ЗАЖИМ ДЛЯ СОЕДИНИТЕЛЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА, ИМЕЮЩИЙ ГИБКУЮ СТРУКТУРУ ДЛЯ ФИКСАЦИИ РАСПОЛОЖЕННЫХ В РЯД ВЫВОДОВ
CLAMP FOR OPTICAL FIBER CONNECTOR HAVING FLEXIBLE STRUCTURE FOR FIXING IN SERIES LOCATED TERMINALS

Уровень техники
1. Приоритет
Приоритет по данной заявке принадлежит предварительной заявке на патент США №61/620945, поданной 5 апреля 2012 года, которая полностью включена 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 волоконно-оптическим коннекторам, в частности, к соединительным муфтам в волоконно-оптических коннекторах.
3. Описание уровня техники
[0002] Существует много преимуществ передачи светового сигнала по оптоволоконным световодам и использование их многообразно. Одно- или многожильные оптоволоконные световоды могут использоваться просто для передачи видимого светового излучения к удаленным точкам. Комплексные телефонные и информационные коммуникационные системы могут передавать сложные специфические оптические сигналы. Эти устройства соединяют волокна встык (торец к торцу), что является одним из источников световых потерь. Точность выравнивания двух полированных торцов волокон необходима для того, чтобы гарантировать, что общие оптические потери в соединении волокон было равно или меньше чем установленные потери в оптических коннекторах для систем. Для одномодовых волокон телекоммуникационного класса это обычно соответствует точности выравнивания волоконных соединений меньше чем 1000 нм. Это значит, что при параллельном и одиночном соединении волокон, работающих при многогигабитных скоростях, компоненты, предназначенные для выравнивания волокон, должны собираться и производиться с субмикронной точностью.
[0003] В соединениях оптических волокон, волоконно-оптический коннектор завершает конец кабеля, который содержит одно или много волокон, и делает возможным более быстрое соединение и разъединение по сравнению со сращиванием. Коннекторы механически связывают и выравнивают сердцевины волокон таким образом, что свет может проходить насквозь «торец в торец». Лучшие коннекторы теряют очень мало света вследствие отражения или несоосности волокон. Коннекторы, как для соединения параллельных/мультиволоконных кабелей, так и для соединения моноволокон, работающих с мультигигабитной интенсивностью, должны быть скомпонованы из субкомпонентов, изготовленных с субмикронной точностью. Как бы ни были перспективны детали с такими уровнями точности, для того, чтобы результирующий конечный продукт был экономически целесообразен, он должен быть изготовлен полностью автоматизированным очень высокопроизводительным способом.
US Conec Ltd
[0004] Современные волоконно-оптические коннекторы не менялись конструктивно на протяжении многих лет. Основной соединительный элемент это коннектор в сборе. Фиг. 1 иллюстрирует пример волоконно-оптические коннектора 1400 для кабеля 1410, содержащего оптические волокна 1412, который промышленно внедрен компанией . Коннектор включает узел из компонентов, состоящий из соединительной муфты 1402, корпуса муфты 1404, кожух кабеля или чехол 1406, центрирующих направляющих штырей 1408 и других технических средств, имеющихся внутри или снаружи корпуса (например, муфта с компенсатором натяжения кабеля, кабельный зажим, пружина смещения, прокладка, и т.д.). Соединительная муфта 1402 и оконечные торцы волокон 1412 отполированы. Соединительная муфта 1402 в волоконно-оптическом коннекторе 1400 поджимается пружиной для обеспечения осевого смещения, чтобы прижать вместе полированные торцы волокон в двух коннекторах в конфигурации «торец к торцу». В большинстве случаев целью является установление физического контакта между соединяемыми волокнами для предотвращения световых потерь. Физический контакт исключает образование слоя воздуха между волокнами, который увеличивает потери, вносимые коннектором, и потери отражения. Адаптер, который не показан, необходим для безопасного соединения соединительных муфт двух коннекторов (корпус соединительной муфты 1404 каждого коннектора вставлен в адаптер).
US Conec Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corporation
[0005] Волоконно-оптический коннектор, показанный на Фиг. 1, выпускаемый компанией ., предположительно соответствует структуре, раскрытой в патенте США 5214730, права на который переданы . Как показано в патенте США 5214730, волоконно-оптический коннектор вмещает ленточный кабель с множеством отдельных оптических волокон и поддерживает определенное взаимное расположение отдельных волокон. Волоконно-оптический коннектор может быть соединен с другим волоконно-оптическим коннектором (например, с использованием адаптера) таким образом, чтобы выровнять множество отдельных световодов одного волоконно-оптического коннектора с множеством световодов другого волоконно-оптического коннектора.
US Conec Ltd
[0006] Соединительная муфта 1402 от . в целом выполнена в виде пластмассового блока, имеющего ряд сквозных отверстий завышенного размера, которые обеспечивают достаточный зазор для введения в блок концевых фрагментов оптических волокон 1412 и центрирующих штырей 1408. Соединительную муфту 1402 формируют прессованием полимерного пластика, который обычно усиливают стеклянными частицами. Чтобы вставить концевые фрагменты (замыкающие концы) многожильных оптических волокон 1412 через отверстия в блоке соединительной муфты 1402, защитную оболочку и буферный слой (смола) оптического волокна снимают, чтобы обнажить покрытие вблизи концевых фрагментов, и на покрытие наносят слой эпоксидной смолы. Концевые фрагменты оптических волокон затем продевают в отверстия завышенного размера в соединительной муфте. Концы оптических волокон 1412 надежно фиксируются в соединительной муфте 1402 после застывания эпоксидной смолы. Аналогично, центрирующие штыри 1408 остаются с эпоксидной смолой после установки в отверстия завышенного размера в соединительной муфте 1402, предназначенные для штырей.
[0007] Описанная выше соединительная муфта имеет несколько существенных недостатков. Конструкция, изготовленная методом литья под давлением, по существу не выдерживает допусков. Полимер не является жестким и деформируется, когда нагрузки (силы или моменты) приложены к волоконному кабелю или корпусу коннектора. Полимеры также восприимчивы к пластической деформации и термическому расширению/сжатию в течение долгого периода времени. Зазор в отверстиях завышенного размера в соединительной муфте оказывает дополнительное влияние на точность осевого выравнивания волокон "торец к торцу". Эпоксидная смола дает усадку в процессе отверждения, что приводит к деформации пластмассовой соединительной муфты. Далее, эпоксидная смола деформируется (ползет) с течением времени, приводя к поршневому движению или втягиванию концов оптического волокна (которые придавлены к концам присоединенных волокон) внутри отверстий в соединительной муфте при приложенном осевом смещении при подпружинивании в коннекторе. Это подвергает риску целостность поверхностного контакта торцов противоположных волокон. Эти и другие недостатки в результате вызывают низкую точность, недостаточную для современных применений оптического волокна. Вышеупомянутые недостатки являются еще более нежелательными для волоконно-оптических коннекторов высокой плотности, поддерживающих двумерные массивы оптических волокон. Осевое выравнивание волокон становится даже более критичным для двумерных массивов волокон.
[0008] В настоящее время общепринято, что волоконно-оптические коннекторы слишком дороги в производстве и характеристики надежности и потерь должны быть улучшены. Допустимое отклонение волоконно-оптических коннекторов должно быть уменьшено, и стоимость производства коннекторов должна быть снижена, если оптоволокно станет коммуникационной средой, предпочтительной для коротких расстояний и очень узкого круга приложений. Относительно широко распространенное и постоянно увеличивающееся использование оптоволокна в коммуникационных системах, при обработке данных и в других системах передачи сигналов породило спрос на адекватные и эффективные устройства терминалов для соединения волокон (кабелей) друг с другом
[0009] Следовательно, желательно разработать конструкцию нового волоконно-оптического коннектора и, в частности, новую конструкцию соединительной муфты, которая обеспечит низкие вносимые потери и низкие потери отражения, что обеспечит легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0010] Данное изобретение представляет соединительную муфту для волоконно-оптического коннектора, которая позволяет преодолеть многие недостатки известных конструкций соединительных муфт и волоконно-оптических коннекторов. Соединительная муфта в соответствии с настоящим изобретением представляет собой волоконно-оптический коннектор, что должно привести к низким вносимым потерям и низким потерям отражения, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами. В соответствии с данным изобретением, в соединительной муфте создают гибкую конструкцию, которая фиксирует центрирующие штыри, чтобы аккуратно и прецизионно разместить центрирующие штыри для выравнивания относительно другого комплементарного волоконно-оптического коннектора. Гибкая конструкция удерживает центрирующие штыри без зазора, таким образом, не требуется заполнения эпоксидной смолой любых зазоров между центрирующими штырями и несущей конструкцией. Гибкая конструкция задается структурой, которая способна к упругому изгибу (например, гибким элементом, заданным консольной структурой) в противоположность деформации сжатия (например, посадке с натягом или прессовой посадке между двумя граничащими поверхностями).
[0011] В одном из аспектов данного изобретения, гибкая конструкция задана, по крайней мере, гибким элементом в форме консольной конструкции, продленной со стороны соединительной муфты. Консольная конструкция, с или без комплементарного опорного элемента, определяет пространство, в котором центрирующий штырь может быть зафиксирован. В одном из вариантов, гибкий элемент задан одной или более прорезями на корпусе соединительной муфты для облегчения изгиба продленной консольной конструкции. Прорези могут быть нанесены внутри или снаружи соединительной муфты. Для создания гибкой фиксирующей конструкции могут быть предусмотрены две или более консольные конструкции. В одном из вариантов центрирующий штырь зажимают в пространстве, заданном гибкой конструкцией с контактом в 3-х или 4-х точках.
[0012] В одном из вариантов воплощения изобретения соединительная муфта включает две половинки муфты (полумуфты). По крайней мере, одна из полумуфт содержит канавки (выемки) для фиксации световодов. В соединительной муфте создают гибкую конструкцию, включающую гибкий элемент, по крайней мере, на одной из полумуфт.
[0013] В другом варианте соединительная муфта содержит вкладыш муфты с канавками (выемками) для фиксации световодов и рамка (остов) муфты, который фиксирует вкладыш муфты и центрирующие штыри. Гибкую конструкцию создают на рамке, которая фиксирует центрирующие штыри. В одном из вариантов вкладыш муфты содержит одну или более пластин (плат) с заданными на них канавками для волоконных световодов. Еще в одном варианте рамка (остов) муфты содержит переднюю (фронтальную) секцию рамки и заднюю секцию рамки. Передняя секция рамки присоединяется к передней части вкладыша муфты, и задняя секция рамки присоединяется к задней части вкладыша муфты для завершения конструкции соединительной муфты. Центрирующие штыри вставляются в гибкие конструкции, созданные на передней и задней секциях рамки. В другом варианте рамка (остов) может быть одной единой конструкцией, на которую устанавливают вкладыш муфты.
[0014] В другом варианте воплощения изобретения вкладыш муфты содержит смещенную структуру, обеспеченную канавками для оптических волокон по ее периметру. Еще в одном варианте, канавки для оптических волокон размещаются на более чем одной поверхности периметра смещенной структуры, которая может принимать оптические волокна более чем от одного оптоволоконного кабеля. Гибкая конструкция размещается на вкладыше муфты, которая удерживает центрирующие штыри. Рамка муфты имеет секцию, которая закрывает, по крайней мере, канавки для оптических волокон на вкладыше муфты. Еще в одном варианте рамка муфты содержит удлиненные плоские накладки, покрывающие канавки, размещенные на смещенной конструкции. Еще в одном варианте, рамка муфты охватывает периметр вкладыша муфты.
[0015] В другом аспекте данного изобретения заявляемые соединительные муфты прецизионно изготавливаются высокопроизводительными способами, такими как штамповка и экструзионное прессование.
[0016] В одном из вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты выполнен из металлического материала, который 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).
[0017] Соединительная муфта в соответствии с данным изобретением преодолевает многие недостатки уровня техники, позволяя создать волоконно-оптический коннектор, что ведет к низким вносимым потерям и низким потерям отражения, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительностью к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0018] Для более полного понимания сущности и преимуществ изобретения, а также предпочтительной области его использования, далее приведено подробное описание со ссылками на сопроводительные чертежи. На всех прилагаемых чертежах аналогичные (одинаковые или похожие) номера позиций обозначают аналогичные или подобные части.
[0019] Фиг. 1 иллюстрирует волоконно-оптический коннектор в соответствии с уровнем техники.
[0020] Фиг. 2 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения.
[0021] Фиг. 3 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 2.
[0022] Фиг. 4 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 2.
[0023] Фиг. 5 иллюстрирует вид в разрезе нижней части полумуфты в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.
[0024] Фиг. 6 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с другим вариантом данного изобретения.
[0025] Фиг. 7 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 6.
[0026] Фиг. 8 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0027] Фиг. 9 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 8.
[0028] Фиг. 10 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0029] Фиг. 11 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 10.
[0030] Фиг. 12 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0031] Фиг. 13 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 12.
[0032] Фиг. 14 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0033] Фиг. 15 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.
[0034] Фиг. 16 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.
[0035] Фиг. 17 иллюстрирует покомпонентное изображение волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.
[0036] Фиг. 18 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 14.
[0037] Фиг. 19 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора для варианта, представленного на Фиг. 14.
[0038] Фиг. 20 иллюстрирует вид с частичной сборкой другого варианта волоконно-оптического коннектора для варианта воплощения, представленного на Фиг. 14.
[0039] Фиг. 21 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0040] Фиг. 22 иллюстрирует вид с частичной сборкой волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.
[0041] Фиг. 23 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.
[0042] Фиг. 24 иллюстрирует вид сверху волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.
[0043] Фиг. 25 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 21.
[0044] Фиг. 26 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты в соответствии с другим вариантом воплощения данного изобретения.
[0045] Фиг. 27 иллюстрирует вид в перспективе вкладыша соединительной муфты в соответствии с еще одним вариантом воплощения данного изобретения.
[0046] Фиг. 28 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора в соответствии с еще одним новым вариантом воплощения данного изобретения.
[0047] Фиг. 29 иллюстрирует покомпонентный вид волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.
[0048] Фиг. 30 иллюстрирует вид с торца волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.
[0049] Фиг. 31 иллюстрирует вид сверху волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.
[0050] Фиг. 32 иллюстрирует вид сбоку волоконно-оптического коннектора, представленного на Фиг. 28.
ДЕТАЛЬНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0051] Данное изобретение описано ниже применительно к различным вариантам выполнения изобретения со ссылками на сопроводительные чертежи. Несмотря на то, что изобретение описано исходя из наилучших способов воплощения, позволяющих достичь поставленных целей, специалисты оценят по достоинству, что многие другие варианты и усовершенствования могут быть реализованы в рамках изобретения, без нарушения его духа и буквы.
[0052] Данное изобретение представляет собой соединительную муфту для волоконно-оптического коннектора, которая позволяет преодолеть многие недостатки предшествующих конструкций соединительных муфт и волоконно-оптических коннекторов. Соединительная муфта в соответствии с данным изобретением позволяет создать волоконно-оптический коннектор, что приводит к низким вносимым потерям и низким обратным потерям, обеспечивая легкость использования и высокую надежность с низкой чувствительность к окружающей среде, и которая может быть произведена с низкими затратами. В соответствии с настоящим изобретением, в соединительной муфте создают гибкую конструкцию, которая зажимает центрирующие штыри, чтобы надежно и прецизионно точно позиционировать центрирующие штыри для выравнивания с другим комплементарным (сопряженным) волоконно-оптическим коннектором. Гибкая конструкция фиксирует центрирующие штыри без зазора, таким образом, не требуется заполнение эпоксидной смолой любых зазоров между центрирующими штырями и несущей конструкцией. Гибкая конструкция задается структурой, которая способна к упругой деформации, предпочтительно к упругому изгибу (например, гибкий элемент, определенный как консольная структура) в противоположность деформации сжатия или растяжения (например, посадке с натягом или прессовой посадке между двумя граничащими поверхностями). В одном аспекте данного изобретения, гибкая конструкция задается, по крайней мере, гибким элементом в виде консольной конструкции, продленной со стороны соединительной муфты. Консольная конструкция с или без комплементарного опорного элемента определяет пространство, в котором центрирующий штырь может быть зафиксирован.
[0053] Фиг. 2 иллюстрирует вид в перспективе волоконно-оптического коннектора 10, имеющего блок из компонентов, включающих соединительную муфту 12 в соответствии с одним из вариантов воплощения данного изобретения. Кроме того, коннектор 10 включает корпус муфты 14 (показан пунктирными линиями), чехол (колпачок) для кабеля 16 (показан пунктирными линиями) и центрирующие (направляющие) штыри 18. Фиг. 2 является упрощенным изображением волоконно-оптического коннектора 10. Помимо соединительной муфты 12, которая структурирована в соответствии с настоящим изобретением, другие компоненты волоконно-оптического коннектора 10 могут включать компоненты, показанные на волоконно-оптическом блоке, приведенном на Фиг. 1 (например, соединительная муфта в соответствии с настоящим изобретением может быть обратносовместимой для использования в MTO/MPO волоконно-оптических коннекторах, как предложено US Conec Ltd.). Фиг. 3-4 иллюстрируют различные виды волоконно-оптического коннектора 10, на которых не показаны корпус соединительной муфты 14 и чехол кабеля (колпачок) 16 (для упрощения, при обсуждении и в иллюстрациях дальнейших вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты 14 и чехол кабеля (колпачок) не показаны).
[0054] В иллюстрируемых вариантах, соединительная муфта 12 включает первую и вторую полумуфты (половинки муфты) 12а и 12b. Как видно также из Фиг. 3, каждая полумуфта (12а, 12b) имеет в целом прямоугольную пластинчатую структуру. Полумуфта 12b имеет открытую структуру с рядом открытых канавок (выемок) 24, прецизионно сформированных на ней в плоскости для размещения световодов 20 оптоволоконного кабеля 22. (Несмотря на то, что иллюстрируется ленточный тип оптоволоконного кабеля, очевидно, что без нарушения духа и буквы данного изобретения вместо ленточного кабеля оптические волокна могут быть скручены в жгут в форме круглого оптоволоконного кабеля). Две полумуфты 12а и 12b соединяют таким образом, что полумуфта 12а покрывает канавки 24 в полумуфте 12b. В иллюстрируемом варианте двенадцать световодов 20 находятся внутри оболочки 27, образуя ленточный оптоволоконный кабель 22. Концевые фрагменты волокон (световодов) 20 оптоволоконного кабеля 22 расположены в ряду канавок 24 второй полумуфты 12b. Канавки 24 вмещают концевые фрагменты световодов 20 в оголенном виде без защитного буферного слоя и оболочки (При дальнейшем обсуждении размещения световодов в канавки муфты подразумевается, что концевые фрагменты световодов находятся в оголенном виде без защитного буферного слоя и оболочки.).
[0055] Как видно также из Фиг. 4, задние (хвостовые) участки (26а, 26b) полумуфт 12а и 12b тоньше, чем передние (фронтальные) участки (36а, 36b). Передние стороны задних участков (26а, 26b) вместе задают выемку (полость) 28 между ними, которая имеет такой размер, чтобы вместить и зажать оболочку 27 между полумуфтами 12а и 12b, когда они соединены вместе в конфигурации, показанной на Фиг. 2 и 4. Оболочка 27 плоского оптоволоконного кабеля 22 размещается (пригнана) внутри выемки 28, имеющей дополнительное пространство, чтобы вместить толщину оболочек (27а и 27b) и защитного буферного слоя вместе с внешними оболочками световодов 20 внутри оболочки 27. Задние участки (26а, 26b) вместе обеспечивают уменьшение деформации оптоволоконного кабеля 22. По крайней мере, передние участки (36а, 36b) полумуфт удерживаются в собранной конфигурации, например, с помощью лазерной сварки. В качестве альтернативы соединительная муфта может также включать втулку или трубчатую изоляцию (не показано) для удерживания передних участков (36а, 36b) полумуфт (12а, 12b) в собранной конфигурации.
[0056] Конфигурация рядов канавок более четко видна на виде с торца соединительной муфты 12, приведенном на Фиг. 3. В показанном варианте каждая канавка имеет в сечении практически U-образную форму с практически параллельными сторонами. Когда передние участки 36а и 36b полумуфт 12а и 12b стыкуются (соединяются), передний участок 36а первой полумуфты 12а полностью покрывает противолежащие канавки на переднем участке 36b второй полумуфты 12b.
D
D,
[0057] Глубина канавок 24 такова, что полностью вмещает световоды 20. В иллюстрируемом варианте глубина канавок равна, по крайней мере, (например, 125 мкм), диаметру оголенной части световодов, с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки, как принято здесь и далее. Так как глубина канавок практически равна плоское дно переднего участка 36а первой полумуфты 20а и 11
противолежащие канавки 24 вместе задают пространство, которое прецизионно позиционирует световоды 20.
[0058] Ширина продольного отверстия (щели), заданного между стенками вдоль, по крайней мере, части канавок, несколько уже, чем диаметр оголенных оптических волокон, чтобы обеспечить тугую посадку (например, посадку с натягом в 1 мкм) в отношении оголенных оптических волокон (оголенные участки с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки), что позволяет вставлять концевой участок оптического волокна 20 боком в продольное отверстие канавки и в то же время плотно удерживать оптическое волокно в канавке 24. Канавки 24 и ширина продольных отверстий и канавок имеют такую форму и размер, чтобы удерживать волокна без какого-либо зазора, позволяющего перемещаться волокнам 20 относительно канавок. Канавки 24 могут иметь закругленное дно, чтобы соответствовать внешней форме оптического волокна (как показано на рисунке), или плоское дно, или V-образную канавку (в результате между волокном и стенкой канавки образуется пустое пространство, которое можно заполнить дополнительным материалом, таким как эпоксидная смола, для герметизации, чтобы предотвратить попадание частиц, особенно в процессе механической полировки переднего торца соединительной муфты). Предпочтительно закругленное дно, так как это увеличивает поверхность контакта с волокном и обеспечивает более однородное упругое напряжение внутри волокна. Использование канавки для посадки с натягом контрастирует с запрессованной (отлитой) соединительной муфтой, показанной на Фиг. 1, у которой есть отверстие с допуском, превышающим диаметр оптического волокна. Следовательно, традиционное (известное из уровня техники) отверстие завышенного размера не контролирует положение оптического волокна.
[0059] Так как оптические волокна 20 полностью удерживаются в канавках 24, оптические волокна 20 позиционируются канавками 24а прецизионно точно между полумуфтами (12а, 12b). Положение и ориентация оптических волокон 20 определяются положением и параллельностью канавок 24. Соответственно, относительные расположения (например, интервал) оптических волокон 20 в полумуфтах (12а, 12b) прецизионно поддерживаются внутри соединительной муфты, например, для выравнивания с волокнами в противоположном волоконно-оптическом коннекторе (который имеет охватывающую структуру («мама») для введения центрирующих штырей 18). Не требуется комплементарной соединительной муфты для надежного и прецизионно точного позиционирования волокон внутри волоконно-оптического коннектора, поскольку такая комплементарная полумуфта не выполняет функцию какого-либо выравнивания или эффективной фиксации для позиционирования волокон 20 в полумуфте 12b. Однако, предусмотрена верхняя полумуфта 12а, которая служит крышкой для канавок 24, чтобы предотвратить случайное смещение оптических волокон 20.
[0060] В соответствии с данным изобретением, гибкую конструкцию создают на соединительной муфте 12 для прецизионно точного размещения центрирующих (выравнивающих) штырей 18 по отношению к канавкам 24 для волокна. Гибкая конструкция включает в себя гибкий элемент, созданный, по крайней мере, на одной из полумуфт (12а, 12b). В одном из вариантов воплощения изобретения гибкий элемент задан как одна или более прорезей, расположенных на соединительной муфте для облегчения изгиба удлиненной консольной структуры. Прорези могут быть нанесены на внешнюю или внутреннюю часть соединительной муфты.
[0061] На Фиг. 2-3 показаны прорези, нанесенные на внешнюю часть соединительной муфты 12. В частности, вблизи каждой боковой стороны 44 верхней полумуфты 12а создана продольная узкая прорезь 40 на верхней стороне полумуфты 12а, которая простирается от переднего участка 36а до заднего участка 26а. На виде с торца, приведенном на Фиг. 3, прорези 40 расположены вертикально по отношению к верхней внешней поверхности полумуфты 12а. Прорезь 40 уменьшает толщину верхней полумуфты 12а таким образом, что боковая часть 44 простирается от основной части 45 первой полумуфты 12а через консольное соединение (звено) 42 (т.е., боковые части 44 являются консольными структурами относительно основной части 45). На первой полумуфте 12а имеется скошенная поверхность 49а, обращенная к боковой части 44, и на второй полумуфте имеется скошенная поверхность 49b, обращенная к боковой части 44. Боковая часть 44, скошенная поверхность 49а и скошенная поверхность 49b вместе задают пространство 48 для прецизионно точного размещения центрирующего штыря 18 относительно оптических волокон 20 (т.е. приводит в результате к 3-х точечному контакту). При введении центрирующих штырей 18 в пространство 48 консольное соединение 42 эластично деформируется (изгибается), чтобы дать возможность боковой части 44 слегка переместиться наружу от основной части 45, таким образом обеспечивая внутреннее смещение для фиксации центрирующих штырей 18 скошенными поверхностями полумуфт.
[0062] Так как скошенные поверхности 49а и 49b являются ближайшими к канавкам 24 для волокон, эти скошенные поверхности по существу являются базовыми плоскостями (касательными плоскостями), которые могут быть прецизионно точно сформированы, в то время как консольные боковые элементы 44 могут иметь определенную гибкость в перемещении, не влияя на прецизионную точность базовых плоскостей. С другой стороны, канавки для волокон согласно раскрытому выше варианту воплощения изобретения прецизионно точно формируют высокопроизводительными способами, такими как штамповка и экструзионное прессование. Структуры поверхности компонентов соединительной муфты (т.е., полумуфт 12а и 12b) позволяют производить их, используя такие высокопроизводительные способы. Способ и устройство для прецизионной штамповки 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. Раскрытые в этом патенте способ и устройство для штамповки могут быть адаптированы к точной штамповке соединительных муфт согласно данному изобретению.
[0063] В одном из вариантов воплощения изобретения корпус соединительной муфты изготовлен из металлического материала, который может быть выбран таким образом, чтобы он обладал хорошей температурной стабильностью геометрических размеров (например, Инвар).
[0064] В другом варианте данного изобретения вторая полумуфта 12b имеет открытую структуру со сформированными на ней канавками для прецизионно точной фиксации (защелкивания), которые могут надежно удерживать оптические волокна без необходимости использования эпоксидной смолы или комплементарной прецизионной части. На Фиг. 5 показан разрез канавок 24 на переднем участке 36b второй полумуфты 12b.
[0065] Канавки 24b структурированы таким образом, чтобы надежно удерживать волокна 20 (оголенные участки с обнаженным покрытием, без защитного буферного слоя и оболочки) за счет отверстия, которое зажимает (защелкивает) волокна 20, например, за счет посадки с натягом (или прессовой посадки). Посадка с натягом гарантирует, что волокна 20 зафиксированы на месте и, соответственно, положение и ориентация волокон определяется размещением и параллельностью канавок 24. Использование посадки с натягом контрастирует со штампованной (отлитой) соединительной муфтой, показанной на Фиг. 1, которая имеет отверстие с допуском, превышающим диаметр оптического волокна. Следовательно, отверстие завышенного размера не контролирует положение оптического волокна.
[0066] В варианте, показанном на Фиг. 5, ширина W продольного отверстия 23 канавок 24 несколько уже, чем диаметр оптических волокон 20. В частности, отверстие 23 задается выступами 25, сформированными на противоположных продольных кромках продольного отверстия 23. Ширина W продольного отверстия 23 слегка уменьшена таким образом, чтобы концевые фрагменты оптических волокон можно было боком ввести в продольные отверстия 23 канавок при посадке с натягом. Величина натяга может устанавливаться технологическим процессом таким образом, чтобы укладка оптических волокон в канавки вызывала только эластичную деформацию или незначительную пластическую деформацию выступа. Канавки не должны пластически деформироваться, иначе это повлияет на точность позиционирования волокон.
[0067] В частности, чтобы присоединить оптические волокна 20 к переднему участку 36b полумуфты 12b, концевые фрагменты волокон 20 вдавливаются продольно в канавки 24 через продольные отверстия 23 с фиксирующим (защелкивающим) действием (т.е., не по оси канавок), с кончиками волокон 20, слегка выступающими за пределы торца переднего участка 36b. Ширина W продольных отверстий 23 и канавок 24 имеет такие размер и форму, чтобы плотно удерживать участок оптических волокон 20 в канавках 24 без какого-либо зазора, допускающего осевое и боковое смещения торцевых граней волокон относительно канавок с тем, чтобы гарантировать жесткий допуск для оптической связи между торцами двух примыкающих волокон. Эпоксидная смола не потребуется для фиксации оголенных участков оптоволокна в канавках при условии посадки с натягом вдоль сопрягаемых (соединяемых) поверхностей между волокнами 20 и канавками 24.
[0068] Вариант, показанный в Фиг. 5, иллюстрирует профиль поперечного сечения канавок 24, которые обычно прилегают к телу волокон 20. Волокно 20 надежно "защелкнуто" внутри канавки 24 выступами 25, прижимающими волокно 20 сверху ко дну и остальным частям канавки 24. В иллюстрируемом варианте воплощения изобретения показано, что стенка (боковая поверхность) волокна 20 прижата ко всей стенке канавки 24, за исключением участка вблизи отверстия 23. Это обеспечивает в значительной степени однородное давление по практически всему периметру волокна, что имеет меньшее влияние на оптические сигналы, передаваемые через волокно 20, вследствие изменения показателя преломления волокна или сердцевины под воздействием напряжений. Однако, совершенно очевидно, что в рамках данного изобретения форма канавок (выемок) в муфте может быть по-разному структурирована и иметь различные поперечные сечения, которые также обеспечат адекватную посадку с натягом для надежной фиксации волокон 20b в выемках 24b. Например, канавки могут иметь плоское или искривленное дно, изогнутые боковые стенки или плоские боковые стенки, перпендикулярные или слегка наклонные под некоторым углом к плоскому дну (например, V-образное дно), и направленные внутрь выступы, задающие продольный просвет канавки. Эти конфигурации канавок приведут в результате к появлению некоторого пространства (зазоров) между искривленными стенками волокон и плоскими или искривленными боковыми стенками канавок, но фиксирующее (защелкивающее) действие выступов 25 и/или вертикальных стенок канавок по отношению к волокну в любом случае не создаст зазоров, дающих возможность волокну двигаться внутри канавок. Свободные пространства могут быть заполнены дополнительным материалом, таким как эпоксидная смола, для герметизации, чтобы предотвратить захват частиц, особенно в процессе механической полировки торца муфты.
[0069] Так как волокно 20 полностью удерживается в канавке 24, и профиль канавки, такой как выступы 25 и дно канавки, определяют расположение волокна 20 внутри канавки, волокно 20 располагается с прецизионной точностью в муфте с помощью канавки. Соответственно, взаимные расположения (например, интервал) оптических волокон 20 в полумуфте 12b прецизионно поддерживается внутри муфты, например, для выравнивания с волокнами, расположенными в противолежащем оптоволоконном коннекторе (который имеет охватывающую структуру («мама») для введения центрирующих штырей 18).
[0070] Например, согласно одному из вариантов, не ограничивающему рамки изобретения, для оптических волокон 20b, изготовленных из кварца, имеющих диаметр 125 мкм, в соединительной муфте, изготовленной из Ковара (54% Fe, 29% Ni, 17% Co), длина канавок 24b может составлять 1-3 мм, диаметр или ширина (то есть, максимальный поперечный размер D) канавок 24b составляет 0.124 мм, и ширина W продольных отверстий 23 составляет 105 мкм. Боковые стенки канавки 23 наклонены внутрь по направлению к отверстию 23 под углом θ, составляющим приблизительно от 5 до 20 градусов по отношению к вертикальной касательной к волокну 20b. Обеспечиваемый натяг составляет примерно 1 мкм, подходящий для Ковара и кварца. Кварцевое стекло обладает высокой прочностью на сжатие такое, что оно выдерживает высокие контактные давления при посадке с натягом.
[0071] Для соединительной муфты, имеющей конструкции защелкивающих канавок в соответствии с Фиг. 5, не требуется никакой комплементарной муфты для надежного и прецизионно точного позиционирования волокон внутри волоконно-оптического коннектора. Даже если комплементарные полумуфты не выполняют функцию выравнивания или функцию эффективного удерживания волокон 20b в определенном положении в полумуфте 12b, и наоборот, наличие двух полумуфт 12а и 12b, каждая из которых имеет указанную выше конструкцию фиксации с помощью канавок, полумуфты 12а и 12b вместе образуют соединительную муфту 12, которая вмещает волокно с высокой плотностью размещения.
[0072] Из всего вышесказанного очевидно, что открытые каналы или канавки могут быть сформированы легче и точнее по сравнению с формированием сквозных отверстий в блоке пластиковой муфты, известном из уровня техники, таком как коннектор, показанный на Фиг. 1. В одном варианте воплощения изобретения канавки первоначально формируют (например, прецизионной штамповкой), затем просветы канавок сужают, например, штамповкой или продавливанием верхней поверхности корпуса муфты с тем, чтобы продавить материал двух противолежащих кромок просвета внутрь просвета канавки для формирования выступа, или лазерной обработкой, чтобы расплавить материал в углах просвета, и расплавленный материал потек бы внутрь просвета канавки для формирования выступа. В другом варианте воплощения изобретения защелкивающие канавки могут быть прецизионно сформированы с помощью экструзионного прессования. Более подробная информация относительно формирования фиксирующих канавок, приведенных на Фиг. 5, высокопроизводительным способом приведена в заявке на патент США №13/440,970, поданной 05 апреля 2012, права на которую были переданы правообладателю данного изобретения. Эта заявка полностью включена в данную заявку в виде ссылки.
[0073] В варианте, показанном на Фиг. 2-4, для каждого центрирующего штыря 18, гибкая конструкция включает один гибкий элемент, обеспечивая 3-х точечный контакт (вид в разрезе) между центрирующими штырями и полумуфтами. Фиг. 6 и Фиг. 7 иллюстрируют альтернативный вариант, в котором гибкая конструкция включает два гибких элемента, обеспечивая 4-х точечный контакт между центрирующими штырями и полумуфтами. За исключением соединительной муфты, общее строение волоконно-оптического коннектора 110 в этом варианте подобно строению волоконно-оптического коннектора 10 в варианте на Фиг. 2-4. Волоконно-оптический коннектор 110 включает соединительную муфту 112, содержащую две полумуфты 112а и 112b, корпус соединительной муфты и колпачок (чехол кабеля) (подобно тем, которые показаны на Фиг. 2, но не показаны на рисунке для простоты). Полумуфты (112а, 112b) обеспечиваются канавками 24 для фиксации оптических волокон 20. Общее строение канавок 24 для волокон подобно строению канавок на Фиг. 2 (или альтернативный вариант на Рис. 5).
[0074] По сравнению с предыдущим вариантом воплощения изобретения, создаются дополнительные прорези на внешней стороне второй (нижней) полумуфты 112b. А именно, около каждой боковой стороны 144а первой полумуфты 112а на внешней верхней стороне полумуфты 112а создана продольная узкая прорезь 140а, которая проходит от переднего участка 136а к заднему участку 126а полумуфты 112а. Кроме того, около каждой боковой стороны 144b второй полумуфты 112b, снаружи нижней стороны полумуфты 112b создана продольная узкая прорезь 140b, которая проходит от переднего участка 136b к заднему участку 126b полумуфты 112b. На виде с торца Фиг. 7 прорези 140а и 140b сделаны вертикалью к внешним поверхностям полумуфт 112а и 112b. Конструктивные соображения и назначение прорезей (140а, 140b) подобны назначению прорезей 40 в предыдущем варианте. В частности, прорези (140а, 140b) уменьшают толщину верхней и второй полумуфт (112а, 112b) таким образом, что боковые части (144а, 144b) продолжаются от частей оснований (145а, 145b) первой и второй полумуфт (112а, 112b) через консольные перемычки (соединение) (142а, 142b) (то есть, боковые части (144а, 144b) являются консольными конструкциями по отношению к основным частям (145а, 145b). В этом варианте скошенные (наклонные) поверхности 149а и 150а задаются V-образной канавкой 160, созданной между прорезью 140а и боковой частью 144а в первой полумуфте 112а, и скошенные (наклонные) поверхности 149b и 150b задаются V-образной канавкой 162, созданной между прорезью 140b и боковой частью 144b во второй полумуфте 112b. V-образные канавки (160, 162) проходят через полумуфты (112а, 112b) от передних участков (136а, 136b) к задним участкам (126а, 126b). В каждой области центрирующего штыря скошенные поверхности 149а, 149b, 150а и 150b вместе задают пространство 148 для прецизионно точного размещения центрирующего штыря 18 относительно световодов 20 (то есть, приводит в результате к 4-х точечному контакту). При введении центрирующего штыря 18 в пространство 148, консольные перемычки (142а, 142b) эластично деформируются, чтобы дать возможность боковым частям (144а, 144b) немного сместиться наружу в направлении от частей оснований (145а, 145b), тем самым обеспечивая внутреннее смещение для фиксации центрирующих штырей 18 между скошенными поверхностями полумуфт (112а, 112b).
[0075] Так как скошенные поверхности 149а и 149b являются ближайшими к канавкам для волокон 24, эти скошенные поверхности являются по существу ссылочными плоскостями, которые могут быть прецизионно точно сформированы, в то время как для консольных боковых частей (144а, 144b) допускается некоторая гибкость в перемещении, не оказывающая влияние на прецизионные ссылочные плоскости.
[0076] В двух предыдущих вариантах на Фиг. 2-7, прорези создаются на внешних поверхностях полумуфт. Как показано на Фиг. 8 и Фиг. 9, в качестве альтернативы, прорези могут быть созданы на внутренних поверхностях полумуфт. Фиг. 8 и 9 демонстрируют вариант волоконно-оптического коннектора 210, в котором гибкая конструкция включает два гибких элемента, которые задаются прорезями (240а, 240b), созданными на внутренних поверхностях полумуфт (212а, 212b), обеспечивая 4-х точечный контакт между центрирующими штырями и полумуфтами. За исключением соединительной муфты, общее строение волоконно-оптического коннектора 210 в этом варианте подобно строению волоконно-оптического коннектора 110 в варианте на Фиг. 6-7. Волоконно-оптический коннектор 210 включает соединительную муфту 212, содержащую две соединительные полумуфты 212а и 212b, корпус соединительной муфты и колпачок (чехол кабеля) (подобно тем, которые показаны на Фиг. 2, но не показаны на рисунке для простоты). Полумуфты (212а, 212b) обеспечиваются канавками 24 для фиксации световодов 20. Общее строение канавок для волокон 24 подобно строению канавок на Фиг. 2 (или альтернативный вариант на Фиг. 5).
[0077] По сравнению с предыдущим вариантом воплощения изобретения на Фиг. 6-7, прорези создаются на внутренних или на обращенных друг к другу поверхностях первой и второй полумуфт (212а, 212b). А именно, около каждой боковой стороны 244а первой полумуфты 212а, продольная узкая прорезь 240а создается на внутренней нижней стороне полумуфты 212а, которая проходит от переднего участка 236а к заднему участку 226а верхней полумуфты 212а. Кроме того, около каждой боковой стороны 244b второй полумуфты 212b, продольная узкая прорезь 240b создается на внутренней верхней поверхности нижней полумуфты 212b, которая проходит от переднего участка 236а к заднему участку 226b полумуфты 212b. На виде с торца Фиг. 9 прорези 240а и 240b сделаны вертикально к внутренним поверхностям полумуфт 212а и 212b. Скошенные зажимающие штырь поверхности 249а, 249b, 250а, 250b, задаются V-образными канавками (260а, 260b) созданными на полумуфтах (212а, 212b), подобны скошенным поверхностям 149а, 149b, 150а и 150b в предыдущем варианте. Внутренние прорези (240а, 240b) проходят от нижней части V-образных канавок (260а, 260b) внутрь полумуфт (212а, 212b). Конструктивные соображения и назначение прорезей (240а, 240b) подобны назначению прорезей 40 и 140 в предыдущих вариантах воплощения изобретения. В частности, прорези (240а, 240b) уменьшают толщину верхней и второй полумуфт (212а, 212b) таким образом, что, боковые части (244а, 244b) соединяются с частями оснований (245а, 245b) первой и второй полумуфт (212а, 212b) через консольные перемычки (242а, 242b) (то есть, боковые части (244а, 244b) являются консольными конструкциями по отношению к частям оснований (245а, 245b). В каждой области центрирующего штыря скошенные поверхности 249а, 249b, 250а и 250b вместе задают пространство 248 для прецизионно точного позиционирования центрирующего штыря 18 относительно световодов 20 (то есть, приводит в результате к 4-х точечному контакту). При введении центрирующего штыря 18 в пространство 248, консольные перемычки (242а, 242b) эластично деформируются, чтобы дать возможность боковым частям (244а, 244b) немного сместиться наружу в направлении от основных частей (245а, 245b), тем самым обеспечивая внутреннее смещение для фиксации центрирующих штырей 18 между скошенными поверхностями полумуфт (212а, 212b).
[0078] Фиг. 10 и 11 иллюстрируют альтернативный вариант волоконно-оптического коннектора, в котором гибкая конструкция является модификацией варианта на Фиг. 8 и 9. За исключением соединительной муфты, общее строение волоконно-оптического коннектора 310 в этом варианте подобно строению волоконно-оптического коннектора 210 в варианте на Фиг. 8-9. Волоконно-оптический коннектор 310 включает соединительную муфту 312, содержащую две полумуфты 312а и 312b, корпус соединительной муфты и колпачок (чехол кабеля) (подобно тем, которые показаны на Фиг. 2, но не показаны на рисунке для простоты). Полумуфты (312а, 312b) содержат канавки 24 для фиксации световодов 20. Общее строение канавок для волокна 24 подобно строению канавок на Фиг. 9. По сравнению с Фиг. 9, отличие в варианте на Фиг. 11 заключается в том, что внутренние прорези 340а и 340b выполняются под углом к внутренним поверхностям полумуфт 312а и 312b, как показано на виде с торца на Фиг. 11, вместо того, чтобы быть вертикальными по отношению к внутренним поверхностям полумуфт, как в случае, показанном на Фиг. 9.
[0079] Фиг. 12 и 13 иллюстрируют альтернативный вариант воплощения изобретения волоконно-оптического коннектора 410. В этом варианте, вместо прорезей, определяющих гибкий элемент в полумуфтах, гибкий элемент определяется консольной балкой (перемычкой), расположенной над отверстием в полумуфте. За исключением соединительной муфты, общее строение волоконно-оптического коннектора 410 в этом варианте подобно строению волоконно-оптического коннектора 10 в варианте на Фиг. 2-4. Волоконно-оптический коннектор 410 включает соединительную муфту 412, содержащую две полумуфты 412а и 412b, корпус соединительной муфты и колпачок (чехол кабеля) (подобно тем, которые показаны на Фиг. 2, но не показаны на рисунке для простоты). Полумуфта 412 содержит канавки 24 для фиксации световодов 20. Общее строение канавок для волокна 24 подобно строению канавок на Фиг. 3.
[0080] В этом варианте гибкая конструкция задается гибким элементом, который включает консольную перемычку 442, расположенную выше отверстия 440, созданного в нижней (второй) полумуфте 412b. Фиксирующие штырь скошенные поверхности 249, заданные V-образной канавкой 460, создаются на первой полумуфте 412а. Канавка с дном прямоугольной формы или прямоугольный канал 462 создается на поверхности второй полумуфты 412b, задавая поверхность гибкого элемента 450. V-образные канавки 460 и канавки прямоугольной формы 462 простираются через полумуфты (412а, 412b) от передних участков (436а, 436b) к задним участкам (426а, 426b). В каждой области центрирующего штыря скошенные поверхности 449 и поверхность гибкого элемента 450 вместе задают пространство 448 для прецизионно точного позиционирования центрирующего штыря 18 относительно световодов 20. Поверхность гибкого элемента 450 над перемычкой 442 и скошенные поверхности 449 задают 3-х точечный контакт для центрирующего штыря 18. V-образная канавка 460 обеспечивает точное относительное размещение (позиционирование) центрирующего штыря. Перемычка 442 может эластично деформироваться (немного прогибаться) вниз в сторону пространства 440. При введении центрирующего штыря 18 в пространство 448, перемычка 442 эластично деформируется (прогибается) немного вниз и в пространство 440, тем самым обеспечивая направленное вверх смещение, чтобы прижать центрирующие штыри 18 к скошенным поверхностям V-образной канавки 460 в первой полумуфте 412а.
[0081] В варианте воплощения изобретения, показанном на Фиг. 13, гибкие конструкции для центрирующих штырей 18 задаются комбинацией V-образной канавки, созданной на одной полумуфте, и канавки прямоугольной формы, созданной на другой полумуфте. V-образная канавка 460 может быть прецизионно точно сформирована (например, прецизионной штамповкой), а глубина канавки прямоугольной формы 462 может быть прецизионно точно сформирована без требования точности к формированию стенок канавки прямоугольной формы 462. Отклонения в поперечном размере канавки прямоугольной формы 462 не влияют на выравнивание штырей. Когда передние участки (436а, 436b) соединяют вместе, комбинация точно заданных скошенных поверхностей 459 V-образной канавки 460 и точная глубина поверхности гибкого элемента 450 в канавке прямоугольной формы 462 надежно и точно позиционируют центрирующие штыри 18.
[0082] В то время как V-образные канавки 460 создаются на первой полумуфте 412а, и консольная перемычка (прямоугольный канал 462 и отверстие 440) создается на второй полумуфте 412b, совершенно очевидно, что в рамках данного изобретения, чтобы создать V-образную канавку и консольную перемычку в каждой полумуфте (не показаны). В альтернативном варианте воплощения изобретения (не показан), полумуфты могут быть сделаны более симметричными. Вместо только одной полумуфты с канавкой для световодов, каждая полумуфта может быть структурирована с передней секцией, имеющей полукруглые цилиндрические канавки для фиксации световодов. Гибкая конструкция для фиксации центрирующих штырей может также быть сделана симметричной. Симметричные полумуфты облегчили бы управление запасами идентичных компонентов. Однако, полумуфты не должны быть идентичными до тех пор, пока они способны быть соединенными вместе для фиксации световодов 20.
[0083] Фиг. 14-18 иллюстрируют другой вариант воплощения изобретения волоконно-оптического коннектора 510. В этом варианте соединительная муфта 590 включат в себя вкладыш муфты 512 с канавками 24 для фиксации световодов 20, и рамку муфты 552, которая удерживает вкладыш муфты 512 и центрирующие штыри 18. В показанном варианте воплощения изобретения вкладыш муфты 512 содержит нижнюю плату муфты 512а без канавок для световодов и верхнюю плату муфты 512b с канавками для световодов, заданными на этом основании (очень похожие на соединительные муфты 12а и 12b, или 412а и 412b, и т.д.). Вкладыш муфты 512 в этом варианте напоминает соединительные муфты в более ранних вариантах, здесь вкладыши муфты 512 структурируются таким образом, чтобы зажать световоды 20 и волоконно-оптический кабель 20 подобным образом как в ранее описанных вариантах. Рамка муфты 552 содержит переднюю секцию рамки 555а и заднюю секцию рамки 555b. В иллюстрируемом варианте секции рамки 555а и 555b совместно используют подобные конструкции. Чтобы завершить конструкцию соединительной муфты, передние участки (536а, 536b) плат муфты (512а, 512b) соединяют и вставляют в проем 565а в переднем участке рамки муфты 555а. а тыльные стороны (526а, 526b) плат муфты (512а, 512b) вставляют в проем 565b в тыльном участке корпуса муфты 555b.
[0084] Гибкая конструкция зажима штырей создается на рамке муфты 552, которая фиксирует центрирующие штыри 18. А именно, гибкие элементы создаются в передней секции рамки муфты 555а и тыльной секции рамки муфты 555b. Как показано на Фиг. 15, гибкая конструкция подобна гибкой конструкции с прорезями внутри соединительной муфты 212, показанной на Фиг. 9, за исключением того, что каждая секция рамки муфты (555а, 555b) является единой или монолитной структурой и в этом варианте канавки для световодов не создаются. Получающаяся в результате гибкая конструкция напоминает Сообразную форму, имеющую открытую узкую щель 570. Зажимающие штырь скошенные поверхности 549а, 549b, 550а, 550b, задаются V-образными канавками (560а, 560b) созданными в секциях рамки муфты (555а, 555b) подобно скошенным поверхностям 249а, 249b, 250а и 250b в ранее описанном варианте. Внутренние прорези (540а, 540b) проходят от нижней части V-образных канавок (560а, 560b) внутрь секций корпуса муфты (555, 556). Конструктивные соображения и назначение прорезей (540а, 540b) подобны прорезям 40, 140 и 240 для соединительных муфт, описанных в более ранних вариантах. В частности, прорези (540а, 540b) уменьшают толщину секций рамки муфты (555а, 555b) таким образом, что боковые части (544а, 544b) соединяются с основными частями (545а, 545b) секций рамки муфты (555а, 555b) через консольные перемычки (542а, 542b) (то есть, боковые части (544а, 544b) являются консольными конструкциями по отношению к частям оснований (545а, 545b)). В районе каждого центрирующего штыря скошенные поверхности (549а и 550а, и 549b и 550b) вместе задают пространство (548а, 548b) для прецизионно точного позиционирования центрирующего штыря 18 относительно световодов 20 (то есть, в результате получается 4-х точечный контакт). Центрирующие штыри вставляются в гибкие конструкции, предусмотренные на передней и задней секциях рамки муфты (555а, 555b). При вводе центрирующего штыря 18 в пространство (548а, 548b), консольные перемычки (542а, 542b) эластично деформируются, чтобы дать возможность боковым частям (элементам) (544а, 544b) немного сместиться (отогнуться) наружу от частей основания (545а, 545b), таким образом обеспечивая направленное внутрь смещение для фиксации центрирующих штырей 18 между скошенными поверхностями секций рамки муфты (555а, 555b). В иллюстрируемом варианте, каждая из плат муфты (512а, 512b) включает бортик (выступ, полка) (575а, 575b), простирающийся от каждой стороны, на котором предусмотрен паз (576а, 576b). Когда платы муфты (512а, 512b) соединяются вместе, пазы (576а, 576b) образуют направляющие отверстия для ввода центрирующих штырей от передней секции рамки муфты 555а к тыльной секции рамки муфты 555b.
[0085] Фиг. 19 и 20 иллюстрируют альтернативные варианты воплощения изобретения, в которых рамка муфты может быть одной единой конструкцией, на которую опирается вставка муфты. В варианте на Фиг. 19 волоконно-оптический коннектор 610 включает соединительную муфту 690, которая содержит рамку 652 и вкладыш муфты 612, который содержит платы муфты (612а, 612b). Платы муфты вместе формируют общий плоский трубчатый профиль, который может быть вставлен через проемы 665а и 665b в передней и задней секциях рамки муфты 655а и 655b. В этом варианте воплощения изобретения рамка 652 является единой деталью, включающей переднюю и заднюю секции рамки муфты (655а, 655b), соединенные мостиком (перемычкой) 680. Мостик (перемычка) 680 может простираться (размещаться) между передней и задней секциями рамки муфты по всей ширине рамки 652.
[0086] В варианте воплощения изобретении на Фиг. 20 волоконно-оптический коннектор 610' включает соединительную муфту 690', которая содержит рамку муфты 652' и аналогичный (подобный) вкладыш муфты 612, который содержит платы муфты (612а, 612b). Платы муфты вместе формируют в целом плоский трубчатый профиль, который может быть вставлен через проем 665 в рамке 652'. В отличие от предыдущего варианта, вся рамка муфты 652' является одной секцией. Предусматривается аналогичная гибкая конструкция, которая простирается от передней до задней стороны рамки 652'. Рамка муфты 652' обеспечивается гибкими конструкциями, подобными тем, которые 23
были раскрыты в предыдущем варианте.
[0087] Фиг. 21-25 иллюстрируют другой вариант воплощения изобретения волоконно-оптического коннектора 710. Он содержит соединительную муфту 790, которая включает рамку муфты 752 и вкладыш муфты 712, которая содержит структуру разрыва (напоминающий форму "кость собаки") снабженную канавками 24 для световодов по ее периметру. Как показано на Фиг. 25, штырь (выступ) 777 простирается от центра вкладыша муфты 712 к основанию рамки 755. В иллюстрируемом варианте канавки для волокна (24а, 24b) создаются на противоположных поверхностях на периметре структуры разрыва, которая может разместить световоды (20а, 20b) от двух волоконно-оптических кабелей (22а, 22b).
[0088] Как показано на Фиг. 23, гибкая конструкция предусматривается на двух концах вкладыша муфты 712, которая поддерживает центрирующие штыри 18. В частности гибкая конструкция включает С-образный гибкий элемент, с пальцеобразными выступами 744, располагающимися вокруг центрирующих штырей 18 от элемента основания 745. Пальцеобразные выступы 744 способны изгибаться на гибких элемента 742 при введении штырей. В этом варианте гибкая конструкция обеспечивает по существу многоточечный контакт на центрирующем штыре, обеспечивая его частичное круговое открытие (раскрытие) 798, заданное в гибкой конструкции.
[0089] У рамки муфты 752 есть плоские покрывающие элементы 780, которые простираются от основания 755 рамки муфты 752. Покрывающие элементы 780 закрывают, по крайней мере, канавки для волокон (724а, 724b) на вкладыше муфты 712. Покрывающие элементы 780 и канавки (724а, 724b) напоминают часть основания муфты 45 и канавки 24 для соединительной муфты 12, обсуждавшейся в связи с Фиг. 3. Подобные соображения применяются здесь для данного варианта воплощения изобретения касательно обеспечения прецизионной фиксации световодов (22а, 22b), используя канавки (24а, 24b). В частности, канавки (724а, 724b) могут иметь такое же строение, как канавки 24 на поверхности полумуфты 12b в варианте на Фиг. 3, или канавки в вариантах на Фиг. 5.
[0090] Как показано на Фиг. 22, для того, чтобы присоединить вкладыш муфты 712 к рамке муфты 752, оболочки (27а, 27b) световодов (22а, 22b) вставляются через пространство 728 между покрывными элементами 780 в основании рамки 755. Оголенные световоды (20а, 20b) вставляются в канавки (24а, 24b) на вкладыше муфты 712. Оболочки (27а, 27b) опираются (кладутся) на выступ 777 позади вкладыша муфты 712, и вкладыш муфты 712 вставляется в пространство 728 между двумя покрывными элементами 780, чтобы завершить конструкцию соединительной муфты, проиллюстрированной на Фиг. 21.
[0091] Фиг. 26 и 27 иллюстрируют модификации гибких конструкций для вкладышей муфт по сравнению с вкладышем муфты, показанной на Фиг. 25. На Фиг. 26 гибкая конструкция 744' подобна гибкой конструкции на соединительной муфте 12, показанной на Фиг. 3, за исключением того, что вкладыш рамки 712' является монолитной конструкцией и обеспечивается канавками для световодов на поверхностях по периметру вкладыша муфты 712' данном варианте воплощения изобретения. Получающаяся в результате гибкая конструкция 744' напоминает C-образную конструкцию с открывающейся прорезью 770. Подобные конструктивные соображения и цели применимы к настоящему варианту воплощения изобретения. Этот вариант обеспечивает по существу 3-х точечный контакт на центрирующем штыре внутри отверстия 799 (две скошенных поверхности и внутренняя поверхность пальцеобразного выступа 742').
[0092] На Фиг. 27 гибкая конструкция 744ʺ напоминает конструкцию, показанную на Фиг. 25, за исключением того, что V-образные канавки 760 создаются вместо круглых желобков на Фиг. 25, а небольшая прорезь 795 создается на одной линии с прорезью 770, которая облегчает сгибание пальцеобразных выступов 742ʺ. Этот вариант обеспечивает 4-х точечный контакта внутри отверстия 797.
[0093] В другом варианте воплощения изобретения рамка муфты окружает периметр вкладыша муфты. Фиг. 28-32 иллюстрируют волоконно-оптический коннектор высокой плотности в соответствии с дальнейшим вариантом данного изобретения. В этом варианте волоконно-оптический коннектор 810 включает единственную деталь соединительной муфты 812, рамку 852, корпус соединительной муфты и колпачок (чехол кабеля) (подобно тем, которые показаны на Фиг. 2, но не показаны на рисунке для простоты). В этом варианте воплощения изобретения соединительная муфта 812 сконфигурирована таким образом, чтобы выровнять концы световодов (20а, 20b) ленточных кабелей (22а, 22b) в два ряда в двух параллельных плоскостях. Световоды 20а и 20b поочередно протягивают от разных волоконно-оптических кабелей 22а и 22b. Как показано на Фиг. 30, концевые участки световодов 20а первого волоконно-оптического кабеля 22а укладываются в канавки 824а, созданные на верхней поверхности по периметру соединительной муфты 812, а концевые участки световодов 20b второго волоконно-оптического кабеля 22b укладываются в канавки 824b, созданные на нижней поверхности по периметру соединительной муфты 812. Канавки (824а, 824b) могут иметь такую же структуру, как канавки 24 на поверхностях полумуфт 12b в варианте на Фиг. 3, или канавки в вариантах на Фиг. 5.
[0094] Каждая канавка (824а, 824b) полностью вмещает соответствующий световод (20а, 20b). У рамки 852 есть внутренние плоские участки (850а, 850b), обращенные к канавкам (824а, 824b), когда соединительная муфта 812 вставляется в рамку 852. Плоские участки (850а, 850b) полностью покрывают канавки (824а, 824b). Учитывая, что световоды (20а, 20b) полностью утоплены в канавках (824а, 824b), световоды (20а, 20b) позиционируются прецизионно точно в полумуфтах (12а, 12b) канавками (824а, 824b). Расположение и ориентация световодов (20а, 20b) определяются размещением и параллельностью канавок (824а, 824b). Соответственно, относительное размещение (например, интервал, разрядка) световодов (20а, 20b) в полумуфтах (12а, 12b) прецизионно точно обеспечивается внутри соединительной муфты, например, для выравнивания (юстировки) со световодами на противоположном волоконно-оптическом коннекторе (у которого есть розеточная структура для приема центрирующих штырей 18). Не требуется комплементарной соединительной муфты или рамки для надежного и прецизионно точного позиционирования волокон внутри волоконно-оптического коннектора 810. Даже если рамка 852 не служит каким-либо функциям выравнивания или эффективной фиксации для надежного позиционирования световодов (20а, 20b) в соединительной муфте 812, тем не менее, рамка 852 служит для покрытия канавок (824а, 824b), чтобы предотвратить случайное смещение световодов.
[0095] Оболочки (27а, 27b) волоконно-оптических кабелей (22а, 22b) вставляют через отверстия (проемы) в опоре снижающей деформацию 856, и удерживаются на выступе 858. У выступа 858 есть упор 860, направленный к центру проема 862 в соединительной муфте 812. Центрирующие штыри 18 вставляются в отверстия 864 предусмотренные в соединительной муфте 812 и входят в отверстия 866, предусмотренные в опоре снижающей деформацию 856. Отверстия 864 задаются прорезью 868, созданной на каждой кромке соединительной муфты 812. Толщина материала, по крайней мере одного выступа 870, задающего прорезь, делается тоньше для облегчения сгибания выступа 870. Гибкий элемент сформирован таким образом, что задает гибкую конструкцию, которая зажимает центрирующие штыри для надежного и точного размещения центрирующих штырей для выравнивания при подсоединении к другому комплементарному волоконно-оптическому коннектору.
[0096] В то время как рамка 852, как показано, окружает периметр соединительной муфты 812 в иллюстрируемом варианте воплощения изобретения, рамка может быть структурирована таким образом, чтобы покрыть канавки (824а, 824b), без охватывания периметра соединительной муфты 812. Например, рамка может быть структурирована таким образом, чтобы быть частичным кольцом (например, С-образная форма), как показано на виде с торца на Фиг. 30, вместо полного кольца (не показана). Либо, рамка 852 может быть изъята, а опора 856 может быть снабжена двумя удлиненными плоскими пальцеобразными выступами, покрывающими канавки (824а, 824b) на верхней и нижней поверхностях соединительной муфты 812 (не показанно).
[0097] Как упоминалось в предыдущих вариантах воплощения изобретения, соединительная муфта 812, рамка 852 и/или опора 856 могу быть сделаны из металла и формироваться высокопроизводительной штамповкой и/или экструзионными способами..
[0098] Структура соединительной муфты высокой плотности является предметом отдельной заявки на патент США, которая была подана одновременно с данной заявкой (номер поверенного 1125/240) Эта заявка во всей своей полноте включена в данную заявку в виде ссылки
[0099] Для вышеописанных вариантов воплощения изобретения соединительные муфты могут быть сделаны из металлического материала, который 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). Другая особенность данного изобретения заключается в том, что патентоспособные соединительные муфты прецизионно точно формируются высокопроизводительными способами, такими как штамповка и экструзионное прессование.
[00100] Соединительная муфта согласно данному изобретению преодолевает многие недостатки существующего уровня техники. Гибкая зажимающая конструкция дает возможность вставлять центрирующие штыри в отверстия без зазора, таким образом, не требуется, чтобы эпоксидная смола заполнила любой зазор между отверстиями и центрирующими штырями. Не имея зазор между канавками в соединительной муфте и световодами и центрирующими штырями, что иначе привело бы к перемещениям частей относительно друг друга, центрирующие штыри и световоды могут более точно размещаться друг относительно друга. Расстояние между световодами и штырями может лучше контролироваться при изменениях в условиях окружающей среды, например, так соединительная муфта может иметь больше отклонений в размерах, не влияя при этом на определенные допуски юстировки (выравнивания). Волоконно-оптический коннектор, созданный таким образом, приводит к низким вносимым потерям и низким потерям отражения. Конфигурация соединительной муфты также позволяет облегчить присоединение концевых участков световодов к соединительным муфтам, по сравнению с продеванием (протаскиванием) световодов, покрытых эпоксидной смолой, через отверстия в муфтах существующего уровня техники. Без использования эпоксидной смолы, старение/ползучесть эпоксидного материала не влияет на надежность волоконно-оптического коннектора. Выбирая соответствующие материалы для соединительной муфты, производительность волоконно-оптического коннектора менее чувствительна к температурным колебаниям. Открытая структура соединительной муфты предоставляет сама по себе большие возможности по использованию процессов массового производства, таких как штамповка и экструзионное прессование, которые являются дешевыми и высокопроизводительными методами.
[00101] Несмотря на то, что изобретение описано исходя из предпочтительных вариантов воплощения, для специалистов 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.