[go: up one dir, main page]

RU2807289C1 - Contact optical connector with extended isolated beam - Google Patents

Contact optical connector with extended isolated beam Download PDF

Info

Publication number
RU2807289C1
RU2807289C1 RU2023117641A RU2023117641A RU2807289C1 RU 2807289 C1 RU2807289 C1 RU 2807289C1 RU 2023117641 A RU2023117641 A RU 2023117641A RU 2023117641 A RU2023117641 A RU 2023117641A RU 2807289 C1 RU2807289 C1 RU 2807289C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
optical
windows
optical connector
support plate
holes
Prior art date
Application number
RU2023117641A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Андрей Иванович Коршунов
Сергей Иванович Сенченко
Original Assignee
Русанов Юрий Александрович
Русанов Александр Юрьевич
Filing date
Publication date
Application filed by Русанов Юрий Александрович, Русанов Александр Юрьевич filed Critical Русанов Юрий Александрович
Application granted granted Critical
Publication of RU2807289C1 publication Critical patent/RU2807289C1/en

Links

Abstract

FIELD: optical systems.
SUBSTANCE: invention relates to optical connectors with an extended light beam, intended for interconnecting fibre optic fibres and optical cables in communication systems and distributed optical sensor systems, the elements of which operate in harsh conditions, in particular in water, dirt, dust atmosphere, etc. The claimed optical connector contains two identical optical connectors connected to each other to form an optical contact, each of which consists of a protective housing in which an optical module is fixed, which contains a cover, a base and a precision centring washer installed between them, having coaxial through holes with the possibility of placement of optical channels and connecting elements in them, and in the holes of the precision centring washer, centring bushings are fixed, in which collimator lenses are installed at the base of the optical module. The centring sleeve is made with the ability to install inside it a ferrule with an optical fibre, the end surface of which lies in the focal plane of the collimator lens, while above the surface of the collimator lens, through a gap equal to its focal length, a support plate with windows made of optical material, positioned perpendicular to the optical axis of the collimator lens, is fixed, transparent in the used wavelength range, to which a face plate with windows covered by a transparent elastomeric material is rigidly attached, transparent in the used wavelength range, and that are part of a common elastomeric plate located under the face plate, and the windows of the support plate are in the optical contact with the windows of the face plate and coaxially with the holes of the precision centring washer for installing the centring bushings and with the corresponding holes in the cover. The windows made of elastomeric material are made with the possibility of mechanical deformation with the formation of an optical contact when connecting optical connectors with the formation of an isolated propagation path of the expanded light beam.
EFFECT: increasing the reliability and quality of optical communication in adverse conditions, as well as ensuring the versatility of using an optical connector for use in environments with different refractive indices, in which mechanical impacts on the outer optical surfaces of the lenses of the optical connector are minimized, and the optical properties of the environment do not influence for the operation of the optical connector in any operating conditions, including when operating in harsh conditions of a dusty atmosphere, muddy water, etc.
9 cl, 10 dwg

Description

Изобретение относится к оптическим соединителям с расширенным световым пучком, предназначенным для соединения между собой волоконно-оптических волокон и оптических кабелей в системах связи и распределенных оптических сенсорных системах, элементы которых функционируют в тяжелых условиях. В частности, оптические соединители могут находиться в воде, грязи, пылевой атмосфере и.т.п.The invention relates to optical connectors with an extended light beam, intended for interconnecting fiber-optic fibers and optical cables in communication systems and distributed optical sensor systems, the elements of which operate in harsh conditions. In particular, optical connectors may be exposed to water, dirt, dust, etc.

Необходимость в создании и использовании оптических соединителей с расширенным пучком обусловлена задачей устранения проблемы полного перекрытия светового пучка, выходящего (входящего) из(в) оптического волокна, за счет расширения диаметра светового пучка в десятки раз больше, чем характерные размеры пылевых или грязевых частиц.The need to create and use optical connectors with an extended beam is determined by the task of eliminating the problem of complete overlap of the light beam leaving (entering) from (into) the optical fiber by expanding the diameter of the light beam tens of times larger than the characteristic dimensions of dust or mud particles.

Основной принцип, используемый в подобных соединителях, заключается в создании с помощью сферической (шариковой) линзы расширенного светового пучка, диаметр которого в десятки раз превышает диаметр (7÷9 мкм) модового пятна на выходе одномодового волоконного световода на одном из сочленяемых оптических кабелей и передачи этого расширенного светового пучка во второй сочленяемый оптический кабель для последующей фокусировки и ввода в соответствующее оптическое волокно. При этом передача расширенного светового пучка происходит без оптического контакта между волокнами, как показано на фиг.1.The basic principle used in such connectors is to create, using a spherical (ball) lens, an expanded light beam, the diameter of which is tens of times greater than the diameter (7÷9 µm) of the mode spot at the output of a single-mode fiber light guide on one of the mated optical cables and transmission this expanded light beam into a second mated optical cable for subsequent focusing and input into the corresponding optical fiber. In this case, the transmission of the expanded light beam occurs without optical contact between the fibers, as shown in Fig. 1.

Конструкции подобных оптических соединителей раскрыты в ряде патентов, например, US 4781431; GB 2408350A; US 2009/032417S A1; WO 2019/012244 Al; CN201497816; FR2740879; JPH0572444; JPH04321002; KR20200064239; WO2023022219; РФ 2786485. The designs of such optical connectors are disclosed in a number of patents, for example, US 4781431; GB 2408350A; US 2009/032417S A1; WO 2019/012244 Al; CN201497816; FR2740879; JPH0572444; JPH04321002; KR20200064239; WO2023022219; RF 2786485.

В патенте РФ № 2786485, которое принято за наиболее близкий аналог к заявляемому решению, раскрыт оптический соединитель бесконтактного типа с расширением светового пучка. Известный оптический соединитель изображен на фиг.2, где на увеличенной выноске показан оптический модуль. Оптический соединитель содержит внутри основного защитного герметизирующего корпуса (11) гермафродитного типа оптический модуль (14), состоящий из основания (1), центрирующей шайбы (2) и крышки модуля (3). Основание, центрирующая шайба и крышка содержат соосные отверстия (15, 17, 23), параллельные оси симметрии модуля (14). В отверстия (17) центрирующей шайбы (2) вклеены центрирующие втулки (4), в которых с одной стороны установлены и фиксированы коллиматорные объективы (5) со сферическими линзами (20), обращенными к соответствующим отверстиям защитной крышки (3) корпуса (14), а с противоположной стороны центрирующей втулки вставлен керамический наконечник-ферула (7) оптического волокна (8), идущего от оптического кабеля (13) так, что поверхность наконечника-ферулы (7) оптического волокна (8) лежит, в результате поджима пружиной (9), в фокальной плоскости коллиматорного объектива (5), а центр оптического волокна находится в точке фокуса на оптической оси, в результате чего свет, излучаемый из оптического волокна (8) в виде расходящегося пучка, проходя через коллиматорный объектив, преломляется и превращается в расширенный коллимированный пучок света, который, будучи направлен на идентичный коллиматорный объектив (5), находящийся в другом модуле (14) защитного корпуса (11) соединителя идентичной конструкции, преломляется и фокусируется в оптическое волокно (8), подведенное в другой идентичной конструкции соединителя, аналогично излучающему волокну (8), но от другого кабеля. При этом направление расширенного пучка света задается с помощью направляющих штырей (10) и приемных отверстий (15), расположенных параллельно оси симметрии оптического модуля (14) и проходящих через соответствующие центрирующие втулки (4) центрирующей шайбы (2), положение которых определяется также с помощью центрирующей шайбы (2). Основание (1) и крышка (3) оптического модуля (14) играют роль защитного кожуха для механической защиты и герметизации центрирующей шайбы (2) и оптических элементов в ней. Оптический модуль (14) закрепляется внутри защитного корпуса (11), который может также обеспечивать герметизацию при сочленении соединителей, а также иметь узел фиксации (12) оптического кабеля (13). RF patent No. 2786485, which is taken as the closest analogue to the claimed solution, discloses a non-contact type optical connector with light beam expansion. A known optical connector is shown in Fig. 2, where an optical module is shown on an enlarged callout. The optical connector contains, inside the main protective sealing body (11) of hermaphroditic type, an optical module (14), consisting of a base (1), a centering washer (2) and a module cover (3). The base, centering washer and cover contain coaxial holes (15, 17, 23), parallel to the symmetry axis of the module (14). Centering sleeves (4) are glued into the holes (17) of the centering washer (2), in which collimator lenses (5) with spherical lenses (20) facing the corresponding holes of the protective cover (3) of the housing (14) are installed and fixed on one side. , and on the opposite side of the centering sleeve a ceramic ferrule tip (7) of the optical fiber (8) is inserted, coming from the optical cable (13) so that the surface of the ferrule tip (7) of the optical fiber (8) lies, as a result of being pressed by a spring ( 9), in the focal plane of the collimator lens (5), and the center of the optical fiber is at the focal point on the optical axis, as a result of which the light emitted from the optical fiber (8) in the form of a divergent beam, passing through the collimator lens, is refracted and converted into an expanded collimated beam of light, which, being directed at an identical collimator lens (5) located in another module (14) of the protective housing (11) of a connector of identical design, is refracted and focused into an optical fiber (8) supplied in another identical connector design, similar to radiating fiber (8), but from a different cable. In this case, the direction of the expanded light beam is set using guide pins (10) and receiving holes (15), located parallel to the symmetry axis of the optical module (14) and passing through the corresponding centering bushings (4) of the centering washer (2), the position of which is also determined with using the centering washer (2). The base (1) and cover (3) of the optical module (14) play the role of a protective casing for mechanical protection and sealing of the centering washer (2) and the optical elements in it. The optical module (14) is fixed inside a protective housing (11), which can also provide sealing when connecting connectors, and also have a fixation unit (12) for the optical cable (13).

Из приведенного описания известного решения, а также из патентных решений других авторов, следует, что все оптические части оптических соединителей, за исключением части сферической поверхности коллиматорного объектива, находятся в герметичном пространстве, защищенном от внешних неблагоприятных факторов. From the above description of the known solution, as well as from the patent solutions of other authors, it follows that all optical parts of the optical connectors, with the exception of part of the spherical surface of the collimator lens, are located in a sealed space, protected from external adverse factors.

Наличие незащищенных оптических поверхностей (фиг.2) в подобных типах бесконтактных оптических соединителей с расширенным пучком в реальных условиях эксплуатации в полевых условиях может создать ряд проблем, а именно:The presence of unprotected optical surfaces (Fig. 2) in these types of contactless extended beam optical connectors under actual field conditions can create a number of problems, namely:

1. наружные сферические поверхности могут оказаться в неблагоприятной для оптических материалов среде, например, мутной воде или пылевой атмосфере или быть загрязненными при стыковках и расстыковках оптических соединителей, что с одной стороны приводит к потерям мощности при прохождении через промежуток с загрязненной, непрозрачной средой между противоположными частями оптических соединителей, а с другой - к абразивному воздействию на поверхности сферических линз при их очистке при проведении работ по обслуживанию в полевых условиях в процессе расстыковки и стыковки оптических соединителей, которое также приводит к потерям оптической мощности, снижению, в результате этого, качества оптической связи и снижению сроков эксплуатации оптических соединителей;1. the outer spherical surfaces may find themselves in an environment unfavorable for optical materials, for example, turbid water or a dusty atmosphere, or be contaminated when docking and undocking optical connectors, which on the one hand leads to power losses when passing through the gap with a contaminated, opaque environment between opposite parts of optical connectors, and on the other hand, to the abrasive effect on the surface of spherical lenses when cleaning them during maintenance work in the field in the process of undocking and joining optical connectors, which also leads to losses in optical power, resulting in a decrease in the quality of optical communications and reducing the service life of optical connectors;

2. расчеты в геометрическом приближении параксиальных световых лучей, приведенные в патенте РФ № 2786485, показывают, что если используется объектив, состоящий из сферической линзы с радиусом кривизны R, изготовленной из материала с показателем преломления N1, то фокусное расстояние АВ такого объектива, отсчитываемое от центра А сферической поверхности, при падении лучей из среды с показателем преломления N0 в среду с показателем преломления N2, равно:2. Calculations in the geometric approximation of paraxial light rays, given in RF patent No. 2786485, show that if a lens is used consisting of a spherical lens with a radius of curvature R, made of a material with a refractive index N 1 , then the focal length AB of such a lens, measured from the center A of the spherical surface, when rays fall from a medium with refractive index N 0 into a medium with refractive index N 2 , is equal to:

Из этой формулы следует, что фокусное расстояние коллиматорного объектива, формирующего параллельные световые пучки между наружными поверхностями сферических линз, зависит от показателя преломления N0 среды между линзами. Как было указано выше, оптические поверхности коллиматорных объективов, за исключением наружной части сферической линзы, находятся в герметичном пространстве, где оптической средой с показателем преломления N2 является воздух (N2 = 1). Поэтому использовать одновременно такой объектив в разных средах, например в воздухе и в воде (N0=1,3) не представляется возможным, поскольку коллиматорный объектив, рассчитанный для условий формирования параллельного пучка в воздухе, не сформирует параллельный пучок, например, в воде. Поэтому оптические соединители, предназначенные для соединения оптических кабелей на земле, не могут быть использованы при переходе в водную среду.From this formula it follows that the focal length of a collimator lens that forms parallel light beams between the outer surfaces of spherical lenses depends on the refractive index N 0 of the medium between the lenses. As stated above, the optical surfaces of collimator lenses, with the exception of the outer part of the spherical lens, are located in a sealed space, where the optical medium with refractive index N 2 is air (N 2 = 1). Therefore, it is not possible to use such a lens simultaneously in different environments, for example in air and in water (N 0 = 1.3), since a collimator lens designed for the conditions of forming a parallel beam in air will not form a parallel beam, for example, in water. Therefore, optical connectors designed to connect optical cables on land cannot be used when crossing into an aquatic environment.

Задачей настоящего изобретения является устранение указанных недостатков.The objective of the present invention is to eliminate these disadvantages.

Техническим результатом патентуемого изобретения является повышение надежности и качества оптической связи в неблагоприятных условиях, а также обеспечение универсальности применения оптического соединителя для применения в средах с различными показателями преломления, в котором минимизированы механические воздействия на наружные оптические поверхности объективов оптического соединителя, а оптические свойства окружающей среды не оказывают влияние на функционирование оптического соединителя в любых условиях эксплуатации, в том числе при эксплуатации в жестких условиях пыльной атмосферы, мутной воды и т.д. The technical result of the patented invention is to increase the reliability and quality of optical communication in adverse conditions, as well as to ensure the versatility of using an optical connector for use in environments with different refractive indices, in which mechanical impacts on the outer optical surfaces of the lenses of the optical connector are minimized, and the optical properties of the environment are not influence the functioning of the optical connector under any operating conditions, including when operating in harsh conditions of a dusty atmosphere, muddy water, etc.

Заявленный технический результат достигается за счет конструкции оптического соединителя, содержащего два идентичных, соединяемых между собой с образованием оптического контакта, оптических разъема, каждый из которых состоит из защитного корпуса, в котором закреплен оптический модуль, который содержит крышку, основание и установленную между ними прецизионную центрирующую шайбу, имеющие соосные сквозные отверстия с возможностью размещения в них оптических каналов и соединительных элементов, причем в отверстиях прецизионной центрирующей шайбы зафиксированы центрирующие втулки, в которых установлены в основании оптического модуля коллиматорные объективы, центрирующая втулка выполнена с возможностью установки внутри нее ферулы с оптическим волокном, поверхность торца которого лежит в фокальной плоскости коллиматорного объектива, при этом над поверхностью коллиматорного объектива, через промежуток равный его фокусному расстоянию, закреплена позиционированная перпендикулярно оптической оси коллиматорного объектива опорная пластина с окнами из оптического материала, прозрачного в используемом диапазоне длин волн, к которой жестко прикреплена лицевая пластина с окнами, закрытыми прозрачным эластомерным материалом, прозрачным в используемом диапазоне длин волн, которые являются частью общей эластомерной пластины, расположенной под лицевой пластиной, причем окна опорной пластины находятся в оптическом контакте с окнами лицевой пластины и соосны отверстиям прецизионной центрирующей шайбы для установки центрирующих втулок и с соответствующими отверстиями в крышке, при этом окна из эластомерного материала выполнены с возможностью механической деформации с образованием оптического контакта при соединении оптических разъемов с образованием изолированной трассы распространения расширенного светового пучка. The claimed technical result is achieved due to the design of an optical connector containing two identical optical connectors connected to each other to form an optical contact, each of which consists of a protective housing in which an optical module is fixed, which contains a cover, a base and a precision centering device installed between them a washer having coaxial through holes with the possibility of placing optical channels and connecting elements in them, and in the holes of the precision centering washer there are centering sleeves fixed, in which collimator lenses are installed at the base of the optical module, the centering sleeve is configured to install a ferrule with optical fiber inside it, the surface of the end of which lies in the focal plane of the collimator lens, while above the surface of the collimator lens, through a gap equal to its focal length, a support plate positioned perpendicular to the optical axis of the collimator lens is fixed with windows made of an optical material that is transparent in the wavelength range used, to which it is rigidly attached face plate with windows covered with transparent elastomeric material, transparent in the wavelength range used, which are part of a common elastomeric plate located under the face plate, and the windows of the support plate are in optical contact with the windows of the face plate and coaxial with the holes of the precision centering washer for installing the centering bushings and with corresponding holes in the cover, while the windows made of elastomeric material are made with the possibility of mechanical deformation with the formation of optical contact when connecting optical connectors with the formation of an isolated propagation path of the expanded light beam.

В частности, опорная пластина может быть расположена между центрирующей шайбой и защитной крышкой оптического модуля, либо над защитной крышкой оптического модуля, либо может являться защитной крышкой оптического модуля, либо может содержать оптическое окно общее для части коллиматорных объективов, либо может содержать оптическое окно общее для всех коллиматорных объективов. In particular, the support plate may be located between the centering washer and the protective cover of the optical module, or above the protective cover of the optical module, or may be a protective cover of the optical module, or may contain an optical window common to a portion of the collimator lenses, or may contain an optical window common to all collimator lenses.

В частности, в качестве эластомерного материала использован материал, характеристики которого должны удовлетворять следующим условиям:In particular, As an elastomeric material, a material is used whose characteristics must satisfy the following conditions:

- твердость предлагаемых эластомеров составляет (по Шору А) до 50, оптимальное значение 30-35, твердость прозрачного эластомера, выбираемого для конкретной конструкции оптического соединителя, определяется уровнем механических усилий при соединении (стягивании) двух частей оптического соединителя для реализации упругой деформации в пределах 50%, - the hardness of the proposed elastomers is (Shore A) up to 50, the optimal value is 30-35, the hardness of the transparent elastomer selected for a specific optical connector design is determined by the level of mechanical forces when connecting (pulling) two parts of the optical connector to achieve elastic deformation within 50 %,

- разрывная прочность не менее 1МПа, - tensile strength of at least 1 MPa,

- температурный диапазон существования высокоэластичного состояния от -65°С до + 85°С., -temperature range for the existence of a highly elastic state from -65°C up to + 85°С.,

- показатель преломления эластомеров N16 должен лежать в диапазоне 1,4÷1,5.- the refractive index of elastomers N 16 should be in the range of 1.4÷1.5.

В частности, в качестве таких материалов могут быть силиконовый или полиуретановый эластомеры, которые имеют показатели преломления N101 ≈ N102 ≈ 1.4 -1,5 в области собственной прозрачности, совпадающей с рабочими длинами волоконно-оптических линий связи 1.3÷1.6 мкм.In particular, such materials can be silicone or polyurethane elastomers, which have refractive indices N 101 ≈ N 102 ≈ 1.4 -1.5 in the region of their own transparency, coinciding with the working lengths of fiber-optic communication lines 1.3÷1.6 microns.

Кроме этого, для повышения надежности защиты и универсальности использования, оптический модуль размещают в герметичном корпусе.In addition, to increase the reliability of protection and versatility of use, the optical module is placed in a sealed housing.

Таким образом, повышение надежности при эксплуатации и качества оптической связи, а также создание универсального оптического соединителя с техническими характеристиками и эксплуатационными возможностями, недостижимыми на предыдущем уровне развития техники, достигается за счет применения нового принципа построения оптического соединителя с расширенным пучком, который заключается в дополнении коллиматорных объективов, формирующих параллельный пучок света в оптических соединителях с расширенным пучком, новым универсальным оптическим элементом, содержащим прозрачные, легко деформируемые эластомерные материалы, нетипичные для использования в подобных оптических системах, находящиеся в оптическом контакте с окнами из прозрачных оптических твердых материалов. Этот новый элемент, соответственно, конструктивно оформленный, позволяет сформировать изолированную от внешних воздействий оптическую среду, нивелирующую негативные воздействия на оптические элементы и изолирующую трассу распространения расширенных пучков света.Thus, increasing the reliability during operation and the quality of optical communication, as well as the creation of a universal optical connector with technical characteristics and operational capabilities unattainable at the previous level of technology development, is achieved through the use of a new principle for constructing an optical connector with an extended beam, which consists in supplementing collimator lenses that form a parallel beam of light in optical connectors with an expanded beam, a new universal optical element containing transparent, easily deformable elastomeric materials, atypical for use in such optical systems, that are in optical contact with windows made of transparent optical solid materials. This new element, accordingly structurally designed, allows the formation of an optical environment isolated from external influences, leveling out the negative effects on optical elements and isolating the propagation path of expanded light beams.

Универсальность и улучшение характеристик предлагаемого принципа обусловлена добавлением в оптические схемы оптических соединителей с расширенным пучком единственного оптического элемента: опорной пластины с окнами из общеупотребительных оптических материалов (стекла, кварца, сапфира и т.п.), находящейся в оптическом контакте с лицевой пластиной с окнами из прозрачного эластомера. При этом, предлагаемое решение применимо для любых типов коллиматорных объективов, в том числе на основе градиентных линз, формирующих параллельный пучок света. The versatility and improvement of the characteristics of the proposed principle is due to the addition of a single optical element to the optical circuits of optical connectors with an extended beam: a base plate with windows made of commonly used optical materials (glass, quartz, sapphire, etc.), which is in optical contact with the front plate with windows made of transparent elastomer. At the same time, the proposed solution is applicable for any type of collimator lenses, including those based on gradient lenses that form a parallel beam of light.

Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых изображено следующее:The solution is further explained by reference to the figures, which depict the following:

На фигуре 1 - схема формирования расширенного светового пучка без оптического контакта между волокнами согласно наиболее близкому аналогу;Figure 1 shows a diagram of the formation of an expanded light beam without optical contact between the fibers according to the closest analogue;

На фигуре 2 - общий вид оптического соединителя, состоящего из 2-х идентичных частей с вынесенным увеличенным видом оптического модуля согласно наиболее близкому аналогу; Figure 2 is a general view of an optical connector, consisting of 2 identical parts with an enlarged view of the optical module according to the closest analogue;

На фигуре 3 - схема формирования контактного оптического соединителя с расширенным изолированным пучком согласно патентуемому решению;Figure 3 shows a diagram of the formation of a contact optical connector with an expanded isolated beam according to the patented solution;

На фигуре 4 - оптическая схема контактного оптического соединителя с расширенным изолированным пучком согласно патентуемому решению;Figure 4 shows an optical diagram of a contact optical connector with an extended isolated beam according to the patented solution;

На фигуре 5 - общий вид оптического модуля, выполненного согласно фиг.4, для варианта патентуемого решения, когда пластины (15) с эластомером (16), отдельные для каждого оптического канала, является частью герметичного оптического модуля 14; Figure 5 is a general view of the optical module, made according to Figure 4, for a variant of the patented solution, when plates (15) with elastomer (16), separate for each optical channel, are part of a sealed optical module 14;

На фигуре 6 - иллюстрация патентуемого решения, на основании фиг.4, для варианта, когда пластины (15) с эластомером (16), отдельные для каждого оптического канала, являются частью герметичного корпуса (11);Figure 6 is an illustration of the patented solution, based on Figure 4, for the option when plates (15) with elastomer (16), separate for each optical channel, are part of a sealed housing (11);

На фигуре 7- общий вид оптического модуля, выполненного согласно фиг.4, для варианта решения, когда общая для всех оптических каналов пластина (15) с эластомером (16) является частью герметичного оптического модуля 14; Figure 7 is a general view of the optical module made according to Figure 4, for a solution where the plate (15) with elastomer (16) common to all optical channels is part of the sealed optical module 14;

На фигуре 8 - иллюстрация патентного решения, на основании фиг.4, для варианта, когда общая для всех оптических каналов пластина (15) с эластомером (16) является частью герметичного корпуса (11);Figure 8 is an illustration of the patent solution, based on Figure 4, for the option when the plate (15) with elastomer (16) common to all optical channels is part of a sealed housing (11);

На фигуре 9 - общий вид деталей конструкции оптического модуля (14), выполненного согласно фиг.4 и фиг.5;Figure 9 is a general view of the design details of the optical module (14), made according to Figure 4 and Figure 5;

На фигуре 10 - вид оптического модуля (14), выполненного на основании фиг.4, фиг.5 и фиг.9.Figure 10 is a view of the optical module (14) made on the basis of Figure 4, Figure 5 and Figure 9.

На фигурах позициями 1-29 показаны:In the figures, positions 1-29 show:

1 - основание оптического модуля,1 - base of the optical module,

2 - прецизионная центрирующая шайба оптического модуля,2 - precision centering washer of the optical module,

3 - крышка оптического модуля,3 - optical module cover,

4 - центрирующая втулка,4 - centering sleeve,

5 - коллиматорный объектив,5 - collimator lens,

6 - ограничитель-отрезок ферулы,6 - ferrule segment limiter,

7 - ферула,7 - ferula,

8 - оптическое волокно,8 - optical fiber,

9- пружина,9- spring,

10 - направляющий штырь,10 - guide pin,

11 - корпус оптического соединителя11 - optical connector housing

12 - узел фиксации оптического кабеля,12 - optical cable fixation unit,

13 - оптический кабель,13 - optical cable,

14 - оптический модуль,14 - optical module,

15 -окно в опорной пластине,15 - window in the base plate,

16 -эластомерные окна,16 - elastomeric windows,

17 - опорная пластина,17 - support plate,

18 - резьбовые отверстия для юстировочных винтов18 - threaded holes for adjusting screws

19 - гладкие отверстия для юстировочных винтов 1819 - smooth holes for adjusting screws 18

20 - юстировочные винты20 - adjustment screws

21 - резиноподобные пружинные кольца21 - rubber-like spring rings

22 - плоская поверхность опорной пластины22 - flat surface of the support plate

23 - упорная шайба23 - thrust washer

24 - лицевая металлическая пластина24 - front metal plate

25 - эластомерная пластина с эластомерными окнами 1625 - elastomeric plate with elastomeric windows 16

26 - винт крепления лицевой пластины 2426 - screw securing the face plate 24

27 - регулирующая шайба27 - adjusting washer

28 - отверстия для направляющих штырей 1028 - holes for guide pins 10

29 - отверстия для окон 15.29 - holes for windows 15.

Оптическая схема, иллюстрирующая новый принцип построения оптического соединителя в рамках предлагаемого решения, показана на фиг.4 и отличается тем, что все поверхности коллиматорных объективов (5) помещаются в изолированное (герметизируемое) пространство, а вывод параллельного пучка излучения осуществляется через окна (15) из оптических материалов (стекло, кварц, сапфир и т.п.) опорной пластины (17), внутренняя поверхность которой находится на расстоянии, равном фокусному расстоянию коллиматорного объектива, где параллельный пучок имеет практически плоский волновой фронт (https://in-science.ru/library/article_post/rasprostranenie-gaussova-puchka), и спозиционирована (съюстирована) строго перпендикулярно оптической оси коллиматорного объектива (5), а наружная поверхность находится в оптическом контакте с эластомерными окнами (16) (согласно фигурам, 16 - это окна) из оптически прозрачного легкодеформируемого материала. При этом конструкция и геометрические размеры эластомерных окон выполнены так, что свободная поверхность эластомерных окон выступает над обрезом торца защитного корпуса оптического разъема для того, чтобы при сочленении оптических разъемов в соединителе, поверхности эластомерных окон вошли в соприкосновение, механически деформировались с образованием оптического контакта, образовав изолированную от внешних условий трассу распространения расширенного светового пучка.The optical circuit, illustrating the new principle of constructing an optical connector within the framework of the proposed solution, is shown in Fig. 4 and differs in that all surfaces of the collimator lenses (5) are placed in an isolated (sealed) space, and the parallel radiation beam is output through windows (15) made of optical materials (glass, quartz, sapphire, etc.) of a support plate (17), the inner surface of which is located at a distance equal to the focal length of the collimator lens, where the parallel beam has an almost flat wave front (https://in-science .ru/library/article_post/rasprostranenie-gaussova-puchka), and is positioned (aligned) strictly perpendicular to the optical axis of the collimator lens (5), and the outer surface is in optical contact with the elastomeric windows (16) (according to the figures, 16 are windows ) made of optically transparent, easily deformable material. In this case, the design and geometric dimensions of the elastomeric windows are made in such a way that the free surface of the elastomeric windows protrudes above the edge of the end of the protective housing of the optical connector so that when the optical connectors are articulated in the connector, the surfaces of the elastomeric windows come into contact and are mechanically deformed to form an optical contact, forming propagation path of an expanded light beam isolated from external conditions.

Возможны следующие конструкционные, решения:The following design solutions are possible:

- окна (15) опорной пластины (17) с эластомерными окнами (16), отдельными для каждого оптического канала, являются частью герметичного оптического модуля 14, формируя выходные оптические окна для каждого оптического канала (фиг.5); - windows (15) of the support plate (17) with elastomeric windows (16), separate for each optical channel, are part of the sealed optical module 14, forming output optical windows for each optical channel (Fig. 5);

- окна (15) опорной пластины (17) с эластомерными окнами (16), отдельные для каждого оптического канала являются частью герметичного корпуса (11) оптического соединителя, в который помещается модуль (14) с коллиматорными объективами (фиг.6); - windows (15) of the support plate (17) with elastomeric windows (16), separate for each optical channel, are part of the sealed housing (11) of the optical connector, into which the module (14) with collimator lenses is placed (Fig. 6);

- опорная пластина (17) может быть выполнена в виде верхней части крышки (3) из однородного оптического материала (стекла, кварца, сапфира и т.п.) и является общей для всех оптических каналов и, соответственно, коллиматорных объективов в модуле (14) (фиг.7), выполняя роль герметичного выходного окна для вывода оптического излучения из модуля (14);- the support plate (17) can be made in the form of the upper part of the cover (3) from a homogeneous optical material (glass, quartz, sapphire, etc.) and is common to all optical channels and, accordingly, collimator lenses in the module (14 ) (Fig.7), acting as a sealed output window for removing optical radiation from the module (14);

- опорная пластина (17) может быть выполнена в виде верхней части крышки (3) из однородного оптического материала (стекла, кварца, сапфира и т.п.) и является общей для всех оптических каналов соединителя (11), выполняя роль герметичного выходного окна для вывода оптического излучения (фиг.8) корпуса соединителя (11). - the support plate (17) can be made in the form of the upper part of the cover (3) from a homogeneous optical material (glass, quartz, sapphire, etc.) and is common to all optical channels of the connector (11), acting as a sealed output window for outputting optical radiation (Fig. 8) from the connector body (11).

При сочленении двух частей оптического соединителя наружные поверхности эластомерных окон (16) деформируются и образуют оптический контакт между двумя частями оптического соединителя. Таким образом пространство между двумя частями оптического соединителя, при их соединении, заполняется однородным оптически прозрачным эластомером окон (16), в котором распространяется световой пучок, который оказывается гарантированно изолированным от внешней среды.When two parts of the optical connector are connected, the outer surfaces of the elastomeric windows (16) are deformed and form an optical contact between the two parts of the optical connector. Thus, the space between the two parts of the optical connector, when connected, is filled with a homogeneous optically transparent window elastomer (16), in which a light beam propagates, which is guaranteed to be isolated from the external environment.

Таким образом технический результат достигается наличием в опорной пластине (17) выводных окон (15) из стекла К8, кварца или из иного твердого оптического материала толщиной 1÷2мм, прозрачного в используемом в оптическом соединителе диапазоне длин волн, которая находится в оптическом контакте с легкодеформируемым материалом эластомерных окон (16), в качестве которого могут быть использованы различные типы силиконовых или полиуретановых эластомеров или иных любых эластомеров, прозрачных в используемом диапазоне длин волн, характеристики которых удовлетворяют следующим условиям:Thus, the technical result is achieved by the presence in the support plate (17) of output windows (15) made of K8 glass, quartz or other solid optical material 1÷2 mm thick, transparent in the wavelength range used in the optical connector, which is in optical contact with the easily deformable material of elastomeric windows (16), which can be used as various types of silicone or polyurethane elastomers or any other elastomers that are transparent in the wavelength range used, the characteristics of which satisfy the following conditions:

- твердость предлагаемых эластомеров составляет (по Шору А) до 50, оптимальное значение 30-35, твердость прозрачного эластомера, выбираемого для конкретной конструкции оптического соединителя, определяется уровнем механических усилий при соединении (стягивании) двух частей оптического соединителя для реализации упругой деформации в пределах 50%, - the hardness of the proposed elastomers is (Shore A) up to 50, the optimal value is 30-35, the hardness of the transparent elastomer selected for a specific optical connector design is determined by the level of mechanical forces when connecting (pulling) two parts of the optical connector to achieve elastic deformation within 50 %,

- разрывная прочность не менее 1МПа, - tensile strength of at least 1 MPa,

- температурный диапазон существования высокоэластичного состояния от - temperature range of existence of a highly elastic state from

-65°С до + 85°С., -65°С up to + 85°С.,

- показатель преломления эластомеров N16 должен лежать в диапазоне 1,4÷1,5 и должен приблизительно (с точностью до 1 знака после запятой) быть равен показателю преломления N15 материала окон (15). Требование близости значений показателей преломления N15 ≈ N16 обусловлено необходимостью снижения потерь оптической мощности за счет френелевского отражения при переходе из одной оптической среды в другую, а поскольку, как известно (Г.Я.Ландсберг, “Оптика”, М., “Физматлит, 2006г.), коэффициент отражения R определяется формулой: - refractive index of elastomers N16should be in the range 1.4÷1.5 and should be approximately (to within 1 decimal place) equal to the refractive index N15 window material (15). Requirement for similar refractive index values N15 ≈ N16 is due to the need to reduce optical power losses due to Fresnel reflection during the transition from one optical medium to another, and since, as is known (G.Ya. Landsberg, “Optics”, M., “Fizmatlit”, 2006), the reflection coefficient R is determined by the formula :

то выражение (2) и определяет указанное требование. then expression (2) determines the specified requirement.

Этому требованию удовлетворяет большое число эластомеров на основе силикона и полиуретана, которые имеют показатели преломления N101 ≈ N102 ≈ 1.4 -1,5 в области собственной прозрачности, совпадающей с рабочими длинами волоконно-оптических линий связи 1.3÷1.6 мкм (Е.И.Алексеева и др. «Оптически прозрачные фотоотверждаемые кремнийорганические композиции», ВИАМ/2007-204873. 2007г.). This requirement is satisfied by a large number of elastomers based on silicone and polyurethane, which have refractive indices N 101 ≈ N 102 ≈ 1.4 -1.5 in the region of intrinsic transparency, coinciding with the working lengths of fiber-optic communication lines 1.3÷1.6 μm (E.I. Alekseeva et al. “Optical transparent photocurable silicone compositions”, VIAM/2007-204873. 2007).

Надежный оптический контакт между эластомерными окнами (16) двух частей оптического соединителя (фиг.4) достигается за счет их деформации при механической стыковке частей оптического соединителя. Деформация материала окон (16) должна происходить в области упругой деформации эластомера в пределах 50% изменения толщины материала окна (16). При этом даже в случае возникновения механических повреждений поверхности эластомерного материала окон (16) типа царапин, небольших выемок и т.п., которые сделали бы невозможным функционирование оптических элементов из стеклянных или иных твердотельных прозрачных материалов в этих условиях, эластомерные поверхности окон (16) за счет деформации их формы при механическом сдавливании “распрямляют” соприкасающиеся поверхности, осуществляя оптический контакт без внесения искажений и потерь мощности в распространяющийся оптический пучок. Таким образом, новый принцип построения оптических соединителей с расширенным пучком, предполагает, что оптическое излучение от одной части оптического соединителя распространяется к другой части оптического соединителя в однородной прозрачной среде, не зависящей от жестких внешних условий и не зависящей от показателя преломления внешней среды. Следовательно, в предложенной схеме, при сохранении всех преимуществ расширенного оптического пучка, минимизируются потери мощности при работе в загрязненной воде или пылевой атмосфере, а также практически устраняются все потери на френелевское отражение от поверхностей всех элементов в коллиматорных объективах (5) при переходе излучения из одной среды в другую , поскольку поверхности всех оптических деталей могут быть просветлены для оптического перехода типа стекло-воздух, поскольку находятся в защищенной от внешних условий среде. (Г.Я.Ландсберг, “Оптика”, М., “Физматлит, 2006г.). Одновременно с этим предлагаемая оптическая схема позволяет сохранить возможность использования различных типов оптических материалов с разными значениями показателей преломления при изготовлении сферических линз коллиматорных объективов (5).Reliable optical contact between the elastomeric windows (16) of the two parts of the optical connector (Fig. 4) is achieved due to their deformation during mechanical joining of the parts of the optical connector. Deformation of the window material (16) should occur in the region of elastic deformation of the elastomer within 50% of the change in the thickness of the window material (16). Moreover, even in the event of mechanical damage to the surface of the elastomeric material of the windows (16) such as scratches, small gouges, etc., which would make it impossible for the functioning of optical elements made of glass or other solid-state transparent materials under these conditions, the elastomeric surfaces of the windows (16) Due to the deformation of their shape under mechanical compression, the contacting surfaces are “straightened”, making optical contact without introducing distortions and power losses into the propagating optical beam. Thus, the new principle of constructing optical connectors with an extended beam assumes that optical radiation from one part of the optical connector propagates to another part of the optical connector in a homogeneous transparent medium, independent of harsh external conditions and independent of the refractive index of the external environment. Consequently, in the proposed scheme, while maintaining all the advantages of the expanded optical beam, power losses are minimized when operating in polluted water or a dusty atmosphere, and all losses due to Fresnel reflection from the surfaces of all elements in collimator lenses (5) are practically eliminated when radiation passes from one environment to another, since the surfaces of all optical parts can be coated for an optical transition of the glass-to-air type, since they are in an environment protected from external conditions. (G.Ya. Landsberg, “Optics”, M., “Fizmatlit”, 2006). At the same time, the proposed optical design allows us to maintain the possibility of using different types of optical materials with different refractive index values in the manufacture of spherical collimator lenses (5).

Работоспособность данной оптической схемы должна обеспечивать жесткая механическая конструкция, в которой поверхности окон (15), через которые распространяется параллельный световой пучок, сформированный коллиматорным объективом (5), должны быть позиционированы строго перпендикулярно оптической оси объектива (5). The functionality of this optical scheme must be ensured by a rigid mechanical structure, in which the surfaces of the windows (15), through which the parallel light beam formed by the collimator lens (5) propagates, must be positioned strictly perpendicular to the optical axis of the lens (5).

В этом случае, согласно законам оптики, не происходит отклонения выходящего параллельного пучка от заданного направления распространения. Соответственно, жестко закрепленные опорная пластина с окнами из оптически прозрачного материала при деформирующем контакте с пластинами из эластомерных материалов формируют поверхности оптического контакта также строго перпендикулярные оптической оси коллиматорных объективов.In this case, according to the laws of optics, there is no deviation of the output parallel beam from the given direction of propagation. Accordingly, a rigidly fixed support plate with windows made of optically transparent material, upon deforming contact with plates made of elastomeric materials, forms optical contact surfaces that are also strictly perpendicular to the optical axis of the collimator lenses.

Конструкция оптического соединителя с расширенным пучком, в соответствии с новым принципом построения согласно фиг.4 и фиг.5, представлена на фиг.9 и фиг.10. В качестве прототипа использована конструкция оптического соединителя, известного из патента РФ № 2786485.The design of an extended beam optical connector according to the new construction principle according to FIG. 4 and FIG. 5 is shown in FIG. 9 and FIG. 10. The design of an optical connector known from RF patent No. 2786485 was used as a prototype.

Параллельно центрирующей шайбе (2) закрепляется жесткая опорная металлическая (сталь, титан и т.п.) пластина (17) с отверстиями, соосными существующим отверстиям в центрирующей шайбе (2) и с 3-мя резьбовыми отверстиями (18), соосными гладким отверстиям (19), дополнительно просверленными в центрирующей шайбе (2).A rigid support metal (steel, titanium, etc.) plate (17) with holes coaxial to the existing holes in the centering washer (2) and with 3 threaded holes (18) coaxial to the smooth holes is fixed parallel to the centering washer (2). (19), additionally drilled in the centering washer (2).

Пластина (17) точно позиционируется относительно поверхности центрирующей шайбы (2) с помощью 3-х юстировочных винтов (20) и пружинных колец (21) из резиноподобного материала, расположенных концентрично с центрирующими втулками (4) в центрирующей шайбе (2), а также с помощью отверстий (28), через которые проходят направляющие штыри (10). Одна из поверхностей (22) металлической пластины (17) должна иметь высокую плоскостность (допуск не более 10 мкм на длине 15мм), поскольку на эту плоскую поверхность наклеиваются плокопараллельные пластинки (15). Указанные требования к параллельности опорной пластины (17) и плоскостности пластинок (15) обусловлены необходимостью точного позиционирования плокопараллельных пластинок (15) строго перпендикулярно оптическим осям коллиматорных объективов (5) для исключения потерь оптической мощности при переходе излучения из одной части оптического соединителя в другую часть, поскольку, как известно из курса оптики (Г.Я. Ландсберг, “Оптика”, М., “Физматлит, 2006г.), при нормальном (90°) падении светового излучения на поверхность прозрачной диэлектрической среды, выходящее излучение из окон опорной пластины также распространяется по нормали к поверхности пластинки. The plate (17) is precisely positioned relative to the surface of the centering washer (2) using 3 adjusting screws (20) and spring rings (21) of rubber-like material located concentrically with the centering sleeves (4) in the centering washer (2), as well as using holes (28) through which guide pins (10) pass. One of the surfaces (22) of the metal plate (17) must have high flatness (tolerance no more than 10 µm over a length of 15 mm), since plane-parallel plates (15) are glued onto this flat surface. The specified requirements for the parallelism of the base plate (17) and the flatness of the plates (15) are due to the need for precise positioning of the plane-parallel plates (15) strictly perpendicular to the optical axes of the collimator lenses (5) to eliminate losses of optical power during the transition of radiation from one part of the optical connector to another part, since, as is known from the optics course (G.Ya. Landsberg, “Optics”, M., “Fizmatlit, 2006), with normal (90°) incidence of light radiation on the surface of a transparent dielectric medium, the radiation emerging from the windows of the base plate also propagates normal to the surface of the plate.

Окна (15) опорной пластины (17) должны иметь клиновидность не более 5“ (5 угловых сек). Данные требования к клиновидности обусловлены возможными отличиями показателей преломления материалов пластин (15) и эластомера (16). Однако в случае точного (с точностью до 2 -го знака после запятой) совпадения показателей преломления материалов пластинок (15) и материала эластомерных окон (16) и достаточно хорошей плоскостности поверхности пластинки (15), обращенной к выходной поверхности коллиматорного объектива (5) и расположенной строго перпендикулярно оптической оси объектива (5), требование к клиновидности пластинки (15) оказывается несущественным, поскольку после выхода из пластинки (15) далее в эластомерной пластине (25) и окнах ( 16 ) оптическое излучения будет распространяться в оптически неотличимой среде материалов пластин (15) и (16). The windows (15) of the support plate (17) must have a tapered shape of no more than 5" (5 arcsec). These requirements for wedge shape are due to possible differences in the refractive indices of the materials of the plates (15) and the elastomer (16). However, in the case of an exact (within 2 decimal place) coincidence of the refractive indices of the materials of the plates (15) and the material of the elastomeric windows (16) and a sufficiently good flatness of the surface of the plate (15) facing the output surface of the collimator lens (5) and located strictly perpendicular to the optical axis of the lens (5), the requirement for the wedge shape of the plate (15) turns out to be insignificant, since after leaving the plate (15) further in the elastomeric plate (25) and windows (16), optical radiation will propagate in an optically indistinguishable medium of the plate materials (15) and (16).

Позиционирование опорной пластины (17) с жестко закрепленными пластинами (15) обеспечивается юстировочными винтами (20) с подпружинивающим эффектом упругих колец (21) из резиноподобного материала и упорной шайбой (23) из металла (сталь, титан и т.п.). Толщина опорной пластины (17) выбирается из условия недопущения деформации поверхности (22) и ухудшения, в результате этого, плоскостности выше указанного предела (допуск не более 10 мкм на длине 15мм), при фиксации пластины (17) юстировочными винтами (20). The positioning of the support plate (17) with rigidly fixed plates (15) is ensured by adjusting screws (20) with the spring-loading effect of elastic rings (21) made of rubber-like material and a thrust washer (23) made of metal (steel, titanium, etc.). The thickness of the support plate (17) is selected from the condition of preventing deformation of the surface (22) and, as a result, deterioration of flatness above the specified limit (tolerance no more than 10 µm at a length of 15 mm), when fixing the plate (17) with adjusting screws (20).

После проведения юстировки пространство между поверхностью центрирующей шайбы (2) и нижней поверхностью опорной пластины (17) заполняется компаундом для придания жесткости оптической системе. Полученная сборка из центрирующей шайбы (2) и опорной пластины (17) помещается в основание (1), в котором закреплен направляющий штырь (10), и закрывается защитной крышкой (3), которая позиционируется относительно центрирующей шайбы (2) и опорной пластины (17) с помощью штырей (10), проходящих через отверстие в защитной крышке (3). При этом верхняя поверхность опорной пластины (17) с окнами (15) должна быть доступна для оптического контакта с окнами из прозрачного эластомерного материала (16) при установке лицевой пластины (24) с окнами из прозрачного эластомерного материала (16), которые являются частью общей эластомерной пластины (25). Окна (16) соосны с отверстиями для установки центрирующих втулок (4) в центрирующей шайбе (2), а также с соответствующими отверстиями в защитной крышке (3). Лицевая металлическая пластина (24) с эластомерной пластиной (25) позиционируется относительно центрирующей шайбы (2) и опорной пластины (17) с помощью отверстий, через которые проходят направляющие штыри (10), и крепится к защитной крышке (3) оптического модуля (14) с помощью одного винта (26), проходящего через регулирующую металлическую шайбу (27) . За счет прижима винтом (26) жесткой лицевой пластины (24) к поверхности защитной крышки (3), опорная пластина (17) с окнами (15) деформирует эластомерную пластину (25) в области окон с эластомером (16), создавая тем самым надежный оптический контакт и защищая поверхность пластины (15) от повреждающих механических воздействий, которые ухудшали эксплуатационные свойства оптических соединителей на предыдущем уровне развития техники. Уровень деформации эластомерной пластины определяется толщиной регулирующей шайбы (27). При этом при эксплуатации данного варианта оптического соединителя лицевая пластина (25) с окнами из эластомерного материала (6) является легко заменяемым расходным элементом, не требующим юстировок и настроек, легко и оперативно сменяемым при необходимости в полевых условиях даже не квалифицированным персоналом. При этом остальная часть оптического соединителя требует более легкого и редкого обслуживания, по сравнению с оптическими соединителями предыдущего уровня развития техники.After adjustment, the space between the surface of the centering washer (2) and the lower surface of the support plate (17) is filled with a compound to stiffen the optical system. The resulting assembly of the centering washer (2) and the support plate (17) is placed in the base (1), in which the guide pin (10) is fixed, and is closed with a protective cover (3), which is positioned relative to the centering washer (2) and the support plate ( 17) using pins (10) passing through the hole in the protective cover (3). In this case, the upper surface of the support plate (17) with windows (15) must be accessible for optical contact with windows made of transparent elastomeric material (16) when installing the front plate (24) with windows made of transparent elastomeric material (16), which are part of the overall elastomer plate (25). The windows (16) are aligned with the holes for installing the centering bushings (4) in the centering washer (2), as well as with the corresponding holes in the protective cover (3). The face metal plate (24) with the elastomeric plate (25) is positioned relative to the centering washer (2) and the support plate (17) using the holes through which the guide pins (10) pass, and is attached to the protective cover (3) of the optical module (14 ) using one screw (26) passing through the adjusting metal washer (27) . By pressing the rigid face plate (24) with a screw (26) to the surface of the protective cover (3), the support plate (17) with windows (15) deforms the elastomer plate (25) in the area of the windows with elastomer (16), thereby creating a reliable optical contact and protecting the surface of the plate (15) from damaging mechanical influences that deteriorated the performance properties of optical connectors at the previous level of technology. The level of deformation of the elastomeric plate is determined by the thickness of the adjusting washer (27). Moreover, when operating this version of the optical connector, the front plate (25) with windows made of elastomeric material (6) is an easily replaceable consumable element that does not require adjustments and settings, and can be easily and quickly replaced if necessary in the field, even by unqualified personnel. However, the rest of the optical connector requires easier and less frequent maintenance compared to prior art optical connectors.

верхняя поверхность опорной пластины (17) с окнами (15) должна быть доступна для оптического контакта с окнами из прозрачного эластомерного материала (16) при установке лицевой пластины (24) с окнами из прозрачного эластомерного материала (16), которые являются частью общей эластомерной пластины (25). Окна (16) соосны с отверстиями для установки центрирующих втулок (4) в центрирующей шайбе (2), а также с соответствующими отверстиями в защитной крышке (3). Лицевая металлическая пластина (24) с эластомерной пластиной (25) позиционируется относительно центрирующей шайбы (2) и опорной пластины (17) с помощью отверстий, через которые проходят направляющие штыри (10), и крепится к защитной крышке (3) оптического модуля (14) с помощью одного винта (26), проходящего через регулирующую металлическую шайбу (27) . За счет прижима винтом (26) жесткой лицевой пластины (24) к поверхности защитной крышки (3), опорная пластина (17) с окнами (15) деформирует эластомерную пластину (25) в области окон с эластомером (16), создавая тем самым надежный оптический контакт и защищая поверхность пластины (15) от повреждающих механических воздействий, которые ухудшали эксплуатационные свойства оптических соединителей на предыдущем уровне развития техники. Уровень деформации эластомерной пластины определяется толщиной регулирующей шайбы (27). При этом при эксплуатации данного варианта оптического соединителя лицевая пластина (24) с эластомерной пластиной (25) и окнами из эластомерного материала (16) является легко заменяемым расходным элементом, не требующим юстировок и настроек, легко и оперативно сменяемым при необходимости в полевых условиях даже не квалифицированным персоналом. При этом остальная часть оптического соединителя требует более легкого и редкого обслуживания, по сравнению с оптическими соединителями предыдущего уровня развития техники.The top surface of the support plate (17) with windows (15) must be accessible for optical contact with the windows of clear elastomeric material (16) when installing the face plate (24) with windows of clear elastomeric material (16) that are part of the overall elastomeric plate (25). The windows (16) are aligned with the holes for installing the centering bushings (4) in the centering washer (2), as well as with the corresponding holes in the protective cover (3). The face metal plate (24) with the elastomeric plate (25) is positioned relative to the centering washer (2) and the support plate (17) using the holes through which the guide pins (10) pass, and is attached to the protective cover (3) of the optical module (14 ) using one screw (26) passing through the adjusting metal washer (27) . By pressing the rigid face plate (24) with a screw (26) to the surface of the protective cover (3), the support plate (17) with windows (15) deforms the elastomer plate (25) in the area of the windows with elastomer (16), thereby creating a reliable optical contact and protecting the surface of the plate (15) from damaging mechanical influences that deteriorated the performance properties of optical connectors at the previous level of technology. The level of deformation of the elastomeric plate is determined by the thickness of the adjusting washer (27). Moreover, when operating this version of the optical connector, the front plate (24) with the elastomeric plate (25) and windows made of elastomeric material (16) is an easily replaceable consumable element that does not require adjustments and settings, and can be easily and quickly replaced if necessary in the field even without qualified personnel. However, the rest of the optical connector requires easier and less frequent maintenance compared to prior art optical connectors.

Claims (13)

1. Оптический соединитель, характеризующийся тем, что содержит два идентичных, соединяемых между собой с образованием оптического контакта, оптических разъема, каждый из которых состоит из защитного корпуса, в котором закреплен оптический модуль, который содержит крышку, основание и установленную между ними прецизионную центрирующую шайбу, имеющие соосные сквозные отверстия с возможностью размещения в них оптических каналов и соединительных элементов, причем в отверстиях прецизионной центрирующей шайбы зафиксированы центрирующие втулки, в которых установлены в основании оптического модуля коллиматорные объективы, центрирующая втулка выполнена с возможностью установки внутри нее ферулы с оптическим волокном, поверхность торца которого лежит в фокальной плоскости коллиматорного объектива, при этом над поверхностью коллиматорного объектива, через промежуток, равный его фокусному расстоянию, закреплена позиционированная перпендикулярно оптической оси коллиматорного объектива опорная пластина с окнами из оптического материала, прозрачного в используемом диапазоне длин волн, к которой жестко прикреплена лицевая пластина с окнами, закрытыми прозрачным эластомерным материалом, прозрачным в используемом диапазоне длин волн, которые являются частью общей эластомерной пластины, расположенной под лицевой пластиной, причем окна опорной пластины находятся в оптическом контакте с окнами лицевой пластины и соосны отверстиям прецизионной центрирующей шайбы для установки центрирующих втулок и с соответствующими отверстиями в крышке, при этом окна из эластомерного материала выполнены с возможностью механической деформации с образованием оптического контакта при соединении оптических разъемов с образованием изолированной трассы распространения расширенного светового пучка. 1. An optical connector, characterized in that it contains two identical optical connectors connected to each other to form an optical contact, each of which consists of a protective housing in which an optical module is fixed, which contains a cover, a base and a precision centering washer installed between them , having coaxial through holes with the possibility of placing optical channels and connecting elements in them, and in the holes of the precision centering washer, centering bushings are fixed, in which collimator lenses are installed at the base of the optical module, the centering bushing is made with the possibility of installing a ferrule with optical fiber inside it, the surface the end of which lies in the focal plane of the collimator lens, while above the surface of the collimator lens, through a gap equal to its focal length, a support plate with windows made of optical material, transparent in the used wavelength range, is fixed, positioned perpendicular to the optical axis of the collimator lens, to which it is rigidly attached face plate with windows covered with transparent elastomeric material, transparent in the wavelength range used, which are part of a common elastomeric plate located under the face plate, and the windows of the support plate are in optical contact with the windows of the face plate and coaxial with the holes of the precision centering washer for installing the centering bushings and with corresponding holes in the cover, while the windows made of elastomeric material are made with the possibility of mechanical deformation with the formation of optical contact when connecting optical connectors with the formation of an isolated propagation path of the expanded light beam. 2. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что опорная пластина расположена между центрирующей шайбой и защитной крышкой оптического модуля.2. An optical connector according to claim 1, characterized in that the support plate is located between the centering washer and the protective cover of the optical module. 3. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что опорная пластина расположена над защитной крышкой оптического модуля.3. An optical connector according to claim 1, characterized in that the support plate is located above the protective cover of the optical module. 4. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что опорная пластина является защитной крышкой оптического модуля.4. An optical connector according to claim 1, characterized in that the support plate is a protective cover of the optical module. 5. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что опорная пластина содержит оптическое окно, общее для части коллиматорных объективов одного оптического модуля.5. The optical connector according to claim 1, characterized in that the support plate contains an optical window common to part of the collimator lenses of one optical module. 6. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что опорная пластина содержит оптическое окно, общее для всех коллиматорных объективов одного оптического модуля.6. An optical connector according to claim 1, characterized in that the support plate contains an optical window common to all collimator lenses of one optical module. 7. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что в качестве эластомерного материала использован материал, характеристики которого удовлетворяют следующим условиям:7. An optical connector according to claim 1, characterized in that the elastomeric material is a material whose characteristics satisfy the following conditions: - твердость предлагаемых эластомеров составляет (по Шору А) до 50, при этом твердость прозрачного эластомера, выбираемого для конкретной конструкции оптического соединителя, определяется уровнем механических усилий при соединении двух частей оптического соединителя для реализации упругой деформации в пределах 50%, - the hardness of the proposed elastomers is (Shore A) up to 50, while the hardness of the transparent elastomer selected for a specific optical connector design is determined by the level of mechanical forces when connecting two parts of the optical connector to achieve elastic deformation within 50%, - разрывная прочность не менее 1 МПа, - tensile strength of at least 1 MPa, - температурный диапазон существования высокоэластичного состояния от -65°С до +85°С, - temperature range for the existence of a highly elastic state from -65°C to +85°C, - показатель преломления эластомеров N16 выбран из диапазона 1,4÷1,5.- the refractive index of elastomers N 16 is selected from the range 1.4÷1.5. 8. Оптический соединитель по п.7, характеризующийся тем, что в качестве эластомерного материала использован силиконовый или полиуретановый эластомеры, которые имеют показатели преломления N101≈N102≈1,4-1,5 в области собственной прозрачности, совпадающей с рабочими длинами волоконно-оптических линий связи 1,3÷1,6 мкм.8. Optical connector according to claim 7, characterized in that it is used as an elastomeric material silicone or polyurethane elastomers that have refractive indices N101≈N102≈1.4-1.5 in the region of intrinsic transparency, coinciding with the working lengths of fiber-optic communication lines 1.3÷1.6 microns. 9. Оптический соединитель по п.1, характеризующийся тем, что оптический разъем имеет герметичный корпус.9. An optical connector according to claim 1, characterized in that the optical connector has a sealed housing.
RU2023117641A 2023-07-04 Contact optical connector with extended isolated beam RU2807289C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2807289C1 true RU2807289C1 (en) 2023-11-13

Family

ID=

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781431A (en) * 1986-12-29 1988-11-01 Labinal Components And Systems, Inc. Lensed optical connector
RU2127891C1 (en) * 1995-11-10 1999-03-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Optical coupler and process of its manufacture
US20030012513A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-16 Ljerka Ukrainczyk High power expanded beam connector and methods for using and making the high power expanded beam connector
GB2408350A (en) * 2003-11-20 2005-05-25 Fibreco Ltd Expanded beam optical fibre connector with ball lens
US20130272660A1 (en) * 2009-06-01 2013-10-17 Tyco Electronics Corporation Optical connector with ferrule interference fit
GB2564475A (en) * 2017-07-14 2019-01-16 Ridgemount Tech Limited Expanded beam connector
RU2786485C1 (en) * 2021-08-10 2022-12-21 Юрий Александрович Русанов Optical connector

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4781431A (en) * 1986-12-29 1988-11-01 Labinal Components And Systems, Inc. Lensed optical connector
RU2127891C1 (en) * 1995-11-10 1999-03-20 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Optical coupler and process of its manufacture
US20030012513A1 (en) * 2001-07-05 2003-01-16 Ljerka Ukrainczyk High power expanded beam connector and methods for using and making the high power expanded beam connector
GB2408350A (en) * 2003-11-20 2005-05-25 Fibreco Ltd Expanded beam optical fibre connector with ball lens
US20130272660A1 (en) * 2009-06-01 2013-10-17 Tyco Electronics Corporation Optical connector with ferrule interference fit
GB2564475A (en) * 2017-07-14 2019-01-16 Ridgemount Tech Limited Expanded beam connector
RU2786485C1 (en) * 2021-08-10 2022-12-21 Юрий Александрович Русанов Optical connector

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10620387B2 (en) Expanded beam array for fiber optics
US7031567B2 (en) Expanded beam connector system
US7404679B2 (en) Termination for optic fiber with improved optical features
CN1973221B (en) Optical waveguide, optical waveguide module, and method for manufacturing optical waveguide
US4360249A (en) Optical feedthrough for pressure vessels
US12050349B2 (en) Optical ferrule having compound stops
US10816735B2 (en) Lensed connector ferrule assemblies and methods of fabricating the same
TW200411241A (en) Symmetric, bi-aspheric lens for use in optical fiber collimator assemblies
JP2013509614A (en) Expanded beam interface device and manufacturing method thereof
EP4206762A1 (en) Optical fiber termination structure, optical connection component and hollow-core optical fiber
US5533155A (en) Evanescent field coupler
Gradkowski et al. Demonstration of a single-mode expanded-beam connectorized module for photonic integrated circuits
US11598922B2 (en) Optical receptacle and optical transceiver
JPS61107207A (en) Optical coupler
CA1089686A (en) Fiber optic interface junction assembly
RU2807289C1 (en) Contact optical connector with extended isolated beam
CN115327694A (en) Clamping device for multi-core fiber Bragg grating laser direct writing
WO2020007197A1 (en) Optical device for converting electricity into light
RU2786485C1 (en) Optical connector
RU222410U1 (en) OPTICAL CONNECTOR
WO2021111277A1 (en) Optical connector assembly
Putra et al. Reflowable Ceramics Multifiber Ferrule for Co-Packaged Optics
CN119355892A (en) Fiber optic connection structure
RU2024892C1 (en) Device for the optical communication of light guides
Challans et al. Expanded-beam singlemode connector