Conjunto óptico para acoplamiento y desacoplamiento repetitivos.

Un conjunto de comunicación óptica (100) que comprende una disposición de fibra óptica susceptible de hacerse funcionar para recibir de forma liberable una fibra óptica (300) terminada en un manguito de empalme (305),

y una disposición de lente,

en el cual dicha disposición de fibra óptica comprende una sección (220) adaptadora de fibras,

dicha disposición de lente comprende una lente (120),

de tal manera que dicha disposición de lente está configurada para disponerse espacialmente, en relación con la disposición de fibra óptica, de tal modo que es capaz de proporcionar un haz de radiación axial sustancialmente colimado y expandido, en respuesta a la recepción de radiación procedente de la sección (220) adaptadora de fibras, y es capaz de proporcionar un haz enfocado de radiación a la sección (220) adaptadora de fibras en respuesta a la recepción de un haz sustancialmente colimado de radiación hacia la lente (120), comprendiendo dicho conjunto (100), adicionalmente, un soporte (110) de lente, un manguito de alineamiento axial (130) y un soporte (200) de sección adaptadora de fibras,

de tal manera que el manguito de alineamiento axial (130) está dispuesto para recibir el soporte (200) de sección adaptadora de fibras, y

el manguito (130) de alineamiento axial está dispuesto para ser un elemento de ajuste deslizante dentro del soporte (110) de lente, de tal manera que el soporte (110) de lente, el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras se han dispuesto para situar espacialmente la disposición de fibra óptica con respecto a la disposición de lente y para el ajuste posicional de la disposición de fibra óptica con respecto a la disposición de lente,

de tal modo que el soporte (200) de sección adaptadora de fibras incluye una porción (210) cuya superficie exterior es diámetro externo más pequeño que una superficie interior de una porción (165) del manguito de alineamiento axial (130), de tal manera que el soporte (200) de sección adaptadora de fibras es susceptible de ser movido lateralmente.

Conjunto óptico para acoplamiento y desacoplamiento repetitivos Campo de la Invención La presente invención se refiere a conjuntos ópticos, por ejemplo, a conjuntos ópticos para el acoplamiento de fibras ópticas entre sí y para la conexión de fibras ópticas a aparatos de datos. Además, la presente invención se refiere también a métodos para fabricar tales conjuntos ópticos. La invención se refiere, por otra parte, a acopladores y a aparatos que incluyen tales conjuntos ópticos.

Antecedentes de la Invención Se conoce el hecho de que las fibras ópticas actuales tienen núcleos ópticos relativamente pequeños, a menudo tan solo de unos pocos micrómetros de diámetro exterior, y un revestimiento óptico exterior que tiene un diámetro del orden de los centenares de micrómetros, como diámetro exterior, y una diferencia de índices de refracción entre los núcleos ópticos y sus revestimientos ópticos correspondientes que proporciona a tales fibras ópticas actuales propiedades de guiado de la luz destinadas a transportar a lo largo de estas radiación óptica que porta información. Tales propiedades de guiado de la luz se emplean extensamente dentro de los modernos sistemas de telecomunicación. Semejante diámetro exterior relativamente pequeño de los núcleos ópticos hace que tales fibras, especialmente las fibras de un único modo, o monomodo, que tienen un diámetro exterior de sustancialmente 9 micrómetros, resulten potencialmente difíciles de alinearse entre sí y, por ello, representa un problema a la hora de asegurar un acoplamiento eficiente de la energía óptica entre ellas. Si bien tal acoplamiento puede conseguirse mediante el uso de manguitos de empalme de zirconio de precisión para un contacto a tope mutuo de precisión de las fibras, se encuentran problemas prácticos en la práctica, especialmente en lo que respecta a la contaminación con partículas y a la condensación.

Se han propuesto diversas soluciones para hacer las fibras ópticas más fáciles de acoplar entre sí. Por ejemplo, en la Solicitud de Patente Internacional PCT publicada con el nº PCT/US02/23700 (WO 03/010564) se describe un sistema conectador de haz expandido que se ilustra, en una vista en corte transversal, en la Figura 1. El sistema indicado generalmente por la referencia 10 comprende un manguito tubular de alineamiento de precisión 20, que tiene unos primer y segundo extremos 30a, 30b. Unos primer y segundo manguitos de empalme 40a, 40b se encuentran acomodados en los primer y segundo extremos 30a, 30b, respectivamente, del manguito 20 y se extienden al interior del manguito 20, como se ilustra. Los primer y segundo manguitos de empalme 40a, 40b incluyen, en su interior, unas primera y segunda lentes de colimación 50a, 50b, respectivamente. Además, se ha permitido que quede una región de espacio libre 60 entre las primera y segunda lentes 50a, 50b, sustancialmente en una porción central del manguito 20. En las caras 70a, 70b de las lentes 50a, 50b, más alejadas de la región de espacio libre 60, el manguito 20 proporciona soporte para que unas primera y segunda fibras ópticas 80a, 80b contacten a tope con las primera y segunda lentes 50a, 50b, respectivamente, de tal manera que cada una de estas fibras 80a, 80b incluye un núcleo óptico central 82a, 82b y un revestimiento óptico correspondiente 84a, 84b, en torno a ella. En funcionamiento, la radiación óptica que es guiada sustancialmente a lo largo del núcleo 82a de la primera fibra 80a, se propaga a través de la primera lente 50a, de tal manera que la radiación óptica se conforma a modo de un haz sustancialmente colimado 90 cuyo diámetro es considerablemente mayor que el del núcleo 82a de la primera fibra 50a. El haz colimado 90 se propaga a través de la región de espacio libre 60 antes mencionada, para ser recibido por la segunda lente 50b, la cual es susceptible de hacerse funcionar para enfocar la radiación en un punto focal en el que se ha situado el núcleo 82b de la segunda fibra 80b. La radiación recibida en el núcleo 82b de la segunda fibra 80b prosigue al propagarse a lo largo de la segunda fibra 80b. El sistema conectador de haz expandido 10 anteriormente mencionado es capaz de acoplar radiación óptica de uno a otro tipos de fibra óptica. Es más, el sistema conectador 10 se ha configurado para manejar señales ópticas con una potencia relativamente elevada. Un beneficio proporcionado por el sistema 10 conectador de haz es que la radiación óptica que se propaga por la región de espacio libre 60 es transportada por medio de un haz de un diámetro exterior relativamente grande, por ejemplo, de varios centenares de micrómetros de diámetro exterior, lo que hace que el ajuste de las primera y segunda fibras 80a, 80b sea relativamente menos crucial a la hora de asegurar un acoplamiento eficiente de la radiación desde la primera fibra 80a a la segunda fibra 80b, y viceversa. El primer manguito de empalme 40a hace posible la colocación mutua tanto de la primera fibra 80a como de su primera lente de colimación correspondiente 50a. De forma similar, el segundo manguito de empalme 40b hace posible la colocación mutua tanto de la segunda fibra 80b como de su segunda lente de colimación correspondiente 50b. El manguito de alineamiento de precisión 20 hace posible el alineamiento mutuo relativo de los primer y segundo manguitos de empalme 40a, 40b. Durante el uso, el haz colimado 90 hace que el alineamiento mutuo de los primer y segundo manguitos de empalme 40a, 40b sea menos crucial. Las fibras 80a, 80b y sus lentes asociadas 50a, 50b, junto con sus manguitos de empalme 40a, 40b, están fijas entre sí y no son susceptibles de ser desensambladas tras haber sido inicialmente fabricadas. Sin embargo, los manguitos de empalme 40a, 40b son susceptibles de ser encajados en el tubo 20 y desencajados de este en uso.

Un ejemplo adicional de una solución actual para acoplar radiación óptica de una primera fibra óptica a una segunda fibra óptica, en una conexión óptica, se describe en la Patente del Reino Unido publicada con el nº GB 2.145.534. La conexión óptica incluye unas primera y segunda lentes esféricas dispuestas contactando a tope con caras de

colocación gradualmente estrechadas correspondientes, de unos primer y segundo miembros interiores. En la conexión óptica, las lentes esféricas son retenidas en una disposición separada mutuamente una de otra, de manera que se proporciona entre ellas una región de propagación de la radiación. Los primer y segundo miembros también incluyen unas cavidades gradualmente estrechadas, destinadas a recibir los extremos de las primera y segunda fibras ópticas. Los primer y segundo miembros contactan a tope, por medio de caras gradualmente estrechadas, sobre unos primer y segundo miembros gradualmente estrechados correspondientes. Además, los primer y segundo miembros gradualmente estrechados están alojados dentro de un miembro tubular. En funcionamiento, el miembro tubular garantiza que los primer y segundo miembros interiores se colocan correctamente para que sus lentes y fibras queden separadas correctamente entre sí y en alineamiento mutuo. La conexión óptica funciona de una manera sustancialmente similar al sistema conectador de haz expandido anteriormente mencionado. Sin embargo, la conexión óptica emplea muchas partes componentes de precisión y únicamente se encarga del ajuste de una distancia entre las lentes esféricas, a saber, una longitud axial de la región de propagación de radiación proporcionada entre las lentes esféricas. El alineamiento lateral preciso de las fibras ópticas con sus correspondientes lentes viene proporcionado inherentemente por el uso de las cavidades gradualmente estrechadas y las caras gradualmente estrechadas de los primer y segundo miembros gradualmente estrechados, y de caras gradualmente estrechadas correspondientes de los primer y segundo miembros interiores. La conexión óptica resulta, por ello, potencialmente cara de fabricar, habida cuenta del número relativamente grande de partes de precisión que es necesario fabricar de manera precisa y ensamblar mutualmente a continuación. Es más, la conexión óptica está configurada para acoplar entre sí fibras de múltiples modos, o multimodo, cuyos núcleos ópticos centrales tienen un diámetro del orden de 50 micrómetros. La conexión óptica es inadecuada para el acoplamiento entre sí de fibras monomodo, fibras que tienen un diámetro del núcleo óptico del orden de 9 micrómetros, habida cuenta de la excesiva precisión con la que la partes componentes de la conexión óptica tendrían que fabricarse.

De esta forma, el sistema conectador de haz expandido anteriormente mencionado no permite el desacoplamiento de sus fibras ópticas de sus respectivas lentes durante el uso, y la conexión óptica es compleja y potencialmente... [Seguir leyendo]

1. Un conjunto de comunicación óptica (100) que comprende una disposición de fibra óptica susceptible de hacerse funcionar para recibir de forma liberable una fibra óptica (300) terminada en un manguito de empalme (305) , y una disposición de lente, en el cual dicha disposición de fibra óptica comprende una sección (220) adaptadora de fibras, dicha disposición de lente comprende una lente (120) , de tal manera que dicha disposición de lente está configurada para disponerse espacialmente, en relación con la disposición de fibra óptica, de tal modo que es capaz de proporcionar un haz de radiación axial sustancialmente colimado y expandido, en respuesta a la recepción de radiación procedente de la sección (220) adaptadora de fibras, y es capaz de proporcionar un haz enfocado de radiación a la sección (220) adaptadora de fibras en respuesta a la recepción de un haz sustancialmente colimado de radiación hacia la lente (120) , comprendiendo dicho conjunto (100) , adicionalmente, un soporte (110) de lente, un manguito de alineamiento axial

(130) y un soporte (200) de sección adaptadora de fibras, de tal manera que el manguito de alineamiento axial (130) está dispuesto para recibir el soporte (200) de sección adaptadora de fibras, y el manguito (130) de alineamiento axial está dispuesto para ser un elemento de ajuste deslizante dentro del soporte (110) de lente, de tal manera que el soporte (110) de lente, el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras se han dispuesto para situar espacialmente la disposición de fibra óptica con respecto a la disposición de lente y para el ajuste posicional de la disposición de fibra óptica con respecto a la disposición de lente, de tal modo que el soporte (200) de sección adaptadora de fibras incluye una porción (210) cuya superficie exterior es diámetro externo más pequeño que una superficie interior de una porción (165) del manguito de alineamiento axial (130) , de tal manera que el soporte (200) de sección adaptadora de fibras es susceptible de ser movido lateralmente.

2. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el manguito de alineamiento axial (130) es susceptible de ser ajustado en posición con respecto al soporte (110) de lente, siendo dicho ajuste de posición a lo largo de una dirección axial.

3. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual un ajuste de la posición lateral relativa entre la disposición de fibra óptica y la disposición de lente viene proporcionado por el hecho de que el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras están provistos de superficies en contacto a tope mutuo, dispuestas de forma tal, que dan acomodo a un ajuste lateral de la disposición de fibra con respecto a la disposición de lente.

4. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual un ajuste de la posición axial relativa entre la disposición de fibra óptica y la disposición de lente viene proporcionado por el hecho de que el soporte (110) de lente y el manguito de alineamiento axial (130) están provistos de superficies en contacto a tope mutuo, dispuestas de forma tal, que dan acomodo a un ajuste axial de la disposición de fibra con respecto a la disposición de lente.

5. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 3, en el cual al menos una porción de las superficies en contacto a tope mutuo es accesible en una región exterior del conjunto (100) para permitir el ajuste de la posición lateral relativa cuando el conjunto (100) se encuentra en un estado ensamblado.

6. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 4, en el cual al menos una porción de las superficies en contacto a tope mutuo es accesible en un región exterior del conjunto (100) para permitir el ajuste de la posición axial relativa cuando el conjunto (100) se encuentra en un estado ensamblado.

7. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 5 o la reivindicación 6, en el cual la porción de las superficies en contacto a tope mutuo se ha dispuesto para permitir la inmovilización relativa de las superficies en contacto a tope, a fin de hacer permanente una colocación relativa dada de la disposición de lente con respecto a la disposición de fibra.

8. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual los elementos (110, 130, 200) se han fabricado de materiales susceptibles de ser fundidos o unidos para conseguir dicha inmovilización relativa.

9. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 7, en el cual los elementos (110, 130, 200) se han fabricado de uno o más de entre: metal, material plástico, cerámico, material sinterizado, vidrio, sílice, zafiro y materiales con propiedades ópticamente refractivas.

10. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la disposición de fibra comprende el hecho de que la sección (220) adaptadora de fibras tiene un manguito de empalme (222) , de tal manera que la disposición de fibras está dispuesta, espacialmente, entre la disposición de lente y la fibra óptica (300) con el fin de

transportar radiación hacia y/o desde el conjunto (100) .

11. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual un extremo de la disposición de fibra situado de cara hacia dicha disposición de lente está separado espacialmente de la misma, a saber, no en contacto a tope con esta, a fin de proporcionar un diámetro incrementado al haz de radiación.

12. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual un extremo de la disposición de fibra situado de cara hacia dicha disposición de lente se ha hecho contactar a tope con la disposición de lente.

13. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual los elementos (110, 130, 200) están configurados para permitir ciclos repetitivos de encaje / desencaje de la fibra óptica (300) , con su manguito de empalme asociado (305) , con respecto a la sección (220) adaptadora de fibras, al tiempo que se asegura el alineamiento axial de los mismos para permitir que se acople sustancialmente la radiación óptica entre ellos.

14. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual al menos una de entre la disposición de lente y la sección (220) adaptadora de fibras está provista de un revestimiento antirreflectante para reducir la reflexión óptica en ella.

15. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, de tal manera que el conjunto (100) comprende, adicionalmente, un aislador óptico (320, 330) en serie óptica con la disposición de fibra y la disposición de lente.

16. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual la sección (220) adaptadora de fibras está provista de caras ópticas de extremo pulidas, cuyos planos son sustancialmente perpendiculares con respecto a un eje óptico central de la sección (220) adaptadora de fibras.

17. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 10, en el cual la sección (220) adaptadora de fibras está provista de una o más caras ópticas de extremo oblicuamente formadas, cuyos planos son sustancialmente no perpendiculares con respecto a un eje óptico central de la sección (220) adaptadora de fibras.

18. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual la disposición de lentes comprende al menos una de entre: una lente esférica, una lente esférica de bola, una configuración que comprende una pluralidad de lentes, y una lente de índice de refracción graduado.

19. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual:

(a) la disposición de lente comprende una lente esférica o de bola (120) ;

(b) la disposición de fibra comprende la sección (220) adaptadora de fibras, que tiene un manguito de empalme exterior (222) , de tal modo que dicha sección (220) adaptadora de fibras y su manguito de empalme

(222) son susceptibles de hacerse funcionar para montarse dentro de un manguito divisorio (230) y para ser fijadas al soporte (200) de sección adaptadora de fibras;

(c) el soporte (110) de lente es susceptible de hacerse funcionar para soportar la lente esférica o de bola (120) y para funcionar en cooperación con el manguito de alineamiento axial (130) , a fin de hacer posible un ajuste axial del conjunto (100) ; y

(d) el soporte (200) de sección adaptadora de fibras y el manguito de alineamiento axial (130) funcionan en cooperación para hacer posible un ajuste lateral del conjunto (100) .

20. Un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, en el cual el soporte (110) de lente y el manguito de alineamiento axial (130) se solapan, y el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras se solapan.

21. Un acoplador óptico (500) que comprende una pluralidad de conjuntos ópticos (100a, 110b) , siendo cada conjunto óptico (100a, 100b) de conformidad con la reivindicación 1, de tal manera que el acoplador óptico (500) está provisto de una pluralidad de fibras ópticas (300a, 300b) para transportar radiación óptica hacia el mismo y/o desde este, a través de la pluralidad de conjuntos ópticos (100) .

22. Una red de conmutación óptica (600) que comprende una pluralidad de conjuntos ópticos (100) , siendo cada conjunto óptico (100) de conformidad con la reivindicación 1, de tal modo que dicha pluralidad de conjuntos ópticos está provista de una disposición (610) de orientación de haz, destinada a orientar las direcciones de los haces colimados de radiación, en funcionamiento, por medio de dicha pluralidad de conjuntos ópticos, con lo que se dirige selectivamente la radiación óptica a través de uno o más de dichos conjuntos (100) y, con ello, selectivamente a través de la red (600) .

23. Un sistema (700) que comprende uno o más de entre elementos (710) de chasis, placas de tratamiento (720) y cuadros (730) de placa posterior, de tal manera que dicho sistema (700) incluye uno o más conjuntos (100) de acuerdo con la reivindicación 1, destinados a acoplar radiación óptica entre uno o más de entre los elementos (710)

de chasis, las placas de tratamiento (720) , los cuadros (730) de placa posterior, y hacia un entorno exterior a los mismos.

24. Un método para ajustar el alineamiento relativo de una disposición de lente con respecto a una disposición de fibra de un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, de tal modo que dicho método comprende las etapas de:

(a) proporcionar radiación óptica a la disposición de fibra para su propagación hacia la disposición de lente, a fin de ser emitida desde la misma como un haz de radiación;

(b) ajustar el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras del conjunto (100) con el fin de asegurar que el haz se alinee lateralmente con respecto a un eje óptico de la disposición de lente; y

(c) ajustar el soporte (110) de lente y el manguito de alineamiento axial (130) del conjunto (100) para garantizar que el haz es sustancialmente colimado.

25. Un método para ajustar el alineamiento relativo de una disposición de lente con respecto a una disposición de fibra de un conjunto óptico (100) de acuerdo con la reivindicación 1, de tal modo que dicho método comprende las etapas de:

(a) proporcionar, de forma sustancialmente axial a la disposición de lente, un haz de radiación óptica sustancialmente colimada a la disposición de lente, para su propagación a través de la misma, hacia la disposición de fibra;

(b) ajustar el manguito de alineamiento axial (130) y el soporte (200) de sección adaptadora de fibras del conjunto (100) para ajustar la colocación lateral relativa de la disposición de lente con respecto a la disposición de fibra, de tal manera que se consiga un acoplamiento máximo de la radiación transportada en el haz hacia la disposición de fibra; y

(c) ajustar el soporte (110) de lente y el manguito de alineamiento axial (130) del conjunto (100) para ajustar la posición axial de la disposición de lente con respecto a la disposición de fibra, de tal modo que se consiga un acoplamiento máximo de la radiación transportada en el haz hacia la disposición de fibra.

26. Un método de acuerdo con la reivindicación 24 o la reivindicación 25, de tal manera que dicho método comprende una etapa adicional de inmovilizar mutuamente los elementos ajustados (110, 130, 200) para fijar el ajuste del conjunto (100) .

27. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, en el cual dicha inmovilización mutua implica fundir o unir unos con otros los elementos ajustados (110, 130, 200) .

28. Un método de acuerdo con la reivindicación 26, de tal manera que el método se lleva a cabo automáticamente.