本發(fā)明總體上涉及一種光學(xué)連接器，并且更具體地涉及一種擴(kuò)散束光學(xué)連接器。
背景技術(shù)：
：光纖連接器是基本上所有的光纖通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分。例如，這種連接器用于連結(jié)多個(gè)光纖的區(qū)段成為更長(zhǎng)的長(zhǎng)度，用于連接光纖至有源裝置(諸如輻射源、檢測(cè)器和中繼器)，以及用于將光纖連接至無(wú)源裝置(諸如開關(guān)、多路復(fù)用器和衰減器)。光纖連接器的主要作用是保持光纖端部，使得光纖的芯部與配合結(jié)構(gòu)的光學(xué)通道軸向地對(duì)齊。以這種方式，來(lái)自于光纖的光線光學(xué)地耦合到光學(xué)通道。在這里特別關(guān)注的是“擴(kuò)散束(expandedbeam)”的光學(xué)連接器。這種連接器典型地用于高度振動(dòng)和/或灰塵的環(huán)境中，其中在光纖和配合連接器的光路之間的“物理接觸”是有問題的。具體地，在灰塵的環(huán)境中，微粒可能在配合期間卡在連接器之間。這種碎屑對(duì)于光線傳輸具有很大的有害影響，因?yàn)檫@些微粒相比于光學(xué)通路(例如，單模式中10微米的直徑)是相對(duì)較大的，并且從而可能阻塞光學(xué)傳輸?shù)闹辽僖徊糠帧４送?，在高度振?dòng)的環(huán)境中，具有物理接觸的套管的光學(xué)連接器趨于在其接口處經(jīng)受刮擦。所述刮擦減小了光纖端面的磨光，從而減小了反射損失和散射。為了避免碎屑和振動(dòng)的問題，已經(jīng)開發(fā)了一種連接器，其擴(kuò)散光學(xué)束并且將其在連接器之間的空氣間隙上傳輸。通過擴(kuò)散束，其相對(duì)尺寸相對(duì)于碎屑而增加，使得其能夠更不受干擾影響。此外，在空氣間隙上傳輸束消除了部件-部件的磨損，從而增強(qiáng)了連接器對(duì)振動(dòng)的耐受性。這些年來(lái)呢，擴(kuò)散束的連接器已經(jīng)發(fā)展為強(qiáng)化的多光纖連接器，其包括外殼體，所述外殼體構(gòu)造為與配合連接器的外殼體配合，典型地通過螺栓連接。多個(gè)內(nèi)部組件或“插入件”包含在所述外殼體中。每個(gè)插入件包括插入件殼體，包含在插入件殼體中的線纜組件，和在插入件殼體的配合端處、光學(xué)地連接到線纜組件的至少一個(gè)光纖的球透鏡。球透鏡用于在連接器接口處擴(kuò)散和校準(zhǔn)光纖。當(dāng)兩個(gè)擴(kuò)散束連接器配合是，在光學(xué)耦合插入件的每個(gè)對(duì)的球透鏡之間存在空氣間隙。泰科電子公司(TycoElectronicsCorporation(賓夕法尼亞州哈里斯堡))當(dāng)前提供了一種擴(kuò)散束的連接器的生產(chǎn)線，商標(biāo)名為PRO這種連接器及其改進(jìn)在美國(guó)專利No.7,722,261中描述，所述專利全文引用于此作為參考。當(dāng)前的設(shè)計(jì)使用了3.0mm的球透鏡，其安裝在插入件腔的前端上并且通過環(huán)氧樹脂固定。線纜組件具有套管，所述套管保持至少一個(gè)光纖，所述線纜組件單獨(dú)的制造并且安裝到插入件中，其中所述套管與球透鏡光學(xué)地耦合。在單模式設(shè)計(jì)中，套管將光纖的端面帶至與球透鏡接觸，以獲得高的回程損耗。雖然由泰科電子公司提供的多模式(MM)和單模式(SM)擴(kuò)散束連接器已經(jīng)符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是申請(qǐng)人認(rèn)識(shí)到用于改進(jìn)的可制造性的需要。例如，插入件被機(jī)加工為具有圓角、環(huán)狀的脊以坐落球透鏡。該圓角的座必須被機(jī)加工為具有相對(duì)于套管尖端的位置的精密的公差。不僅機(jī)加工出該曲面的座是有挑戰(zhàn)性的，而且驗(yàn)證其公差符合度也是由錯(cuò)誤的傾向的。因此，現(xiàn)存的驗(yàn)證過程趨于是不可靠的，從而線纜的公差符合度也是未知的并且沒有任何實(shí)際確定性，直到在產(chǎn)品上進(jìn)行最終的光學(xué)測(cè)量。在制造的這個(gè)階段確定非符合性是低效和浪費(fèi)的。此外，在線纜組件插入到腔的插入過程中，通常套管沿著插入件的鉆孔的側(cè)壁刮擦，導(dǎo)致碎屑的削刮。這些碎屑可能落在套管端面上，使得其可能降息信號(hào)和回程損耗。由于機(jī)加工工程的存在以及驗(yàn)證的難度，通常需要應(yīng)用調(diào)整，以將線纜組件的光纖軸線與透鏡的軸線對(duì)齊。因此，需要改進(jìn)傳統(tǒng)的擴(kuò)散束產(chǎn)品的可制造性。本發(fā)明至少滿足了這一需要。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明提供了一種“對(duì)齊組件(alignmentassembly)”，其與插入件分立。該對(duì)齊組件有助于透鏡和光纖獨(dú)立于插入件的關(guān)鍵性地對(duì)齊，在軸向和徑向兩個(gè)方向上。換句話說(shuō)，插入件并非機(jī)加工為保持和定位套管的透鏡。而是，該對(duì)齊是通過使用簡(jiǎn)單的柱形彈性套筒而在分立的對(duì)齊組件中實(shí)現(xiàn)的。該套筒被配置為接收透鏡和套管和/或套管插芯(stub)，該透鏡、套管和/或套管插芯都具有基本上相同的直徑。套筒的內(nèi)徑接近光學(xué)部件(即透鏡和套管/套管插芯)的直徑，但是套筒的內(nèi)徑略小，從而產(chǎn)生了定心夾緊力。當(dāng)光學(xué)部件安裝到該對(duì)開(split)套筒中，由于尺寸的略微不同導(dǎo)致的延展使得定心力被施加到光學(xué)部件，導(dǎo)致它們相對(duì)于彼此對(duì)齊。該對(duì)齊組件提供了多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，由于透鏡的對(duì)齊在外部進(jìn)行——獨(dú)立于插入件——減少了機(jī)加工該插入件以要求精密公差的需要，從而能夠?qū)崿F(xiàn)更簡(jiǎn)單的制造并具有足夠的度量。類似地，由于消除了將線纜組件插入到插入件中的精密公差的鉆孔中的需要，在陶瓷的套管和金屬插入件壁之間沒有接觸，從而消除了來(lái)自上述刮擦的污染源。此外，由于光學(xué)部件的對(duì)齊是在分立的套筒中進(jìn)行的，該套筒是易于操作和檢查的，能夠簡(jiǎn)單地在線纜組件被安裝到插入件腔之前光學(xué)地驗(yàn)證部件的對(duì)齊。因此，在分立的對(duì)齊組件中對(duì)齊部件通過更少的刮擦而提供了連接器的更高的可接受率(acceptancerate)。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，套管是易于操作的套管插芯，其提供了多個(gè)優(yōu)勢(shì)。一些優(yōu)勢(shì)是由于套管插芯能夠大量制造和處理的能力而得到的。例如，多個(gè)插芯可被同時(shí)磨光以提供所需的端面特性，包括例如平坦、成角度和半球形的端面。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，插芯可以大批量地涂覆以抗反射(A/R)涂層。雖然由于A/R涂層缺乏可操作性而導(dǎo)致將A/R涂層涂覆到線纜組件的端面是麻煩的，但是大批量的短的、易操作的套管插芯可以一起被涂覆以A/R涂層，從而實(shí)現(xiàn)了規(guī)模經(jīng)濟(jì)以及更低的成本。如下文所討論的，A/R涂層允許使用更廉價(jià)的部件，并且使得被配置為用于SM和MM應(yīng)用的相同的連接器能夠在更大范圍的工作波長(zhǎng)上使用。此外，在另一實(shí)施例中，套管不是套管插芯，而是線纜組件的套管，其被接收在套筒中，使得其與透鏡直接地光學(xué)耦合，并且在一個(gè)特別的實(shí)施例中，其與透鏡物理地接觸。該實(shí)施例的一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于避免了分立的套管插芯的成本和復(fù)雜度。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，由于套管中的光纖物理地接觸透鏡，在透鏡和套管之間的間隔件上或在透鏡/光纖上無(wú)需A/R涂層，這也降低了成本/復(fù)雜度。因此，該實(shí)施例相比于具有光纖插芯的實(shí)施例更廉價(jià)且更容易制造。因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是一種用于插入到擴(kuò)散束連接器的插入件中的分立的對(duì)齊組件。在一個(gè)實(shí)施例中，該對(duì)齊組件包括：(a)至少一個(gè)柱形套筒，其具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在連接器的插入件中的外部直徑；(b)透鏡，其設(shè)置在所述套筒中并且具有圓形外周以及大于所述第一直徑的第二直徑；以及(c)套管/套管插芯，其至少部分地設(shè)置在所述套筒中，并且具有圓形外周以及實(shí)質(zhì)上等于第二直徑的第三直徑，所述套管/套管插芯包括光學(xué)地耦合到球透鏡的光纖/光纖插芯。本發(fā)明的另一方面在于一種具有分立的對(duì)齊組件的擴(kuò)散束連接器。在一個(gè)實(shí)施例中，連接器包括：(a)用于插入到外殼體中的插入件，所述插入件具有用于接收對(duì)齊子組件的至少一個(gè)鉆孔；(b)對(duì)齊子組件，至少包括：(i)至少一個(gè)柱形套筒，其具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在插入件的鉆孔中的外部直徑；(ii)透鏡，其設(shè)置在所述套筒中并且具有圓形外周以及大于所述第一直徑的第二直徑；以及(iii)套管/套管插芯，其至少部分地設(shè)置在所述套筒中，并且具有圓形外周以及實(shí)質(zhì)上等于第二直徑的第三直徑，所述套管/套管插芯包括光學(xué)地耦合到球透鏡的光纖/光纖插芯。本發(fā)明的又一方面是一種組裝具有分立的對(duì)齊子組件的擴(kuò)散束連接器的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，所述方法包括下列步驟：(a)通過至少將透鏡插入到套筒中而準(zhǔn)備在插入件外部的對(duì)齊組件，所述套筒是柱形的并且具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在插入件的鉆孔中的外部直徑，所述透鏡具有圓形的外周以及大于所述第一直徑的第二直徑，使得所述套管延展以接收透鏡；(b)將所述對(duì)齊組件插入到所述插入件中；以及(c)將套管插入到所述對(duì)齊組件中，所述套管具有圓形的外周以及實(shí)質(zhì)上等于所述第二直徑的第三直徑，使得所述套筒延展以接收所述套管、并且擠壓所述套管以將其在套筒中對(duì)齊，使得在套管中的光纖光學(xué)地耦合到透鏡。附圖說(shuō)明圖1A和圖1B分別示出了本發(fā)明的對(duì)齊組件的一個(gè)實(shí)施例，其具有球透鏡和柱面透鏡。圖2A和2B示出了本發(fā)明的對(duì)齊組件的替代實(shí)施例，其包括在透鏡和套管插芯之間的間隔件或止動(dòng)件，如圖2B所示。圖3示出了圖2B的對(duì)齊組件，其中第二對(duì)開套筒繞套管插芯設(shè)置。圖4示出了設(shè)置在插入件中的圖3的對(duì)齊組件。圖5示出了圖3的對(duì)齊組件，其設(shè)置在插入件中并且與線纜組件光學(xué)地耦合。圖6A-6C示出了接收透鏡的對(duì)開對(duì)齊套筒的示意圖。圖7A-7C示出了不同的對(duì)齊方式。圖8示出了一個(gè)實(shí)施例，其中沒有套管插芯，并且線纜組件的套管直接物理地接觸透鏡。圖9(a)是圖8的對(duì)齊組件坐落在殼體的肩部以將該對(duì)齊組件定位在殼體中的部分的細(xì)節(jié)圖，而圖9(b)示出了替代實(shí)施例，其中，殼體不具有肩部，并且對(duì)齊組件與殼體的前部平齊。圖10(a)和圖10(b)示出了對(duì)齊組件的替代實(shí)施例，其分別類似于圖1A和圖1B中所示出的，但是沒有套管插芯。圖11示出了設(shè)置在插入件中的圖10(a)和圖10(b)的對(duì)齊組件。具體實(shí)施方式參考圖1A、1B和圖10(a)、圖10(b)，示出了用于插入到擴(kuò)散束連接器的插入件中的對(duì)齊組件100、1000。如文中所使用的，術(shù)語(yǔ)“連接器(connector)”是指任意這樣的裝置，其用于將導(dǎo)體的區(qū)段連結(jié)到(1)另一導(dǎo)體區(qū)段，(2)有源裝置，諸如光子輻射源、檢測(cè)器或中繼器，以及(3)無(wú)源裝置，諸如開關(guān)、多路復(fù)用器或衰減器。一種典型的光纖連接器包括殼體和位于殼體中的線纜組件。線纜組件包括套管，其具有一個(gè)或多個(gè)鉆孔以容納光纖、以及固定在每個(gè)鉆孔中的光纖，使得光纖的端部呈現(xiàn)為用于通過套管實(shí)現(xiàn)光耦合。該殼體設(shè)計(jì)為接合“配合結(jié)構(gòu)”，該配合結(jié)構(gòu)具有光學(xué)通路，光纖在配合期間光學(xué)地耦合到該光學(xué)通路。該配合結(jié)構(gòu)可以是另一連接器或有源或無(wú)源裝置，如上文所述。該光學(xué)通路可以是，例如，套管中的光纖，基板中的波導(dǎo)，透鏡，或光透明物質(zhì)。光纖連接器的主要作用是保持光纖端部，使得光纖的芯部與配合結(jié)構(gòu)的光學(xué)通道軸向地對(duì)齊。以這種方式，來(lái)自于光纖的光線光學(xué)地耦合到光學(xué)通道。為了說(shuō)明性的目的，對(duì)齊組件與上文所述的用于強(qiáng)化(ruggedized)連接器的插入件共同描述，雖然應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明并不限于該實(shí)施例(除非特別指出)，并且可以替代地在分立的連接器中實(shí)現(xiàn)(例如，單個(gè)套管連接器)或結(jié)合到光學(xué)裝置(諸如收發(fā)器)。示于圖1A、1B和圖10(a)、圖10(b)的對(duì)齊組件100、1000包括：(a)至少一個(gè)柱形套筒101、1001，其具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在連接器的插入件401(見圖4)、810(見圖8)中的外部直徑；(b)透鏡102、1002(圖1A、10(a)，102’、1002’(圖1B、圖10(b)))，其設(shè)置在所述套筒101、1001中并且具有圓形外周以及大于所述第一直徑的第二直徑；以及(c)套管(例如，套管插芯103或線纜組件880(見圖8)的套管803)，其至少部分地設(shè)置在所述套筒101、1001中，并且具有圓形外周以及實(shí)質(zhì)上等于第二直徑的第三直徑。套管803或者套管插芯103包括光學(xué)地耦合到球透鏡的光纖804或光纖插芯104。透鏡102和802是球透鏡，而透鏡102’是柱面透鏡。參考圖5，示出了示于套管插芯的本發(fā)明的擴(kuò)散束連接器500的實(shí)施例。該擴(kuò)散束連接器500包括：(a)用于插入到外殼體(未示出)中的插入件401，所述插入件具有用于接收對(duì)齊組件的至少一個(gè)鉆孔402；(b)對(duì)齊子組件200，至少包括：(i)至少一個(gè)柱形套筒201，其具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在插入件401的鉆孔402中的外部直徑；(ii)透鏡202，其設(shè)置在所述套筒中并且具有圓形外周以及大于所述第一直徑的第二直徑；以及(iii)套管插芯203，其至少部分地設(shè)置在所述套筒中，并且具有圓形外周以及實(shí)質(zhì)上等于第二直徑的第三直徑，所述套管插芯包括光學(xué)地耦合到球透鏡的光纖；以及(c)線纜組件，包括具有鉆孔的至少一個(gè)套管502和設(shè)置在該鉆孔中的至少一個(gè)光纖，使得該光纖的端面設(shè)置在套管的端面處并且與套管插芯中的光纖插芯光學(xué)耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，該線纜組件還包括套管保持件504和彈簧506以將套管相對(duì)于套管保持件偏壓以壓靠套管插芯以實(shí)現(xiàn)物理接觸。返回參考圖8，示出了擴(kuò)散束連接器890的另一實(shí)施例，其中對(duì)齊組件800被配置為使得線纜組件880的套管803直接與透鏡802光學(xué)地耦合而不使用套管插芯。具體地，該擴(kuò)散束連接器890包括：(a)用于插入到外殼體(未示出)中的插入件810，所述插入件具有用于接收對(duì)齊組件800的至少一個(gè)鉆孔820；(b)對(duì)齊子組件800，至少包括：(i)至少一個(gè)柱形套筒801，其具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在插入件810的鉆孔820中的外部直徑；以及(ii)透鏡802，其設(shè)置在所述套筒中并且具有圓形外周以及大于所述第一直徑的第二直徑；以及(c)線纜組件880，包括至少部分地設(shè)置在套筒801中的套管803，該套管803具有圓形外周以及實(shí)質(zhì)上等于第二直徑的第三直徑，該套管803還具有鉆孔和設(shè)置在該鉆孔中的至少一個(gè)光纖804，使得該光纖的端面設(shè)置在套管的端面處并且與透鏡802光學(xué)耦合。在一個(gè)實(shí)施例中，該線纜組件還包括套管保持件806和彈簧809以將套管相對(duì)于套管保持件偏壓以壓靠套管插芯以實(shí)現(xiàn)物理接觸。這些部件在下文中更詳細(xì)地考慮。參考圖4和11，插入件401、1101用于在外殼體中將對(duì)齊組件200、1000在軸向和徑向的相對(duì)位置中保持。插入件相對(duì)于外殼體的構(gòu)造是已知的，其受制于多種標(biāo)準(zhǔn)，并且因此從而在文中不詳細(xì)考慮。在一個(gè)實(shí)施例中，插入件401、1101包括長(zhǎng)形本體，其具有前后的取向并且限定從前到后行進(jìn)的鉆孔402、1120。鉆孔402、112示適于從后端接收對(duì)齊組件200、1000，或者如果使用該插入件而沒有肩部止動(dòng)件則也適于從前端接收對(duì)齊組件。參考圖11，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)對(duì)齊組件被安裝在插入件中時(shí)，該對(duì)齊組件沒有在其整個(gè)長(zhǎng)度上與鉆孔接觸。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，僅有對(duì)齊套筒的下部區(qū)段與插入件接觸——在該對(duì)齊組件的上端在對(duì)齊組件和插入件鉆孔之間存在間隙1150。該間隙允許對(duì)齊套筒的上部延展以接收來(lái)自于線纜組件的套管。如果對(duì)齊組件被插入件鉆孔緊密地保持或在其整個(gè)長(zhǎng)度上粘接到插入件鉆孔壁，則該間隙通常是不可能或難以實(shí)現(xiàn)的。對(duì)齊組件的下部可以由插入件而緊密地保持，因?yàn)樵摬糠忠呀?jīng)附接到透鏡從而無(wú)需進(jìn)一步的柔性。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，在鉆孔壁和對(duì)齊組件在上1/2或?qū)R組件的上1/2之間存在余隙。插入的對(duì)齊組件可以具有用于定位該對(duì)齊組件的肩部或者不具有該肩部。更具體地，參考圖9(a)，其是圖8的插入件中的對(duì)齊組件的放大視圖，該對(duì)齊組件801坐落在插入件810的肩部830以將該對(duì)齊組件801定位在插入件810中。替代地，由于光學(xué)部件的關(guān)鍵性的對(duì)齊在對(duì)齊組件中進(jìn)行，而非在插入件的鉆孔中進(jìn)行，該鉆孔的機(jī)加工并非關(guān)鍵性的并且因此可以是沒有特征的簡(jiǎn)單的、直線的鉆孔。例如，參考圖9(b)，插入件910不具有肩部，并且對(duì)齊組件801與殼體910的前部910a平齊。在這樣的實(shí)施例中，對(duì)齊組件可以簡(jiǎn)單地在鉆孔中軸向地對(duì)齊，例如，通過將其端部定位為與插入件的前端910a平齊，或者類似的構(gòu)造。使用無(wú)肩部(以及外部定位固定裝置)的設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)可以實(shí)現(xiàn)更簡(jiǎn)單的機(jī)加工過程以及在配合的透鏡之間的減少的距離，而則在大多數(shù)情況下是期望的。此外，由于用于SM和MM的對(duì)齊組件基本上具有相同的物理構(gòu)造，在一個(gè)實(shí)施例中，插入件401、801通用于接收任一種對(duì)齊組件。此外，對(duì)齊組件(沒有光纖插芯)可同等地用于MM和SM線纜組件(如果使用SM透鏡材料——焦點(diǎn)在透鏡表面上或附近)。在該特別的實(shí)施例中，插入件401、801是插入件殼體，其適合于插入到更大的多連接器外殼體中，諸如由泰科電子公司提供的PRO連接器。優(yōu)選的是將插入件殼體被配置為接收多個(gè)套管組件。因此，由于SM和MM可以是相同，在本發(fā)明的范圍內(nèi)，插入件殼體可以填充以SM和MM套管兩者。對(duì)齊組件100、800用于將關(guān)鍵的光學(xué)部件(即透鏡和光纖)在從插入件分立的子組件中對(duì)齊，并且從而減少對(duì)插入件執(zhí)行對(duì)齊功能的需要，該需要如上文所述可能是有問題的。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)齊組件包括至少套筒、透鏡和套管和/或套管插芯(在下文中更詳細(xì)地討論)。將對(duì)齊組件固定至插入件可通過使用任意已知的技術(shù)來(lái)進(jìn)行，例如包括過盈配合、粘接結(jié)合和焊接。優(yōu)選地，對(duì)齊組件通過過盈配合使用壓配合而固定到殼體，這是簡(jiǎn)單、不復(fù)雜的工藝。替代地，不采用亞配合，插入件殼體可被加熱或?qū)R組件被冷卻以允許插入件殼體接收對(duì)齊組件。隨著兩者間的溫度差減小，對(duì)齊組件將通過過盈配合而固定到插入件殼體中。如果需要的話，該實(shí)施例允許組件被再加熱并且對(duì)齊組件被移除和替換。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)齊組件在插入件中主動(dòng)地對(duì)齊并且然后通過粘接劑固定在插入件中。替代地，對(duì)齊組件可以松弛地(loosely)保持在插入件中，在插入件的遠(yuǎn)端(透鏡端)處具有機(jī)械止動(dòng)件或肩部，使得彈簧將對(duì)齊組件推靠該機(jī)械止動(dòng)件。在另一可替代的方面，對(duì)齊組件可以被捕獲在插入件組件中。在本公開的啟示下，其他的實(shí)施例對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是已知的或顯而易見的。套筒101、801用于對(duì)齊透鏡和光纖。在一個(gè)實(shí)施例中，其中使用套管插芯，套筒用于將套管插芯中的光纖與線纜組件的套管中的光纖對(duì)齊，并且在不同的實(shí)施例中，其中不使用套管插芯，套筒用于將透鏡直接與線纜組件的套管中的光纖對(duì)齊。套筒具有多種實(shí)施例，雖然其用于對(duì)齊的機(jī)制是通用的，但是無(wú)需相同。具體地，套筒的內(nèi)徑接近兩個(gè)光學(xué)元件的直徑，但是套筒的內(nèi)徑略小，從而產(chǎn)生了定心夾緊力。因?yàn)樘淄埠屯哥R的直徑的尺寸接近，其機(jī)械軸線將通過套筒的夾緊力而被對(duì)齊。此外，套筒的柔性允許接收具有較大容差直徑的透鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，套筒是具有切口602的順應(yīng)的套筒601，如圖6A所示。當(dāng)透鏡被插入到套筒601中時(shí)，如圖6B所示，其內(nèi)部直徑被迫充分地張開以接收略微較大的透鏡直徑。因?yàn)橥哥R現(xiàn)在略微地沿著，并且不再是圓形的(在微米級(jí))，其將在柱形的透鏡表面上施加3點(diǎn)徑向夾緊力603，如圖6C所示。這導(dǎo)致透鏡的軸線和套筒的軸線一致?？墒褂铆h(huán)氧樹脂以永久地固定該些位置。在彈性套筒內(nèi)的套管/光纖軸線和透鏡軸線之間的幾乎完美的對(duì)齊消除了如用于標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品所見的調(diào)整的需要。一旦對(duì)齊組件被安裝到插入件中，光學(xué)部件被對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，在對(duì)齊組件和插入件之間的過盈配合用于確保對(duì)齊組件中的光學(xué)軸線與插入件的前機(jī)械接口之間的垂直度?？墒褂闷渌愋偷奶淄惨詫?shí)現(xiàn)該對(duì)齊。例如，其可以是固體的管狀套筒，其具有相對(duì)于兩個(gè)光學(xué)元件的非常緊密的配合。類似地，雖然通常優(yōu)選順應(yīng)的套筒，但這并非必須的，并且本發(fā)明可使用剛性套筒。例如，該對(duì)齊可通過部件和管狀套筒之間的過盈配合而實(shí)現(xiàn)，例如通過使用壓配合插入工藝。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到也可使用其他類型的對(duì)齊方式。例如，在圖1A的實(shí)施例中，對(duì)開套筒工作非常良好，因?yàn)榍蛐瓮哥R的光學(xué)軸向精確地位于球形的機(jī)械中心處。類似地，在圖1B中，如果透鏡是漸變折射率柱面透鏡，則光學(xué)軸線與柱形的機(jī)械軸線非常相當(dāng)?shù)貙?duì)齊，其趨于適合于多模式應(yīng)用。然而，如果圖1B中的透鏡是具有柱形本體的折射透鏡，則很有可能透鏡表面的光學(xué)軸線沒有與柱形的機(jī)械軸線精確地對(duì)齊。在這樣的情況下，通常需要主動(dòng)地將套管的軸線和柱面透鏡(GRIN或折射柱面透鏡)的軸線對(duì)齊，以實(shí)現(xiàn)低的損耗。在該情況下，該組件可通過使用固體套筒(柱形殼)而非對(duì)開套筒而制成。該套管和柱面透鏡的軸線在套筒中對(duì)齊，然后部件被固定到套筒。在一個(gè)實(shí)施例中，一旦組件200完成，則第二套筒301安裝到套管插芯203的后端203b或自由端，如圖3所示。替代地，其可以由粘接劑固持。在又一個(gè)實(shí)施例中，套筒201并不具有分立的第二套筒，而是可以是更長(zhǎng)，使得其延伸超過套管插芯203的自由端203b以限定用于接收線纜組件501的套管502的腔。例如，參考圖7A，示出了一個(gè)實(shí)施例，該實(shí)施例具有用于保持透鏡702和套管插芯703的單個(gè)對(duì)開套筒701，其具有用于接收套管(未示出)的延伸部770。類似地，圖7B示出了用于保持套管插芯713的對(duì)開套筒711，其具有用于接收套管(未示出)的延伸部771。在圖7B的實(shí)施例中，透鏡780是漸變折射率光纖，其設(shè)置在套管插芯中，并與單模式光纖781光學(xué)地耦合。應(yīng)當(dāng)理解的是，漸變折射率光纖(透鏡)在套管插芯中的使用是針對(duì)本文中以及例如在美國(guó)專利US7,031,567中公開的所有連接器實(shí)施例的替代方案。替代地，如果在兩個(gè)配合半部之間存在空氣間隙，則光纖可被涂覆以AR涂層，或者套管可具有成角度的物理接觸(APC)。在一個(gè)實(shí)施例中，如果要求在65dB數(shù)量級(jí)的回程損耗，也可結(jié)合APC套管。例如，參考圖7C，示出了具有延伸部772的單個(gè)對(duì)開套筒721，用于光學(xué)地耦合到成角度磨光的套管790的成角度磨光的套管插芯723。替代地，圖8的線纜組件880的套管803可以是APC套管。透鏡102在一方面用于擴(kuò)散并校準(zhǔn)相對(duì)窄的光束，該光束從光纖發(fā)射到相對(duì)大的束中，用于通過空氣間隙傳輸，并且到配合結(jié)構(gòu)的光路中，并且在另一方面將從配合結(jié)構(gòu)到光纖中的相對(duì)較大的校準(zhǔn)光束聚焦。合適的透鏡包括適合于擴(kuò)散/聚焦光束并且具有被接收在柱形套筒中的圓形外周的任意光學(xué)部件。適合的透鏡包括，例如球或柱面透鏡、模制和/或機(jī)加工透鏡、GRIN透鏡或光纖的任意組合，或者包括具有反射或漸變折射率透鏡、平凸透鏡、滾筒透鏡或模制透鏡的透鏡或透鏡組件。由于存在于球透鏡的光軸和機(jī)械軸線之間的優(yōu)良的對(duì)齊，球形球透鏡通常是優(yōu)選的，雖然并非必須的。在插入件本體的外部進(jìn)行透鏡組裝的過程的優(yōu)勢(shì)在于，能夠容易地操作并且容易地在其安裝到插入件本體腔中之前驗(yàn)證透鏡單元如預(yù)期的執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施例中，相同的球透鏡用于單模式和多模式連接器。這降低了庫(kù)存的需要，并且從而降低了成本。在該方面，透鏡可通過使用粘接劑或用于將透鏡固定到殼體的任意其他已知的技術(shù)而被固定到殼體。在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1A和圖1B所示，透鏡是具有折射率2.0的玻璃材料。這樣的透鏡將具有在其表面上的焦點(diǎn)。因此，與透鏡接觸的光纖將存在高的回程損耗，這特別是在單模式應(yīng)用中所期望的。在替代的實(shí)施例中，透鏡具有低于2的折射率，從經(jīng)濟(jì)和可用性的角度來(lái)說(shuō)這是優(yōu)選的。具有低于2.0的折射率(n)的透鏡材料是更普遍和更廉價(jià)的。在玻璃和類似產(chǎn)品的主要制造商有Schott、Ohara等。例如，下列的透鏡材料適合于本發(fā)明：透鏡材料BK7SF-8藍(lán)寶石LaSFN9PBH71n(1310)1.5041.6621.7501.8171.874雖然具有低于2.0的折射率的玻璃類型的透鏡是更容易獲得且更廉價(jià)的，但是這些透鏡的焦點(diǎn)遠(yuǎn)離透鏡表面。例如，制造商為Schott的玻璃LASF-35具有略低于2.0的折射率。從期望的2.0的折射率的偏差導(dǎo)致焦點(diǎn)從透鏡表面偏移約16微米，并且光纖與透鏡接觸并且從而從焦點(diǎn)偏離，對(duì)TE的產(chǎn)品增加了約0.25dB的損失。因此，光纖的端面必須從透鏡的表面隔開，從而形成了空氣間隙。在該光纖(現(xiàn)在位于焦點(diǎn)處)和透鏡之間的空氣間隙將由于未涂覆的光纖和空氣之間的折射率的差值而導(dǎo)致增加對(duì)系統(tǒng)的插入損耗。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，透鏡是球透鏡202，其涂覆有抗反射(AR)材料202a用于空氣/玻璃的接口。對(duì)于空氣-玻璃的接口，理想的涂層將sqrt(n)(n的平方根)的指數(shù)，其中n是透鏡材料相對(duì)于空氣的折射率。涂層厚度是λ/(4n)，其中λ是空氣中的波長(zhǎng)。涂層可僅在光路穿過透鏡的區(qū)域被施加，或者其可繞球透鏡202均勻地施加，以便于和易于制造(即，無(wú)需將透鏡在殼體中對(duì)齊)。在一個(gè)實(shí)施例中，抗反射(AR)涂層被施加到套管插芯的前面，以最小化在套管/透鏡接口處的反射。這樣的AR涂層在光學(xué)領(lǐng)域是已知的。例如，使用AR涂層將在空氣/玻璃接口處的菲涅爾(Fresnel)損耗從0.16dB降低到低于0.01dB。因此，MM配合對(duì)的損耗相對(duì)比于上述現(xiàn)有技術(shù)的連接器降低了0.3dB。進(jìn)一步地，來(lái)自于玻璃/空氣接口的回程損耗可被制成為大于36dB。結(jié)果，MM設(shè)計(jì)也可用于SM連接器，實(shí)現(xiàn)了低成本、低損耗、更可靠的設(shè)計(jì)，其減少了必須存儲(chǔ)的插入件部件的數(shù)量。套管插芯103、303用于將光纖插芯104、204相對(duì)于透鏡102在徑向和軸向方向上保持在精確的位置上。在優(yōu)選的實(shí)施例中，套管插芯包括長(zhǎng)形套管103，其具有前后的取向并且具有從前到后行進(jìn)的鉆孔。光纖104設(shè)置在鉆孔中，使得其代表在套管插芯的前端和后端203a、203b處的端面。光纖插芯可以是用于傳輸光信號(hào)的已知的光纖，包括，例如，單模式、多模式或偏光保持或多芯光纖。套管插芯有助于連接器的調(diào)整和可制造性。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，如果由于用于單模式連接的接口的增加的數(shù)量而導(dǎo)致模式噪聲被引入，可通過使用特殊的光纖而將模式噪聲最小化，該特殊的光纖用于光纖插芯終端并且具有減小的截止波長(zhǎng)，使得高數(shù)量級(jí)的模式通過套管插芯更快速地衰減。在一個(gè)實(shí)施例中，光纖插芯的截止波長(zhǎng)壁線纜組件中的光纖的截止波長(zhǎng)更低。在一個(gè)實(shí)施例中，在套管插芯中的光纖是優(yōu)質(zhì)光纖，相比標(biāo)準(zhǔn)光纖，其在外直徑上以及在芯-包覆同心偏移上具有更精密的公差。因?yàn)閮H使用很小長(zhǎng)度的光纖，用于對(duì)齊組件中的這種光纖的額外成本是可忽略的。在套管插芯的小尺寸和易于操作的條件下，通過有助于套管插芯的批量化的處理，套管插芯還有助于可制造性。例如，雖然線纜組件的可操作性的缺乏使得難以實(shí)現(xiàn)大批量地對(duì)線纜組件的端面進(jìn)行AR涂覆，但是A/R涂覆較短的套管插芯可以大批量的實(shí)現(xiàn)。因此，A/R涂覆變成一種實(shí)用的方式以降低插入損耗和降低部件成本，如上文所述。此外，該裝置的簡(jiǎn)單的屬性允許賣主能夠在其安裝到插入件殼體之間測(cè)試其抗反射涂層。此外，較小且可操作的光纖插芯有助于大批量的磨光。在一個(gè)實(shí)施例中，套管插芯是在插入到對(duì)齊組件之間被預(yù)磨光的?？芍圃煨院鸵子跈z查兩者簡(jiǎn)化了連接器、降低了成本并且改善了可靠性。雖然文中示出的套管插芯僅具有一個(gè)光纖，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，其他的實(shí)施例也是可能的，包括子啊單個(gè)套管插芯中的多光纖插芯。在一個(gè)實(shí)施例中，套管插芯是商業(yè)上可獲得的部件，其典型地具有1.25mm和2.50mm的直徑。雖然套管直徑本身對(duì)于光學(xué)性能沒有影響，但是通常(并不必要)優(yōu)選地使用相同尺寸的套管和透鏡，或者盡可能基于部件的商業(yè)可獲得性而接近實(shí)用性。參考圖2B，間隔件205(或止動(dòng)件205)用于將透鏡將光纖端面隔開，使得光纖端面定位在透鏡的焦點(diǎn)處以在其間形成空氣間隙。該空氣間隙具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)。例如，這樣的構(gòu)造(與A/R涂層一起)有助于實(shí)用一種更經(jīng)濟(jì)的球透鏡，因?yàn)橐阎氖?，在透鏡的表面上具有焦點(diǎn)的透鏡趨于更難以制造從而更昂貴。在這樣的實(shí)施例中，實(shí)用在套管和球透鏡之間的間隔件提供了子啊套管的端面和球透鏡之間的精確的間隔，諸如基本上在透鏡的焦點(diǎn)處的套管的端面。在一個(gè)實(shí)施例中，間隔件205與套筒成一體，并且從而也用作止動(dòng)件以定位透鏡和套管或套管插芯。在套管插芯和透鏡的接口處提供空氣間隙還允許套管插芯相對(duì)于透鏡的獨(dú)立的移動(dòng)，而不會(huì)損壞部件。換句話說(shuō)，由于部件不接觸，其振動(dòng)或其他移動(dòng)將不會(huì)導(dǎo)致其抵靠彼此磨損。還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)在于能夠通過間隔件調(diào)節(jié)空氣間隙，以有助于用于不同波長(zhǎng)的連接器的調(diào)整。具體地，本發(fā)明的對(duì)齊組件也可通過調(diào)節(jié)空氣間隙或A/R厚度而被調(diào)節(jié)以適應(yīng)不同波長(zhǎng)的信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，間隔件的厚度被改變以改變從間隔件的第二表面表球透鏡的距離。通過
背景技術(shù)：
，已知的是，不同波長(zhǎng)的信號(hào)導(dǎo)致不同的焦點(diǎn)。為了在光纖和透鏡之間有效地耦合光，焦點(diǎn)應(yīng)當(dāng)與光纖的表面一致。因此，為了最優(yōu)化耦合的效率，空氣間隙應(yīng)當(dāng)可調(diào)節(jié)用于不同信號(hào)的波長(zhǎng)。在一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)齊組件被配置為具有止動(dòng)件205，以接收線纜組件的套管并且將該套管相對(duì)于透鏡定位。例如，參考圖5，在一個(gè)實(shí)施例中，消除了套管插芯203，并且套管502被配置為接觸間隔件/止動(dòng)件205以將對(duì)齊組件中的套管端面相對(duì)于透鏡202定位。雖然在透鏡和套管/套管插芯之間的空氣間隙具有如上文所述的優(yōu)勢(shì)，在一些實(shí)施例中，優(yōu)選的是消除該空氣間隙，并且使得光纖直接接觸透鏡——即物理接觸。具體地，技術(shù)具有空氣間隙的對(duì)齊組件有助于相對(duì)廉價(jià)的透鏡的使用(即，具有小于2.0的折射率的透鏡)，其通常需要一些機(jī)構(gòu)來(lái)限定空氣間隙，并且空氣間隙需要光纖端面具有抗反射涂層以提供可接受的回程損耗水平。然而，A/R涂層增加了系統(tǒng)的成本。類似地，限定空氣間隙的間隔件或套筒中機(jī)加工的座增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度和成本。使得光纖與透鏡進(jìn)行物理接觸避免了這些復(fù)雜度并且可以是優(yōu)選的，特別是如果緩和了上述討論的損耗懲罰的情況。因此，如果使用更昂貴的透鏡使得焦點(diǎn)在透鏡的表面處，則焦點(diǎn)偏離和損耗懲罰可以被減小/消除。替代地，不使用球透鏡，而使用柱面透鏡。柱面透鏡可被配置為具有一定的長(zhǎng)度，使得離開光纖作為點(diǎn)光源的束被擴(kuò)散到期望的尺寸并且通過透鏡表面的曲度而被校準(zhǔn)。漸變折射率透鏡也可提供替代方案。盡管存在由具有接近n＝2.0的折射率的透鏡的略微偏離的焦點(diǎn)引致的小的懲罰，光纖和透鏡之間的物理接觸可有利地用于MM和SM連接器兩者中，其中兩種系統(tǒng)可在共享的波長(zhǎng)上使用相同的透鏡，并且可獲得由于物理接觸而得到的高回程損耗的優(yōu)勢(shì)。這還降低了庫(kù)存的成本，因?yàn)樵趦?yōu)選的實(shí)施例中，一種透鏡用于單模式和多模式連接器兩者。雖然可獲得多種方法用于進(jìn)行這些基本的步驟，下列的過程已經(jīng)發(fā)現(xiàn)能夠得到滿意的結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施例中，該組裝過程包括：(a)通過至少將透鏡插入到套筒中而準(zhǔn)備在插入件外部的對(duì)齊組件100，所述套筒是柱形的并且具有內(nèi)部的第一直徑、和被配置為接收在插入件的鉆孔中的外部直徑，所述透鏡具有圓形的外周以及大于所述第一直徑的第二直徑，使得所述套管延展以接收透鏡；(b)將所述對(duì)齊組件插入到所述插入件中；以及(c)將套管插入到所述對(duì)齊組件中，所述套管具有圓形的外周以及實(shí)質(zhì)上等于所述第二直徑的第三直徑，使得所述套筒延展以接收所述套管、并且擠壓所述套管以將其在套筒中對(duì)齊，使得在套管中的光纖光學(xué)地耦合到透鏡。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟(c)在步驟(b)之前進(jìn)行。在這樣的實(shí)施例中，套管可以是套管插芯并且光纖是光纖插芯。在這樣的實(shí)施例中，步驟(a)還可包括，將第二套筒設(shè)置在套管插芯上，如圖3所示，使得所述第二套筒延伸超過所述套管插芯以限定用于接收所述線纜組件的所述套管的腔。替代地，套管可以是線纜組件的套管，并且光纖是線纜組件的光纖，使得在線纜組件的光纖和透鏡之間的光學(xué)連接是直接連接而其間沒有光纖插芯。在另一實(shí)施例中，步驟(c)在步驟(b)之后進(jìn)行。在這樣的實(shí)施例中，雖然并非必須，套管通常是線纜組件的套管，并且光纖是線纜組件的光纖。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟(b)涉及在將組件固定到插入件之前將對(duì)齊組件在插入件中主動(dòng)地對(duì)齊。在一個(gè)實(shí)施例中，步驟(c)涉及將套管壓入透鏡中。即，通常情況下，雖然并非必須，在極端溫度下的持續(xù)不變的光性能需要線纜組件的套管時(shí)刻向前壓靠透鏡，以消除由于材料的不同熱膨脹系數(shù)(CTE)的不同而導(dǎo)致的膨脹/收縮的影響。在另一方面，然而，如果使用的材料的選擇是使得材料的CTE幾乎相同，這導(dǎo)致基本對(duì)CTE效果免疫的期望的系統(tǒng)設(shè)計(jì)，則CTE的影響可被最小化。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3