmniej jednego rowka (36) przyjmującego włókno.
9. 9. Złącze według zastrz. 7, znamienne tym, że rdzeń (18) wtyku jest zawiasowo łączony z korpusem (16) wtyku i jest ruchomy pomiędzy pozycjąroboczą, w której co najmniej jedno drugie włókno optyczne leży w co najmniej jednym rowku (36) przyjmującym włókno na powierzchni (34) korpusu (16) wtyku a pozycją odsłoniętą, w której co najmniej jedno drugie włókno optyczne jest wyparte z co najmniej jednego rowka (36) przyjmującego włókno.
10. 10. Złącze według zastrz. 9, znamienne tym, że rdzeń (18) wtyku ma co najmniej jeden przewiercony przez niego otwór (46) przyjmujący co najmniej jedno drugie włókno optyczne, i gdy rdzeń (18) wtykujest w pozycji roboczej, wymienione co najmniej jedno drugie włókno optyczne wychodzi z co najmniej jednego przewierconego otworu (46) pod kątem ukośnym w sto174 885 sunku do wymienionego co najmniej jednego rowka (36), przyjmującego włókno na powierzchni (34) korpusu (16) wtyku.
11. 11. Złącze wedhig edstig. 10, znamiznne tym, że rdzeń (IZ) wty8u ma co naj mniej jeden otwór (48) połączony z co najmniej jednym wywierconym otworem (46).