專利名稱：光纖連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于形成光學(xué)器件之間連接的設(shè)備，更具體地涉及接通光纖的連接器。
光纖連接器是基本上任何光纖通信系統(tǒng)的一個(gè)基本組成部分。例如，這種連接器可用于將分段光纖連接成較長(zhǎng)長(zhǎng)度；將光纖連到諸如輻射源探測(cè)器和中繼器之類的有源器件；或?qū)⒐饫w連到諸如開(kāi)關(guān)和衰減器之類的無(wú)源器件。一個(gè)光纖連接器的主要功能是維護(hù)兩根光纖端使一根(光)纖芯軸向地與另一纖芯對(duì)齊；從而將來(lái)自一根光纖的光全部耦合到另一光纖。這是一項(xiàng)特別復(fù)雜的任務(wù)，因?yàn)楣饫w的載光區(qū)(纖芯)是相當(dāng)小的。在單模光纖中，纖芯直徑約為8微米，而1μm＝10-3mm。光纖連接器的另一功能是提供機(jī)械穩(wěn)定性和保護(hù)處于工作環(huán)境中的連接。在耦連的兩根光纖中獲得低的插入損耗通常是隨光纖端部對(duì)齊，端間間隙寬和一或兩端的光學(xué)表面狀態(tài)的情況而變。穩(wěn)定性和連接的保護(hù)通常是隨連接器設(shè)計(jì)(例如，不同的熱膨脹和機(jī)械運(yùn)動(dòng)效應(yīng)的最小化)而變。一個(gè)光纖連接器一般包括帶有沿其中心軸線安裝的玻璃或塑料纖維的小圓筒。該圓筒通稱為套管或插頭。
在一對(duì)光纖間的連接中，一對(duì)套管被端對(duì)端地對(duì)接在一起，而光則沿其公共的中心軸線從一端傳至另一端。在該傳統(tǒng)的光連接中，為最大限度降低由于連接引起的光損耗(插入損耗)，使玻璃纖維芯體精確對(duì)齊是極其理想的；但這只能作為一種可能的期望，當(dāng)前還不可能實(shí)現(xiàn)完美的連接。制造公差可能接近“零”，但實(shí)際考慮到成本以及允許稍微不對(duì)準(zhǔn)這一事實(shí)，故我們認(rèn)為這種完美可能是不必需的。
U.S.專利4,793,683中示出一種光纖連接器的流行設(shè)計(jì)，其基本組成部分包括一個(gè)精密模制成的塑料錐形插頭，其內(nèi)有一對(duì)中的光纖；一個(gè)圍繞該插頭圓角部分設(shè)置的壓縮彈簧和一個(gè)圍繞插頭和彈簧的固位卡圈。該卡圈包括有外螺紋，使其能經(jīng)由一個(gè)具有形狀最好描述為“雙錐形”精密模制定位套筒的定位器與另一連接器耦連。該設(shè)計(jì)現(xiàn)已為U.S專利4,934,785中所示連接器所取代，后者包括圓筒形插頭，固定該插頭的底座，一個(gè)壓縮彈簧，和一個(gè)圍繞插頭和彈簧的帽。在這一設(shè)計(jì)方案中，只有筒形插頭必需為高精度的并一般由陶瓷材料制成。當(dāng)兩個(gè)這樣的插頭連在一起時(shí)，使用一種定位套筒，該套筒包括由金屬、陶瓷或甚至塑料制成的一可拆(split)薄壁圓筒。該定位套筒不必做成象上述的雙錐形定位套筒那樣精密。
盡管上述連接器滿意地做成了，但仍需作進(jìn)一步改進(jìn)。例如，由于將光纖選作為電視、數(shù)據(jù)和電話通信的傳輸媒體(多媒體)日益為人們所接受，故已形成要提供較高密度互連接裝置的需求。所有上述的單工光連接器的結(jié)構(gòu)方式，使得在插入插座或耦合裝置和從其撥出期間必需用手抓住兩端，因此，限制了將它們大量地疊加在一起的能力。已知的雙工光連接器，諸如U.S專利4,787,706中所示那種，在拔離插座或耦合器件期間也要求手接觸其外殼的相對(duì)兩側(cè)，這使得高密度光纖互連矩陣不可能實(shí)現(xiàn)。此外，人們始終希望在降低成本的同時(shí)提供一種仍使消費(fèi)者能滿意的連接器。人們懷著這種心愿參考了電連接器技術(shù)，也許最常用和合乎要求的連接器是通常在塞繩電話產(chǎn)品中所用的稱為RJ11型插頭/插口。這些連接器已獲得廣泛認(rèn)可，因?yàn)樗鼈儍r(jià)廉，它們工作可靠以及它們的操作易于為消費(fèi)者所理解。然而，由于與光互連(特別在單模纖維間)相關(guān)的高精度和低插入損耗的要求，RJ11結(jié)構(gòu)已不能合格地用作光連接器。U.S專利3,761,869和3,954,320中示出了這類電連接器的實(shí)例。
由于認(rèn)識(shí)到由兩個(gè)極小的光纖芯體的定位造成的工程復(fù)雜性，人們?nèi)韵Ｍ峁┹^小較便宜和更便于消費(fèi)者操作的連接器。這類連接器在商業(yè)上有重大價(jià)值。
本發(fā)明的連接器包括有一軸向通道的纖維固定構(gòu)件，用于固定終止于該構(gòu)件端面中的光纖的一個(gè)端部。該纖維固定構(gòu)件被定位于外殼內(nèi)，而外殼包括接納光纖的第一開(kāi)口和使構(gòu)件端面能貫穿那里伸出的第二開(kāi)口。該外殼還包括位于其一側(cè)面上用于將外殼固定到相關(guān)插座的一彈簧鎖。該鎖在通常垂直于纖維固定構(gòu)件的軸向通道的方向上上下移動(dòng)。
在本發(fā)明的一個(gè)圖示實(shí)施例中，纖維固定構(gòu)件包括一圓筒形插頭和固定插頭端部的底座。該底座通常呈圓筒形，但包括在其一端圍繞其圓周的法蘭。在本發(fā)明的該圖示實(shí)施例中，采用了通常為方形橫截面的兩塊電介質(zhì)外殼。一塊包括U形溝道，用于接納圓筒插頭/底座組件。一個(gè)螺旋形壓縮彈簧圍繞底座，彈簧的一端頂壓法蘭，另一端頂壓外殼的內(nèi)表面。最好，插頭由拉制的玻璃管制成，其外圓柱表面有圓形橫截面，其軸向通道(毛細(xì)管)基本上與外圓柱表面同心。此外，法蘭適用使底座能適配進(jìn)入外殼中的若干不同穩(wěn)定位置，以致通過(guò)旋轉(zhuǎn)底座使纖維偏心度沿預(yù)定方向取向便可最大限度地減小纖維偏心度。在本發(fā)明最佳實(shí)施例中采用了一個(gè)方形法蘭。
從參照附圖閱讀以下詳細(xì)說(shuō)明中，將清楚理解本發(fā)明及其操作方式，附圖中

圖1是一個(gè)光纖連接器與一限制彎曲、應(yīng)力釋放(strain-relief)護(hù)罩一道的后、頂和左側(cè)透視圖；圖2是圖1所示光纖連接器的前、頂和右側(cè)透視圖；圖3是圖1所示光纖連接器的部件分解透視圖，示出了其相關(guān)元部件；圖4是插在容納兩個(gè)連接器的一個(gè)插座中的光纖連接器的透視圖、該插座以橫截面形式示出，并為清晰起見(jiàn)，以部分橫截面形式示出該連接器。
圖5所示一對(duì)互連的光纖連接器和插座的橫截面視圖；和圖6示出三種不同的先有技術(shù)光纖連接器。
參照?qǐng)D1，該圖示出帶有限彎應(yīng)力—釋放護(hù)罩20，端接光纜30的一個(gè)光纖連接器10的背面頂和左側(cè)透視圖。該光纖連接器通常呈矩形，具有方形橫截面。連接器10的外側(cè)表面包括一彈簧鎖120，用于將該連接器固定到相關(guān)插座，以防止兩者之間的不希望的去耦(脫開(kāi))。雖然不是要求的，但為獲得低成本，用于其內(nèi)容納光元件的重量輕的外殼，連接器和鎖是由熱塑物品模制而成。彈簧鎖120被模制在外殼內(nèi)并包括一“活動(dòng)鉸鏈”(living hinge)125，使接頭126能沿垂直于連接器10的中心軸50—50的方向上下移動(dòng)(見(jiàn)圖2)。在本發(fā)明的本實(shí)施例中，連接器具有4.6乘4.6mm的足跡(橫截面大小)，故能比以住已能達(dá)到的密度更高的密度進(jìn)行互連。
圖2是圖1所示光連接器和應(yīng)力減緩組件的正面頂視和右側(cè)透視圖，以揭示該連接器前端部的其他細(xì)節(jié)。具體地說(shuō)，套管140從一個(gè)兩塊組件的開(kāi)口111凸伸，該兩塊組件包括在套管140及其相關(guān)元部件已被裝入外殼以后已用超聲法接合在一起的外殼110和蓋100。所述相關(guān)元部件之一是彈簧，它使套管能通過(guò)開(kāi)口111前后移動(dòng)。套管的一個(gè)端面145包括與處于一般互連接中的另一套管的端面鄰接的拋光平(坦表)面該套管僅僅稍微伸出外殼的前端部以便對(duì)它加以保護(hù)，避免跌落時(shí)損壞。正如稍后將要討論的，套管最好由玻璃制成，并比用塑料、金屬和/或陶瓷材料制造時(shí)更需加以保護(hù)。由于連接器小并可取用輕重量材料，故幾乎不用擔(dān)心連接器(配有玻璃套管的)會(huì)在跌落時(shí)損壞。減小了的質(zhì)量相應(yīng)地減小了沖擊期間的力(即，F(xiàn)＝ma)。最后要指出的是由于其他已知器件采用了總體結(jié)構(gòu)類似的鎖，故盡管這類鎖以前還從未用于光纖連接器，但鎖120的操作是不說(shuō)自明的，為進(jìn)一步討論鎖120，再次參見(jiàn)圖1。
彈簧鎖120是相對(duì)簡(jiǎn)單的裝置，它能以若干不同方式構(gòu)成。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，該鎖完全處在連接器10之外，但在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)將該鎖構(gòu)制成偏入連接器主體內(nèi)部(即，以與圖4中鎖410偏置于插座40內(nèi)的相同方式)，是易于實(shí)現(xiàn)的。彈簧鎖120包括一對(duì)肩凸部121—121，該肩凸部位于接頭126的相對(duì)兩側(cè)并在插入相關(guān)插座時(shí)自動(dòng)向下偏置(見(jiàn)圖4)。然后彈簧鎖120在其自身的恢復(fù)力作用下回到其原位。肩凸部121—121各包括一與插座內(nèi)的相應(yīng)垂直表面432相互配合的垂直表面122以將連接器10和插座固定在一起—也就是說(shuō)直到由于來(lái)自內(nèi)部設(shè)置的彈簧160的力(見(jiàn)圖5)使鎖再次被向下偏置和連接器從插座部分地彈出，和從插座中撥出。要注意鎖120是一種懸臂梁，它由一種在施加力作用下能稍許變形的材料制成；但在卸除該力之后則回到其原始形狀。各種金屬或熱塑料是適用的。一個(gè)指甲槽123與便于操縱鎖120的接頭124一道位于鎖120的后端。
圖3是圖1所示光連接器的部件的分解透視圖，示出了它的相關(guān)元部件。具體說(shuō)，圖3公開(kāi)了連接器10的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)，該連接器包括外殼110，蓋100和包括套管140，底座150，和置于底座附近的彈簧160的一個(gè)纖維固定構(gòu)件。雖然纖維固定構(gòu)件被示為用超聲波焊接在一起的兩塊式組件，但它也能，例如，被構(gòu)成一塊部件或多塊式組件。特別令人關(guān)注的是外殼110，它是總體呈U形裝置，具有空腔114，以容納纖維固定構(gòu)件。一旦纖維固定構(gòu)件被插入外殼110的空腔內(nèi)，蓋100便被連接到那里，蓋100包括與外殼110中的孔116—116配置用以對(duì)正的定位銷106-106。一旦連接在一起，連接器的前端部具有適于裝入為接納它而成形的插座40的總體方形(見(jiàn)圖4，5)。上表面112和左側(cè)表面101合成構(gòu)成連接器10的前端的四個(gè)外側(cè)表面的兩個(gè)。連接器10的后端呈錐形具有四個(gè)相隔90°的平坦區(qū)，用于將連接器后端定位在應(yīng)力釋放護(hù)罩20的前端。頂表面118和左側(cè)面102構(gòu)成連接器10后端部的四個(gè)平面中的兩個(gè)。外殼部件100，110包括界定圍繞纖維承載構(gòu)件的空腔114的多個(gè)內(nèi)表面。該連接器包括在其后端接納光纜30的第一孔119和在其前端的第二孔111，光纖承載構(gòu)件的端面能穿過(guò)那里伸出。這些孔111，119延伸至空腔114內(nèi)并定位于連接器10的相對(duì)兩端。外殼部件100，110由熱塑材料模制而成并已被設(shè)計(jì)成無(wú)靠模的直拉式模制以降低模制和零件成本。要指出的是彈簧鎖120被模制成外殼110的頂部表面112。
類似于連接器的外表面，由腔114也有大致方形。外殼110的凸緣113包括一個(gè)為與底座150上的凸緣152的斜切面151相互配合而成形的斜面。再者，凸緣152的形狀使其能被支承在空腔114內(nèi)的若干不同穩(wěn)定位置上——這些位置每一個(gè)均有相對(duì)于光纖固定構(gòu)件中心軸的不同旋轉(zhuǎn)取向。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，凸緣152是方形并因此提供4個(gè)穩(wěn)定位置，以可適應(yīng)纖維偏心度(以下討論)。壓縮彈簧160圍繞底座150的后圓筒部并頂壓凸緣的表面153和頂壓外殼部件110的空腔114內(nèi)的表面115。彈簧160促使光纖固定構(gòu)件的端面通過(guò)開(kāi)口111。
套筒140可為具有一通過(guò)其中心軸的狹窄通道(直徑約126μm)的玻璃，金屬，陶瓷或塑料筒，用以接納光纖的端部。在本發(fā)明最佳實(shí)施例中，套筒由硼硅酸鹽玻璃制成。套管有約1.25mm的外徑和約7.0mm的長(zhǎng)度。在光纜30的結(jié)構(gòu)中，一個(gè)薄玻璃纖維一般涂以兩層可紫外線固化的材料(例如聚丙烯酸脂)作為保護(hù)層。然后將該被覆光纖涂以有足夠剛度的熱塑料以防止光纖維彎折并稱之為緩沖纖維。為經(jīng)受拉伸力，(否則該力可能折斷該緩沖光纖)，該光纜以圍繞緩沖光纖的加強(qiáng)部件32的形式構(gòu)成一承載部分。在這方面適用諸如芳酰胺紗線等高拉伸強(qiáng)度的細(xì)長(zhǎng)聚合纖維。一個(gè)例如包含聚氯乙烯的外護(hù)套31圍繞緩沖光纖和加強(qiáng)部件以完成光纜30的結(jié)構(gòu)。
在將其插入套管140以前，從玻璃纖維端部全部剝離這些不同材料層。將一種粘接劑注入通過(guò)套管140的中心軸的通道。然后將光纖的未涂覆部分插入套管的通道并用粘結(jié)法附裝。彈簧160與光纜一起在套管/底座子配件140/150上受到予壓縮并置于外殼110內(nèi)。外殼蓋100于是被安裝并例如用超聲法連接。光纜30的抗力部件32(例如芳酰胺纖維)被粘接劑附裝到連接器10的后端并通過(guò)應(yīng)力釋放護(hù)罩20內(nèi)的配對(duì)凸緣25(見(jiàn)圖5)被壓入一環(huán)狀面槽117。光纜護(hù)套31和抗力部件32兩者“夾”在連接器10的護(hù)罩和后端部之間。用于將抗力部件與應(yīng)力釋放護(hù)罩和連接器連接在一起的適當(dāng)粘合劑是市場(chǎng)上可買(mǎi)到的HySol151，兩組分環(huán)氧樹(shù)脂。當(dāng)對(duì)光纜30施加15磅軸向拉力時(shí)，最好光纜能保持與連接器10的連接。而在最好采用粘合劑的同時(shí)，也可選用折邊套筒(Crmping sleeve)將抗力部件32和/或光纜的外護(hù)套連到連接器。
應(yīng)力釋放護(hù)罩20長(zhǎng)約38mm并包括在其前端側(cè)邊各約4.6mm的方形部分。它由適當(dāng)?shù)捻槒牟牧现瞥梢允蛊浜蟛磕苎卮怪逼淇v軸的方向彎曲。在本發(fā)明的最佳實(shí)施例中，應(yīng)力—釋放護(hù)罩由諸如Santoprene彈性體(可從Advanced Elastower Systems，LP買(mǎi)到)之類的熱塑橡膠制成。因此護(hù)罩20的彎曲性能適用于將被封閉光纜30的曲線半徑限于在一規(guī)定加載范圍不小于20mm，最佳熱塑橡膠被指定為253-50并有50D的額定硬度。此外，一部分應(yīng)力—釋放護(hù)罩20呈錐形并從一端22的約5.6mm最大直徑至另一端24約3.0mm的最小直徑。護(hù)罩20不僅提供了光纜30的應(yīng)力釋放保證，而且還確保光纜在互連之后能經(jīng)得住重復(fù)彎曲而沒(méi)有過(guò)度的應(yīng)力傳至玻璃纖維。
圖4，5表示位于容納兩個(gè)連接器的雙工插座40內(nèi)的本發(fā)明連接器。插座40通過(guò)將其窄端推過(guò)開(kāi)口而裝入一平板60的該矩形開(kāi)口中。插座借助彈簧鎖410中的槽411而被固定其內(nèi)，并可通過(guò)擠壓彈簧鎖和將插座向前推而從板上拆下。一般說(shuō)來(lái)，兩個(gè)完全相同的插座40-40通過(guò)端對(duì)端地將它們的凸緣412粘接在一起加以連接。配對(duì)部分421，423用于保證適當(dāng)對(duì)準(zhǔn)。盡管如此套管140在連接器中是完美地對(duì)準(zhǔn)，但在連接插座之前要將專門(mén)設(shè)計(jì)的對(duì)正套筒500裝入圓筒形開(kāi)口422。適用的對(duì)正套筒由金屬，陶瓷或甚至塑料制成，這些在本領(lǐng)域中是眾所周知的并不再在此討論。
圖5示出在一對(duì)相遇于光平面70的光纖之間幾乎對(duì)稱的互連接。盡管圖示了連接器至連接器的實(shí)例，顯然該連接器也可連到任何光學(xué)器件。為改善清晰度起見(jiàn)，該圖左半部分所示連接器和光纜是橫截面而右半部分所示連接器和光纜不是截面。盡管如此，由于該圖是接近對(duì)稱，故有關(guān)對(duì)左半部分的敘述也適用于右半部份。套管140是通過(guò)將它們插入固定在插座圓筒形開(kāi)口422內(nèi)的對(duì)正套筒500而同軸地對(duì)準(zhǔn)的。每個(gè)套管用粘接劑固定在底座150的配對(duì)開(kāi)口中，并且每個(gè)套管包括一軸向通道141，光纖端部(其已被除去涂層)，即通過(guò)該通道延伸。每個(gè)壓縮彈簧160促使其相關(guān)底座150和套管140通過(guò)同時(shí)頂壓外殼部件110的內(nèi)表面115和頂壓凸緣152的表面153頁(yè)朝向另一底座和套管。凸緣152包括一沿其前側(cè)的斜切表面151，該表面靠在外殼部件110范圍內(nèi)凸緣113上的一個(gè)斜面上。
這種連接器被認(rèn)為是一種“浮動(dòng)”結(jié)構(gòu)，其中兩個(gè)套管是彈簧加載并由插座40中的對(duì)正套筒500支承。當(dāng)?shù)谝贿B接器被插入左側(cè)插座時(shí)，其相關(guān)套管140移過(guò)插座40-40之間的光平面(橫向中心線)70。當(dāng)?shù)诙B接器被插入右側(cè)插座時(shí)，使兩套管的端面145—145(見(jiàn)圖2)之間接觸，將第一套管向后推并分離配對(duì)表面113，151。第一套管繼續(xù)向后移直到由壓縮彈簧60-60提供的兩套管的彈簧加載之間達(dá)到均衡。
圖5中特別引入注意的是彈簧鎖20在被插入插座40的同時(shí)向下移動(dòng)，然后完全插入之后卻是彈簧返回(向上)。該鎖的下移是受到(插入期間)鎖上的肩凸物和插座上的表面431之間的干擾(見(jiàn)圖4)引起的。此后，插座上的垂直表面432同鎖120的肩凸物121上的垂直表面122交互作用而將連接器鎖定到插座內(nèi)。通過(guò)用手向下(即沿垂直于軸向通道的方向)壓彈簧鎖120并拉光纜30或應(yīng)力釋放罩20即很容易地實(shí)現(xiàn)了連接器的卸除。由于鎖的相應(yīng)空間相當(dāng)小故采用了指槽123。雖然圖中每個(gè)插座40僅示出一個(gè)光纖連接器被插入其內(nèi)，但其內(nèi)足以以相距一定距離的方式容納一對(duì)這種連接器。例如，當(dāng)將兩個(gè)連接器插入同一插座40時(shí)，一個(gè)在另一個(gè)上方，它們的鎖向外安置以改善用戶的可維護(hù)性。人們希望能將大量光纖連接器堆疊在一塊小區(qū)內(nèi)，這為改善圖6所示不同先有技術(shù)連接器具有令人鼓舞的重大意義。
圖6示出若干已知光纖連接器610、620和630，它們分別通過(guò)適當(dāng)插座611，621和631互相連接。光連接器610，613通常稱為SC型連接器并經(jīng)由通過(guò)平板60中適當(dāng)形狀的開(kāi)口延伸的插座611連接在一起。插入座和卸除SC型連接器一般要求用戶能將他的/她的手指放在其相對(duì)兩側(cè)上。在必需以極接近的方式安裝大量這類連接器的情況下，則必需接觸連接器兩側(cè)勢(shì)必減小總的堆放密度。光連接器620，623(FC型)也要求用戶將他的/她的手指放在連接器兩側(cè)面上以便在插入插座621和從其卸除期間能充分旋轉(zhuǎn)連接器若干次。連接器630，633(ST型)提供的改進(jìn)是在插入插座631或從其卸除時(shí)僅需少量旋轉(zhuǎn)。
于是，本發(fā)明提供了勝于已知光連接器的改進(jìn)的堆放密度，因?yàn)槠渎?lián)鎖機(jī)構(gòu)通過(guò)僅僅壓一個(gè)彈簧鎖即能動(dòng)作，而彈簧鎖定位于連接器外殼的一個(gè)側(cè)表面上，朝向其中心軸無(wú)需專用工具。
雖然在本發(fā)明實(shí)踐中并不必要，但為種種理由起見(jiàn)，使用拉制的玻璃套管是最可取的。通常用于制造套管的陶瓷材料，其高硬度和高強(qiáng)度是不需要的。確實(shí)，由于玻璃套管的相對(duì)軟的性能(往往比固定其內(nèi)的SiO2基纖維還軟)，對(duì)插頭端面進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)拋光通常導(dǎo)致略呈凸?fàn)畹牟孱^端面，可能形成略微(按顯微鏡標(biāo)度)突伸的纖維。這自然地造就了使其能非常有效耦合的纖維結(jié)構(gòu)。這不僅形成導(dǎo)致低的光損耗的纖維對(duì)纖維直接接觸，而且這些連接器還具有異常低的信號(hào)輻射反射。在樣品連接器中通常觀測(cè)到的反射程度低于-55dB，而低反射度是理想性能，反射比是該材料折射率和界面的折射率差的一個(gè)函數(shù)，并由以下方程給定反射比＝-10log[(n0－n1)2/(n0＋n1)2]例如，就玻璃對(duì)空氣界面而言(空氣n0＝1.0，玻璃的n1＝1.47)，反射比近似為14.4dB(3.6％)。對(duì)n1稍有不同(即，n1＝1.48對(duì)1.47)的兩個(gè)插頭而言，反射比為-49dB(0.0011％)；和-46dB(0.0022％)。
另一方面，相對(duì)硬的陶瓷套管端面(帶有固定在套管內(nèi)的光纖))進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)拋光時(shí)，往往導(dǎo)致材料優(yōu)先從纖維逸出，以致纖維端面往往變得稍微凹陷。這本身導(dǎo)致紆維間的相對(duì)不良耦合。此外，由拋光陶瓷插頭端面出來(lái)的較硬碎屑經(jīng)常地?fù)p害纖維端面。這種損害可以是在用相對(duì)硬陶瓷插頭的連接器中觀測(cè)信號(hào)輻射的相對(duì)高反射比的一個(gè)因素。觀測(cè)到的反射度比用玻璃套管的相同連接器大約高10dB，通常為-45dB范圍內(nèi)。正如眾所周知的，從連接器的這種非連接性造成的信號(hào)反射是高容量光纖系統(tǒng)中的一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題，因?yàn)楸环瓷涞哪芰靠赡芨蓴_單模激光器的正確工作。
此外拉制玻璃套管比陶瓷套管較為廉價(jià)并能產(chǎn)生具有較好熱性能和尺寸允差的連接器。例如，用拉制玻璃套管時(shí)，用常規(guī)方法能制造用于更需要的單模光纖的低損耗(一般＜0.3dB)的連接器。要強(qiáng)調(diào)的是對(duì)于凹下的包層，具有8.8μm模場(chǎng)直徑(Mode field diame-ter)的單模光纖而言，纖芯間近似1μm的未對(duì)準(zhǔn)一般會(huì)引入近似0.23dB的損耗。
一對(duì)互連套管之間的對(duì)準(zhǔn)偏差基本上認(rèn)為是由稱之為光纖芯相對(duì)于套管的“偏心度”的參數(shù)引起。偏心度定義為套管端面處套管的縱向中心軸與固定在套管通道范圍內(nèi)的光纖芯的中心軸之間的距離。一般，所述通道與作為基準(zhǔn)表面的外圓筒表面不是同心的。再者，光纖可能不在套管通道范圍內(nèi)的中心，故光纖可能不與光纖的外表面同心。因此，該偏心度由套管道通內(nèi)光纖的偏心度與套管范圍內(nèi)的通道偏心度組成。
若人能觀看“亮”光纖的端部(這可不是一件該嘗試的安全事情)，那么見(jiàn)到的則是具有稍許偏離圓的正確中心的一光點(diǎn)的圓?？蓪⑵亩壤斫鉃榫哂蟹确至亢头较蚍至康膬删S矢量。偏心度矢量的“幅度分量是圓心和光點(diǎn)之間的直線距離，而偏心度矢量的“方向分量”是通過(guò)相對(duì)于其原點(diǎn)是圓中心的一個(gè)2維笛卡兒坐標(biāo)系之X軸的直線所成的角度。要指出的是傳統(tǒng)光—連接器(即ST，SC和FC型)中所用的套管直徑為2.5mm，而本發(fā)明最佳實(shí)施例中所用套管的直徑是該大小的一半。使用拉制玻璃套管即獲得這一情況的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)為制造小尺寸套管而被玻璃予成形被拉制成較小時(shí)，偏心度矢量的幅度分量被成比例地減小，這改善了精度。
由于光纖芯相對(duì)于套管的偏心度之故，旋轉(zhuǎn)兩個(gè)互連套管之一通常會(huì)改變固定在通道內(nèi)的光纖的相對(duì)位置。由于很難控制在套管內(nèi)端接光纖芯的偏心度，故在不保持緊公差致使相對(duì)的纖芯對(duì)準(zhǔn)于大約0.7μm的范圍內(nèi)的情況下要獲得所希望的0.1dB或更小的單橫光纖損耗是困難的當(dāng)然，這提高了制造成本。如果要連接的兩個(gè)光纖端的總偏心度是完全相同或至少很接近，那么只要通過(guò)在對(duì)正套筒內(nèi)相對(duì)于另一套管而旋轉(zhuǎn)一個(gè)套管直到觀測(cè)到最大耦合便能獲得低損耗的連接。
本發(fā)明通過(guò)采用底座150(見(jiàn)圖3)上的方形法蘭152使底座能安裝到外殼部件110的四個(gè)不同旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)位置(0°，90°，180°，270°)之一，便能補(bǔ)償光纖偏心度。在制造連接器10期間，通過(guò)測(cè)量纖維偏心度，基于該測(cè)量值旋轉(zhuǎn)底座，然后以使纖維偏心度總是與外殼予定性能對(duì)準(zhǔn)的方式將底座插入外殼110，來(lái)確定所選的特定位置。例如令偏心度總是與彈簧鎖120對(duì)準(zhǔn)。
雖已圖示和描述了本發(fā)明的一個(gè)特定實(shí)施例，但在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)可能作出各種改型。這些改型包括(但不限于)在連接器結(jié)構(gòu)方面使用不同材料。例如，雖然玻璃套管是最佳的，但能用陶瓷，塑料或金屬套管。還有雖光纖固定構(gòu)件最好包括一個(gè)套管和一底座，但它可為一塊結(jié)構(gòu)。此外套管不必為圓筒形而可為固定以予定陣列形式的多個(gè)纖維而設(shè)計(jì)。此外，盡管已揭示的彈簧鎖被模制在外殼內(nèi)，但它可為附裝到外殼的一個(gè)獨(dú)立零件并例如由金屬制成。此外，彈簧鎖本身可被設(shè)計(jì)成移入外殼本身的主體內(nèi)。最后，本發(fā)明適應(yīng)采用塑料纖維以及玻璃。
權(quán)利要求
1.一種連接器(10)，用于端接光纖，該光纖包括終止于端面(145)和適于接納光纖端部的纖維固定構(gòu)件(140，150)，該連接器的特征在于具有界定空腔114和圍繞纖維固定構(gòu)件的多個(gè)內(nèi)表面的外殼(100，110)，該外殼包括用于容納光纖的第一開(kāi)口(119)和用于使纖維固定構(gòu)件的端面能貫穿那里凸伸的第二開(kāi)口(111)，所述開(kāi)口伸入空腔并定位于通過(guò)外殼的軸向通道的相對(duì)端；和一個(gè)手動(dòng)可變形的鎖(120)；該鎖有將外殼固定到相關(guān)插座(40)的裝置(121，122)，以便防止它們之間不希望有的脫開(kāi)，該鎖被安置在外殼的單側(cè)表面并可沿垂直于軸向通道的方向移動(dòng)，所述鎖包括具有其朝向外殼第二開(kāi)口定位的固定端的懸臂梁。
2.如權(quán)利要求1的連接器(10)，其特征在于所述纖維固定構(gòu)件(140，150)包括彈簧部件(160)，該彈簧部件與外殼(100，110)相互配合，以促使所述端面(145)通過(guò)外殼中的第二開(kāi)口(111)。
3.如權(quán)利要求1的連接器(10)，其特征在于纖維固定構(gòu)件(140，150)包括圓筒形插頭(140)包括相關(guān)纖維要端接其內(nèi)的端面(145)和端接在所述端面中的軸向通道(141)，所述通道適于接納相關(guān)纖維的無(wú)涂層端部；和一個(gè)基礎(chǔ)部件(150)，用于固定插頭的端部，所述基礎(chǔ)部件包括與插頭的軸向通道共線的軸向通道。
4.如權(quán)利要求3的連接器(10)，其特征在于圓筒形插頭(*140)具有大約1.25毫米的直徑。
5.如權(quán)利要求3的連接器(10)，其特征在于還包括一環(huán)形彈簧(160)，該彈簧(160)圍繞基礎(chǔ)部件(150)設(shè)置并頂壓其法蘭(152)，所述彈簧還頂壓腔體(114)的內(nèi)表面(115)。
6.如權(quán)利要求3的連接器(10)，其特征在于圓筒形插頭(140)包括一拉制的玻璃管，其圓筒外表面有圓形橫截面，其軸向通道(141)基本與圓筒外表面同心。
7.如權(quán)利要求6的連接器(10)，其特征在于玻璃管包括硼硅酸鹽玻璃。
8.如權(quán)利要求1的連接器(10)，其特征在于纖維固定構(gòu)件(140，150)適于以多個(gè)穩(wěn)定的角度位置固定在外殼(100，110)內(nèi)；從而使纖維固定構(gòu)件的角度位置相對(duì)于外殼可變。
9.如權(quán)利要求8的連接器(10)，其特征在于纖維固定構(gòu)件包括方形法蘭，該法蘭適于以四個(gè)穩(wěn)定角位置固定在外殼內(nèi)。
10.如權(quán)利要求1的連接器(10)，其特征在于；外殼(100，110)包括第一和第二互連部件，第一互連部件110通常為U型，帶有用于容納纖維承載結(jié)構(gòu)的溝道，第二互連部件(100)通常是平的并為與第一部分配合而成形，所述第一和第二互連部件當(dāng)被連在一起時(shí)所述第一和第二互連部件基本包圍纖維固定構(gòu)件(140，150)。
全文摘要
光纖連接器10，包括裝在塑料基底150中的圓筒玻璃套管140，以形成纖維固定構(gòu)件。該構(gòu)件包括沿其中心軸50的小通道141，用以固定光纖并安裝在介電外殼110中，外殼包括在其一端的開(kāi)口111套管由此凸伸。彈簧160圍繞基底并與外殼內(nèi)表面相互配合促使伸出外殼開(kāi)口。外殼還包括位于其一側(cè)表面的彈簧鎖120，該鎖可手動(dòng)操作，用于將連接器鎖到相關(guān)插座40。
文檔編號(hào)G02B6/36GK1115527SQ9510567
公開(kāi)日1996年1月24日 申請(qǐng)日期1995年6月23日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月24日
發(fā)明者J·M·安德森, N·R·蘭佩特, 小·R·W·莫克 申請(qǐng)人:美國(guó)電話及電報(bào)公司