Development of self-centering fiber connector components for Fiber-To-The-Home applications

Abstract

English: Since the spread of optical technologies, Fiber-To-The-Home (FTTH) networks have become adopted as a potential replacement of traditional electrical connections for "last mile" transmission of information with high bandwidth. Therefore, the development of a new breed of cost-effective connectivity solutions is necessary. This includes the introduction of key network components such as connectors, fiber distribution hubs, splitters and low-cost monitoring systems. One of the most important parameters that restrict the further integration of fiber optics in these networks is the fiber positioning accuracy. Indeed, contrary to electronic copper cables, optical single-mode fibers (SMFs) are very sensitive to spatial misalignments and deviations in the micrometer range result in unacceptably high coupling losses. The main objective of this work is to develop a field installable connector based on self-centering micro-mechanical structures that can align optical fibers and can accommodate for possible fiber diameter variations. This will be achieved by deflectable/compressible cantilever structures, providing a self centering functionality for the fiber. Simulations of the mechanical properties of the cantilever are carried out in order to get an analytical approximation and a mathematical model of the spring constant and the stress in the structure; we also included an introduction to the Deep Proton Writing technology for a rapid prototyping of these micro-opto-mechanical components.

Castellano: Debido a la expansión de las tecnologías ópticas, las redes de cable hasta la casa (Fiber-To-The-Home en inglés, FTTH) han sido adoptadas como una solución a la tradicional conexión eléctrica del último tramo de la transmisión de información con un gran ancho de banda. Por tanto, es necesario el desarrollo de una nueva generación de soluciones rentable. Esto incluye la introducción de componentes clave de la red como conectores, centros de distribución de fibra, divisores y sistemas de monitorización de bajo coste. Uno de los parámetros más importantes que limitan una mayor integración de la fibra óptica en estas redes es la precisión del posicionamiento de la fibra. En efecto, a diferencia de los cables de cobre electrónicos, las fibras ópticas monomodo (SMF) son muy sensibles a los desajustes espaciales y las desviaciones en el rango del micrómetro dan altas pérdidas de acoplamiento que son inaceptables. El objetivo de este trabajo es desarrollar un conector instalable en cualquier lugar basado en estructuras micro-mecánicas auto-centradoras que pueden alinear fibras ópticas y pueden acomodarse según las posibles variaciones de diámetro. Este objetivo es alcanzado a partir de estructuras en voladizo deflectibles y comprimibles, proporcionando la funcionalidad de auto-centrado de la fibra. Son llevadas a cabo simulaciones sobre las propiedades mecánicas de la viga para obtener una aproximación analítica y un modelo matemático de la constante elástica de la estructura; también se incluye una introducción a la Technology Deep Proton Writing (DPW), utilizada para la rápida obtención de prototipos de estructuras micro-opto-mecánicas.

Català: Degut a l'expansió de les tecnologis òptiques, les xarxes de cable fins a la casa (Fiber-To-The-Home en anglès, FTTH) han sigut adoptades com una solució a la tradicional connexió elèctrica de l'últim tram de la transmissió d'informació amb un gran ample de banda. Per tant, és necessari el desenvolupament d'una nova generació de solucions rendible. Això inclou la introducció de components clau de la xarxa com connectors, centres de distribució de fibra, divisors i sistemes de monitorització de baix cost. Un dels paràmetres més importants que limiten una major integració de la fibra òptica en aquestes xarxes és la precisió del posicionament de la fibra. En efecte, a diferència dels cables de coure electrònics, les fibres òptiques monomode (SMF) són molt sensibles als desajustos espacials i les desviacions en el rang del micròmetre donen altes pèrdues d'acoblament que són inaceptables. L'objectiu d'aquest treball és desenvolupar un connector instal·lable en qualsevol lloc basat en estructures micro-mecàniques auto-centradores que poden alinear fibres òptiques i poden acomodar-se segons les possibles variacions de diàmetre. Aquest objectiu és aconseguit a partir d'estructures en voladís deflectibles i comprimibles, proporcionant la funcionalitat d'auto-centrat de la fibra. Són dutes a terme simulacions sobre les propietats mecàniques de la biga per tal d'obtenir una aproximació analítica i un model matemàtic de la constant elástica de l'estructura; també s'inclou una introducció a la technologia Deep Proton Writing (DPW), utilitzada per a la rápida obtenció de prototips d?estructures micro-opto-mecàniques.