[发明专利]光纤连接装置、飞行器的复合结构及其制造方法

说明书

本发明涉及光纤连接装置、用于飞行器的复合结构及用于飞行器的复合结构的制造方法，光纤连接装置(1)包括棱镜(2)、第一连接元件(3)和第二连接元件(4)、内套管(11)和外套管(12)以及弹性元件(13)。棱镜具有终止于第一孔(8)和第二孔(9)的内导管(7)，第一孔(8)构造成接纳输入光纤(21)，第二孔(9)构造成接纳第一连接元件并且还构造成接纳第二连接元件。该第二连接元件还构造成接纳输出光纤(22)。导管包括形成斜坡用以将输入光纤引向纤维连接的两个部段。第一连接元件具有内盒(30)并且第二连接元件具有外突出部(31)以提供独特的连接位置。内套管和外套管以及弹性元件被保持在第二连接元件中。

技术领域

本发明涉及用于与嵌入在复合结构中的光纤一起使用的光纤连接装置。本发明还涉及包括光纤连接装置的复合结构。

本发明的一个目的是提供一种能够在输入(嵌入式)光纤和输出光纤的光学面之间提供具有最小插入损耗的光学对准的光纤连接装置。

本发明的另一目的是提供一种能够提供稳固且可靠的光学连接的光纤连接装置。此外，本发明的目的是提供一种装置：该装置可抵抗结构条件和环境条件，从而避免了在其上安置有该装置的复合结构的褶皱或任何机械性退化。

本发明还涉及用于制造包括光纤连接装置的复合结构的方法。

本发明的另一目的是提供一种与复合结构的制造条件相适应以容易地结合到所述复合材料制造工艺中的光纤连接装置。

背景技术

在复合结构的结构健康监测领域内，基于光纤的传感器相对于其他常规仪器变得日益发展，由此成为了一些应用的唯一解决方案。在基于光纤的传感器系列内，基于网络的布拉格传感器由于其巨大的潜力而被高度使用。该技术特别地被开发用于测量和监视不同类型的结构——比如复合材料——中的结构变形。

在航空结构中，复合材料的传统制造工艺实现了将光纤结合在材料内，使得在复合材料聚合之后形成独特的材料-传感器系统。该系统构成了具有检测能力且可能由外部刺激触发的智能材料。

这些智能材料从理论的角度来看是可行的，但是在工业水平上很难实施。

主要问题之一存在于不同材料之间的中间面上，并且在具有嵌入式光纤传感器的复合结构的特定情况下，问题存在于所述复合结构与外部传输光纤之间的过渡，即，进-出区域中。

其他问题出现在复合结构的包含光纤的区域上，这是因为光纤呈现不同的几何性能和机械性能，从而在复合结构中引入了特别敏感的点。

因此，通过将光纤嵌入叠层内部而使光纤结合到复合结构中实际上不仅是形成智能复合材料的最有吸引力的解决方案之一，而且是一种能够确保结构部件内部的纤维抵抗周围环境的最大保护和完整性的最佳方法。

因此，预期的结合水平仍然是一个挑战，这是因为目前还没有满足特别是涉及光纤的进-出的所有主要的必要要求的工业上成熟的解决方案。

因此，期望提供下述技术手段：该技术手段给出了针对光纤进-出复合结构的满足所提及的结构的所有必要要求的解决方案，同时提供了与结构的耐久且稳固的连接、以及提供了诸如最小光学插入损耗的光学性能要求。

发明内容

本发明通过提供光纤连接装置、包括所述光纤连接装置的复合结构、以及用于制造包括光纤连接装置的复合结构的方法而克服了上述缺点，光纤连接装置提供了与复合结构的耐久且可靠的连接，同时减少了光纤之间光学连接的插入损耗。

本发明的一个方面涉及一种光纤连接装置，该光纤连接装置包括金属棱镜、第一连接元件、第二连接元件、内套管和外套管以及弹性元件。

金属棱镜具有平坦基部用以置于复合结构上。棱镜具有内导管，内导管连接棱镜的相反两侧表面。导管终止于第一孔和第二孔，其中，第一孔构造成接纳嵌入在复合结构中的输入光纤。