УЗЕЛ СОЕДИНЕНИЯ ВОЛОКОННО-ОПТИЧЕСКОГО КАБЕЛЯ С КОННЕКТОРОМ, ИМЕЮЩИЙ СРЕДСТВО ФИКСАЦИИ ВОЛОКНА
UNIT OF CONNECTION OF FIBRE-OPTIC CABLE WITH CONNECTOR HAVING FIBRE LOCKING MEANS

Область техники
Изобретение в целом относится к системам волоконно-оптической связи, в частности к креплению одного или нескольких волокон в волоконно-оптическом кабеле, используемом в системах волоконно-оптической связи.
Предшествующий уровень техники
Волоконно-оптические системы связи получают все большее распространение отчасти потому, что поставщики услуг хотят предоставлять клиентам возможности связи с высокой пропускной способностью (например, информации и речевых сигналов). В волоконно-оптических системах связи используются сети волоконно-оптических кабелей для передачи больших объемов информации и голосовых сигналов на относительно большие расстояния. Важной частью большинства волоконно-оптических систем связи являются оптические коннекторы. Оптические коннекторы позволяют осуществлять быстрое оптическое соединение двух световодов без необходимости их сращивания. Оптические коннекторы могут использоваться для оптического соединения двух отрезков оптического волокна. Оптические коннекторы также могут использоваться для подсоединения отрезков оптического волокна к пассивному и активному оборудованию.
Типичный оптический коннектор содержит узел наконечника, установленный на дальнем конце корпуса коннектора. Для смещения узла наконечника в сторону дальнего конца корпуса коннектора используется пружина. Фиксация концевой части по меньшей мере одного оптического волокна обеспечивается наконечником (для фиксации концов нескольких оптических волокон используется многожильные наконечники). На дальней торцевой поверхности наконечника расположен заполированный торец оптического волокна. При соединении двух оптических коннекторов дальние торцевые поверхности наконечников упираются друг в друга и смещаются в сторону соответствующих корпусов коннекторов, преодолевая воздействие соответствующих пружин. При соединении оптических коннекторов их соответствующие световоды выравниваются по оси таким образом, что торцы оптоволокон располагаются строго напротив друг друга. Таким образом, оптический сигнал может быть передан из одного световода в другой через указанные выровненные торцевые поверхности световодов. Во многих типах оптических коннекторов выравнивание двух оптических коннекторов осуществляется с помощью переходника.
Оптический коннектор часто крепится к концу соответствующего волоконно-оптического кабеля путем фиксации силовых элементов конструкции кабеля на корпусе коннектора. Такую фиксацию обычно осуществляют с помощью обычных методов, например обжатием или приклеиванием. Фиксация силовых элементов конструкции кабеля на корпусе коннектора является выгодной, поскольку она обеспечивает передачу воздействующих на кабель растягивающих нагрузок от силовых элементов непосредственно на корпус разъема. Таким образом, растягивающая нагрузка не передается на узел наконечника оптического коннектора. Если бы растягивающая нагрузка воздействовала на узел наконечника, она могла бы вызвать его смещение в осевом направлении с преодолением действия смещающей пружины, и при этом могло бы происходить оптическое разъединение одного коннектора с соответствующим сочлененным коннектором. Оптические коннекторы описанного выше типа могут быть отнесены к устойчивым на разрыв коннекторам.
Раскрытие изобретения
Одним из аспектов настоящего изобретения является средство крепления по меньшей мере одного световода к по меньшей мере одному силовому элементу кабеля и оболочке кабеля, обеспечивающее надежность соединения и надежные оптические характеристики.
В частности, объектом изобретения является узел соединения волоконно-оптического кабеля с коннектором. В состав этого узла входят оптический коннектор с узлом наконечника, один или несколько световодов, заключенных в кабельную оболочку, и средство фиксации. Оптический коннектор содержит корпус, имеющий дальнюю и ближнюю стороны, узел наконечника, включающий в себя наконечник и пружину. Дальняя торцевая поверхность наконечника расположена на дальней стороне корпуса коннектора. Между дальней и ближней сторонами корпуса коннектора установлена пружина. Пружина смещает наконечник по направлению к дальней стороне корпуса коннектора. Наконечник установлен с возможностью смещаться в осевом направлении относительно оптического коннектора из своего дальнего положения в ближнее положение. Дальнее и ближнее положения наконечника определяют величину осевого смещения. Перемещение наконечника из дальнего положения в сторону ближнего положения происходит с преодолением усилия пружины. Волоконно-оптический кабель содержит по меньшей мере один силовой элемент, обеспечивающий повышение стойкости волоконно-оптического кабеля к воздействию растягивающей нагрузки. Указанный по меньшей мере один силовой элемент прикреплен к корпусу коннектора рядом с ближней стороной его корпуса. По каналу оптического коннектора от ближней стороны его корпуса к наконечнику проходит по меньшей мере один световод. Дальняя часть этого по меньшей мере одного световода заделана в наконечнике. Для крепления указанного по меньшей мере одного световода к по меньшей мере одной кабельной оболочке и к по меньшей мере одному силовому элементу имеется средство фиксации.
Дополнительные особенности настоящего изобретения будут изложены в дальнейшем описании. Эти особенности могут быть использованы как по отдельности, так и в комбинации. Следует иметь в виду, что как приведенное выше общее описание, так и дальнейшее подробное описание изобретения приводятся в качестве примера и являются лишь объясняющими и никоим образом не ограничивают широкий круг изобретательских концепций, на которых основываются раскрываемые здесь варианты осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
На фиг.1 схематично показан один из вариантов выполнения волоконно-оптического кабеля и оптического коннектора согласно настоящему изобретению, вид в разрезе;
на фиг.2 - волоконно-оптический кабель с открытым окном согласно изобретению, вид сверху;
на фиг.3 - волоконно-оптический кабель, показанный на фиг.2, вид в перспективе в разрезе;
на фиг.4 - другой вариант выполнения волоконно-оптического кабеля с открытым окном согласно изобретению, вид сверху;
на фиг.5 - волоконно-оптический кабель, показанный на фиг.4, вид в перспективе в разрезе;
на фиг.6 - еще один вариант выполнения волоконно-оптического кабеля с открытым окном согласно изобретению, вид сверху;
на фиг.7 - волоконно-оптический кабель, показанный на фиг.6, вид в перспективе в разрезе.
Варианты осуществления изобретения
На фиг.1 показан первый оптический коннектор 20, соединенный с волоконно-оптическим кабелем 46 и образующий с ним узел 100 соединения в соответствии с настоящим изобретением. Оптический коннектор 20 включает в себя корпус 32, проходящий от дальней стороны 22 до ближней стороны 24 оптического коннектора 20. Оптический коннектор 20 содержит также узел 26 наконечника, установленный рядом с дальней стороной 22 корпуса 32 коннектора. Узел 26 наконечника содержит наконечник 28, гнездо и пружину 31. Узел 26 наконечника установлен, по меньшей мере частично, внутри оптического коннектора 20. Ближняя сторона 24 оптического коннектора 20 служит для размещения, фиксации и защиты волоконно-оптического кабеля 46 от натяжения и изгиба.
Волоконно-оптический кабель 46 содержит кабельную оболочку 48, которая окружает по меньшей мере один световод 50, закрепленный с помощью средства 51 фиксации. Волоконно-оптический кабель 46 содержит также по меньшей мере один силовой элемент 52, образованный одной или несколькими несущими жилами (например, усиливающими волокнами типа арамидной или кевларовой нити). В некоторых вариантах осуществления изобретения средство 51 фиксации представляет собой любое подходящее устройство, систему или механизм крепления по меньшей мере одного световода 50 либо непосредственно к по меньшей мере одному силовому элементу 52, либо косвенным образом к этому по меньшей мере одному силовому элементу 52 с помощью промежуточной структуры, такой как кабельная оболочка 48. Соответственно, средство 51 фиксации обеспечивает крепление по меньшей мере одного световода 50 к по меньшей мере одному силовому элементу 52. В альтернативном варианте осуществления изобретения средство 51 фиксации представляет собой любое подходящее устройство, систему или механизм для крепления по меньшей мере одного световода 50 к кабельной оболочке 48.
Например, в месте, где установлено средство 51 фиксации, это средство фиксации предотвращает относительное осевое смещение между по меньшей мере одним силовым элементом 52 и по меньшей мере одним световодом 50. В некоторых вариантах осуществления изобретения, когда по меньшей мере один световод 50 косвенно прикреплен к по меньшей мере одному силовому элементу 52 с помощью средства 51 фиксации, это средство 51 фиксации в месте, где оно установлено, предотвращает осевое смещение между по меньшей мере одним световодом 50, по меньшей мере одним силовым элементом 52 и промежуточной структурой. Соответственно, средство 51 фиксации обеспечивает надежное соединение и надежные оптические характеристики. Предпочтительно средство 51 фиксации устанавливается в месте крепления световода, расположение которого по длине отличается от расположения места сращивания оптических волокон.
На фиг.1-5 показаны варианты выполнения волоконно-оптического кабеля 46. На фиг.1 представлен вариант выполнения волоконно-оптического кабеля 46 с четырьмя световодами 50. В соответствии с изобретением может использоваться любое количество световодов (оптических волокон), например 1, 4, 8, 12 и т.д. Волоконно-оптический кабель 46 содержит также по меньшей мере один силовой элемент 52, образованный одной или несколькими несущими жилами (например, усиливающими волокнами типа арамидной или кевларовой нити). На фиг.1 показан вариант осуществления изобретения с двумя силовыми элементами 52. Следует отметить, что может использоваться любое количество силовых элементов, например 1, 2, 3, 4 и т.д. В некоторых не показанных на чертежах вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один силовой элемент 52 может представлять собой усиливающий слой, расположенный вокруг одного световода 50. По меньшей мере один световод 50 по длине волоконно-оптического кабеля 46 проходит через открытое пространство, а по длине оптического коннектора 20 - по волоконному каналу. Дальний конец по меньшей мере одного световода 50 закреплен в наконечнике 28. Более подробную информацию по волоконно-оптическому кабелю можно найти в заявке США №12/607,748, поданной 10 октября 2009 г., которая в полном объеме включена в настоящее описание в качестве ссылки.
Оптический коннектор 20 выполнен таким образом, чтобы его можно было механически соединять с аналогичным оптическим коннектором с помощью переходника. Более подробную информацию по переходнику можно найти в документе US 5214730, включенном в настоящее описание в своем полном объеме в качестве ссылки.
Как показано на фиг.1, наконечник 28 узла 26 наконечника имеет дальнюю и ближнюю торцевые поверхности. Дальняя торцевая поверхность наконечника 28 расположена снаружи от дальней стороны 22 корпуса 32 коннектора, а ближняя торцевая поверхность - внутри корпуса 32 коннектора. Когда корпус 32 коннектора находится в собранном состоянии, показанном на фиг.1, гнездо наконечника и пружина 31 находятся между дальней и ближней сторонами 22 и 24 корпуса 32 коннектора. При такой конструкции пружина 31 обеспечивает смещение наконечника 28 по направлению к дальней стороне корпуса 32 коннектора. Соответственно, наконечник 28 может перемещаться в осевом направлении относительно оптического коннектора 20 из своего дальнего положения в ближнее положение. Дальнее и ближнее положения наконечника определяют величину осевого смещения AD. Таким образом, перемещение наконечника 28 из дальнего положения в ближнее происходит с преодолением смещающего действия пружины 31. При соединении двух оптических коннекторов 20 дальние торцевые поверхности их наконечников 28 упираются друг в друга, и происходит их смещение в сторону соответствующих корпусов 32 с преодолением при этом смещающего воздействия соответствующих пружин 31. Это смещение происходит в осевом направлении вдоль центральных осей сочлененных оптических коннекторов 20.
По меньшей мере один силовой элемент 52 повышает стойкость волоконно-оптического кабеля 46 к воздействию растягивающей нагрузки. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления изобретения по меньшей мере один силовой элемент 52, помимо повышения стойкости волоконно-оптического кабеля 46 к воздействию растягивающей нагрузки, обеспечивает отделение по меньшей мере одного световода 50 от кабельной оболочки 48. Например, между по меньшей мере одним оптическим волокном 50 и кабельной оболочкой 48 может быть расположен по меньшей мере один силовой элемент 52. По меньшей мере один силовой элемент 52 может быть прикреплен к кабельной оболочке 48. В других случаях по меньшей мере один силовой элемент 52 не прикреплен к кабельной оболочке 48 и может скользить внутри этой оболочки 48. Более подробную информацию по силовым элементам можно найти в заявке US 2009/0297104, поданной 28 мая 2009 г. и в полном объеме включенной в настоящее описание в качестве ссылки.
Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления изобретения средство 51 фиксации представляет собой любое подходящее устройство, систему или механизм крепления по меньшей мере одного световода 50 к по меньшей мере одному силовому элементу 52. Например, средство 51 фиксации может крепить по меньшей мере один световод 50 к по меньшей мере одному силовому элементу 52 либо непосредственно, либо косвенным образом с помощью промежуточной структуры. В одном из вариантов осуществления изобретения, когда по меньшей мере один силовой элемент 52 крепится к кабельной оболочке 48, средство 51 фиксации крепит по меньшей мере один световод 50 к кабельной оболочке 48 и/или к силовому элементу 52. В другом варианте, когда по меньшей мере один силовой элемент 52 не прикреплен к кабельной оболочке 48, средство 51 фиксации крепит по меньшей мере один световод 50 к по меньшей мере одному силовому элементу 52. Как указано выше, средство 51 фиксации может представлять собой любое подходящее устройство, систему или механизм для крепления по меньшей мере одного световода 50 к кабельной оболочке 48.
Как показано на фиг.1, по меньшей мере один световод 50 проходит через волоконный канал по всей длине оптического коннектора 20. Например, по меньшей мере один световод 50 проходит через корпус 32 коннектора и через наконечник 28. В некоторых случаях часть по меньшей мере одного световода 50, проходящего от наконечника 28 через оптический коннектор 20 к заключенной в оболочку части волоконно-оптического кабеля 46, содержит центральную часть, оболочку и один или несколько защитных слоев. В некоторых случаях часть по меньшей мере одного световода 50, проходящего через наконечник 28, содержит центральную часть и оболочку.
Оптический коннектор 20 является устойчивым на растяжение разъемом, в котором по меньшей мере один силовой элемент 52 волоконно-оптического кабеля 46 прикреплен к корпусу 32 коннектора, в результате чего на наконечник 26 не передаются растягивающие нагрузки. Вследствие такой конфигурации смещение наконечника 28 внутрь корпуса 32 коннектора приводит к вдавливанию (смещению) по меньшей мере одного световода 50 внутрь корпуса 32 и оболочки 48 волоконно-оптического кабеля 46. В описанном варианте осуществления изобретения наконечник 28 в процессе соединения может смещаться внутрь корпуса коннектора в осевом направлении на максимальное расстояние AD. Смещение AD в осевом направлении создает избыток длины световода, величина которого равна расстоянию осевого смещения AD.
По меньшей мере один световод 50 также может быть подверженным влиянию и/или смещаться в результате осевого растяжения, вытягивания, сжатия, укорачивания и/или скручивания оболочки 48 волоконно-оптического кабеля 46.
Без средства 51 фиксации осевое удлинение оболочки 48 может привести к передаче напряжения на один или несколько световодов 50, в результате чего наконечник 28 может втянуться в корпус коннектора, преодолевая действие пружины 31. При втягивании внутрь наконечника 28 может быть нарушено эффективное оптическое соединение с другим оптическим коннектором. В случае многожильного наконечника втягивающее усилие, передаваемое световодами 50 на наконечник 28, может легко преодолеть усилие пружины 31 без превышения предела прочности на разрыв отдельных световодов 50. При отсутствии средства 51 фиксации осевое сжатие/укорочение оболочки 48 вследствие изменения температуры или скручивания кабеля может привести к увеличению длины оптического волокна внутри разъема 20, вызывая тем самым микроизгиб световодов 50 и искажение сигнала.
Описанные выше нежелательные смещения наконечника 28 и по меньшей мере одного световода могут быть уменьшены или предотвращены средством 51 фиксации согласно настоящему изобретению. Описанное средство 51 фиксации позволяет создать узел 100 соединения волоконно-оптического кабеля с коннектором, обеспечивающий более надежное соединение и более надежные оптические характеристики, чем использовавшиеся ранее узлы соединения волоконно-оптических кабелей коннектором, в которых не использовалось такое средство фиксации.
Как указано выше, в качестве средства 51 фиксации может использоваться любое подходящее устройство, система или механизм крепления по меньшей мере одного световода 50 в волоконно-оптическом кабеле 46. Средство 51 фиксации предотвращает передачу осевых нагрузок по меньшей мере одним световодом 50 в любом направлении на средство 51 фиксации. Предотвращение передачи осевых нагрузок предупреждает любое смещение световода в открытом пространстве волоконно-оптического кабеля 46 на дальний конец по меньшей мере одного световода 50, закрепленного в наконечнике 28. Предотвращение передачи нагрузки также предотвращает передачу через средство 51 фиксации смещения по меньшей мере одного световода 50, вызванного любым осевым смещением наконечника 28.
Расположение средства 51 фиксации в волоконно-оптическом кабеле 46 ограничено заданным расстоянием D от ближней стороны 24 корпуса 32 коннектора. Расстояние D является достаточным для компенсации допустимых макроизгибов по меньшей мере одного световода 50 из-за смещения наконечника 28 на величины осевого смещения AD. Кроме того, диаметр волоконно-оптического кабеля 46 является достаточно большим для компенсации избыточной длины по меньшей мере одного световода 50, соответствующей осевому смещению наконечника 28, для компенсации макроизгиба по меньшей мере одного световода 50.
Например, заданное расстояние D может отмериваться от оптического коннектора 20, если в нем имеется пространство для размещения оптических волокон (см., например, оптический коннектор, раскрытый в заявке US 13/420,286 «Оптический коннектор», претендующей на приоритет относительно предварительной патентной заявки США с номером патентного реестра 02316.3202USP2, и относительно заявки с регистрационным номером No. 61/510,711 с совпадающей датой подачи, которые включены здесь в виде ссылки во всей своей полноте). Однако если в оптическом коннекторе 20 нет пространства для размещения оптических волокон, заданное расстояние D предпочтительно откладывается на самом волоконно-оптическом кабеле, чтобы компенсировать приемлемый макроизгиб по меньшей мере одного световода 50 вследствие осевого смещения AD наконечника 28. В некоторых случаях заданное расстояние D составляет приблизительно от 5 дюймов (12,7 см) до 3 футов (91,44 см). В некоторых случаях заданное расстояние D может составлять приблизительно от 6 дюймов (15,24 см) до 1,5 футов (45,72 см). В других случаях заданное расстояние D может составлять приблизительно от 1 фута (30,48 см) до 2 футов (60,96 см) или приблизительно более 1 фута (30,48 см). В других случаях заданное расстояние D составляет приблизительно от 1,5 дюймов (45,72 см) до 2,5 футов (76,20 см).
В качестве средства 51 фиксации может использоваться клей, отверждаемое вещество, и/или закрепляющее вещество, такое как эпоксидная смола. securing medium Клей вводят с помощью иглы сквозь кабельную оболочку 48 в открытое пространство волоконно-оптического кабеля 46. В других вариантах осуществления изобретения кабельную оболочку 48 разрезают, в результате чего образуется открытое окно 60, через которое наносят клей на по меньшей мере один световод 50. В этих случаях открытое окно 60 может быть загерметизировано с помощью термоусадочной пленки, которой покрывают кабельную оболочку 48.
В других вариантах осуществления изобретения средство 51 фиксации представляет собой постоянно деформированную область кабельной оболочки 48, деформирование которой было произведено с помощью горячего пресса с целью фиксации по меньшей мере одного световода 50 внутри волоконно-оптического кабеля 46. В других вариантах осуществления изобретения в качестве средства 51 фиксации может использоваться термоусадочная пленка или гофр, накладываемый на кабельную оболочку 48, чтобы сжать ее и зафиксировать на месте по меньшей мере один световод 50 внутри волоконно-оптического кабеля 46.
В некоторых вариантах осуществления изобретения средство 51 фиксации включает в себя фиксирующее устройство, такое как зажим или замок, прикрепленный к внутренней стороне оболочки 48. Такое фиксирующее устройство может быть размещено, по меньшей мере частично, внутри волоконно-оптического кабеля 46 через открытое окно 60 в оболочке 48. Фиксирующее устройство представляет собой твердотельную структуру, такую как зажим, расположенную, по меньшей мере частично, внутри оболочки 48 и удерживающую по меньшей мере одно оптическое волокно на месте относительно по меньшей мере одного силового элемента 52. Фиксирующее устройство может содержать отжимающий элемент и/или один или несколько зубцов 54, фиксирующих на месте зажим или гофр в открытом пространстве волоконно-оптического кабеля 46. Зубцы 54 предотвращают осевое смещение фиксирующего устройства относительно по меньшей мере одного силового элемента 52. В некоторых вариантах осуществления изобретения в средстве 51 фиксации в дополнение к фиксирующему устройству используется клей. Фиксирующие устройства могут содержать приемники (например, каналы, отверстия, карманы, и т.д.) для размещения световодов 50. Для фиксации световодов 50 в указанных приемниках может использоваться клей. Как указано выше, в некоторых вариантах осуществления изобретения герметизация открытого окна 60 производится с помощью слоя термоусаживающегося материала, нанесенного вокруг волоконно-оптического кабеля 46.
На фиг.2, 4, и 6 показаны на виде сверху различные варианты выполнения волоконно-оптического кабеля 46 с открытым окном 60, а на фиг.3, 5 и 7, соответственно, показано то же в перспективе в поперечном разрезе. Как показано на фиг.2, 4 и 6, в открытом окне 60 волоконно-оптического кабеля 46 установлено средство 51 фиксации. На фиг.2, 4, и 6 показаны различные средства 51 фиксации, которые более наглядно представлены на фиг.3, 5, и 7. Например, фиксирующие устройства, показанные на фиг.3, 5 и 7, имеют различные варианты выполнения зажима с одним или несколькими зубцами 54. Зубцы 54 встроены в промежуточную структуру, такую как кабельная оболочка 48, и/или по меньшей мере один силовой элемент 52 с целью фиксации зажима в открытом пространстве внутри волоконно-оптического кабеля 46. В некоторых вариантах осуществления изобретения зажим также содержит отжимающий элемент. В некоторых вариантах осуществления отжимающий элемент зажимает один или несколько зубцов 54 в промежуточной структуре и/или в по меньшей мере одном силовом элементе 52. В других вариантах осуществления изобретения в средстве 51 фиксации также используется клей для фиксации по меньшей мере одного световода 50 внутри волоконно-оптического кабеля.
Например, зажим, показанный на фиг.2 и 3, имеет открытую часть 56, открывающуюся в сторону открытого окна 60, и пять зубцов 54, встроенных в кабельную оболочку 48.
Зажим, показанный на фиг.4 и 5, имеет открытую часть 56, открывающуюся в сторону, противоположную открытому окну 60, и четыре зубца 54, встроенных в кабельную оболочку 48. Зажим, показанный на Фиг.4 и 5, содержит также отжимающий элемент. Этот отжимающий элемент является неотъемлемой частью зажима и смещает или заталкивает изогнутые концы 55 и зубцы 54 внутрь кабельной оболочки 48.
Зажим, показанный на фиг.6 и 7, имеет открытую часть 56, открывающуюся в сторону открытого окна 60, и два зубца 54, встроенных в кабельную оболочку 48. Зажим, показанный на фиг.6 и 7, также содержит отжимающий элемент для фиксации зажима и зубцов 54 в кабельной оболочке 48. Кроме того, этот зажим, показанный на фиг.6 и 7, содержит две лапки или отгибаемые пластинки 58 для фиксации зажима в требуемом положении внутри кабельной оболочки 48.
Возможны и другие изменения и модификации, очевидные специалистам в данной области техники, которые охватываются сущностью и объемом настоящего изобретения и определяются его формулой. Несмотря на то, что в целях раскрытия сущности настоящего изобретения выше были описаны различные варианты его осуществления, могут быть сделаны и другие различные изменения и модификации, находящиеся в пределах объема данного изобретения.