CN100365456C - 连接光纤的结构 - Google Patents

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Abstract

一种光纤光学耦合到包含在接口盒(1)中的光接收/发射元件(60)。该耦合结构包括柱状套圈(2)，其水密封地插入形成在接口盒(1)的壁(10)上的通孔(11)中；弹性垫圈(4)，其耦合到该套圈；以及具有光接收/发射元件(60)的耦合器(6)。将光纤(3)插入套圈(2)和垫圈(4)的共轴形成的中心孔(20、40)中，并且该光纤(3)的轴向端暴露在套圈(2)的轴向端。该耦合器(6)耦合到套圈(2)，因此该光接收/发射元件(60)直接面向光纤(3)暴露的端部，从而建立了连接损失最小的光学连接。

Description

连接光纤的结构
技术领域
本发明涉及一种用于将光纤连接到具有光接收/发射元件的接口盒的结构。
背景技术
近来，将光纤用于多种用途中，例如用作通信系统中的传输线或者汽车碰撞检测系统中的负载传感器。JP07190732A公开了一种利用光纤作为传感器来检测汽车碰撞的设备。在这种检测设备中，沿着前保险杠放置光纤，并且该光纤的一端光学连接于光发射元件，另一端连接于光接收单元。当汽车与另一辆汽车或障碍物碰撞时，该光纤可能会破裂或损坏，从而降低通过光纤传输的光量。根据光接收单元接收到的光量来检测碰撞。
JP2002236005中公开了该设备的一种实例，其中将光纤用作检测弹性橡胶元件中张力的传感器。将其中具有光纤的细长传感器嵌入该橡胶元件中。根据具有光纤的传感器检测到的张力来检测施加到该弹性橡胶元件上的负载量。因为该光纤中光传输的相位根据张力而改变，所以利用光干涉检测器(例如光纤环检测器)，通过检测光的相位改变就能够检测到张力的量。
光纤包括纤芯元件和设置在纤芯元件周围的包层元件。当该光纤光学连接于另一段光纤或光接收和/或光发射元件时，避免光学接点处相对于光纤轴线的光发射/接收角度失配(光发射/接收方向与光纤中心轴线之间的角度θ)很重要。这是因为如果出现失配的情况会造成光传输损失。
JP2001013366中公开了一种用于将光纤连接于光接收/发射元件的结构的实例。在这种结构中，将其中放置了光纤的套圈伸缩地插入其中具有光接收/发射元件的插座中。通过可伸缩地将该套圈插入插座中，就使连接点处的光角度失配最小，从而获得了连接损失小的光学连接。该套圈进一步包括用于保护光纤暴露端的门。该门是弹簧偏置的，并且仅在该套圈插入插座并且面向光接收/发射元件放置时才打开。其它时刻该门是关闭的，从而保护光纤的暴露端。
JP2001013366中公开了该连接结构，然而其主要将用于印刷电路板上的连接。如果将该光纤连接结构用于汽车中，则该连接结构通常会受到高振动并且可能会受到水浸。因此，必须提供一种光纤连接结构，当其用于汽车时具有耐振动和水浸的强度。
发明内容
考虑到上述问题提出了本发明，本发明的目的是提供一种用于将光纤连接于光接收/发射元件的改进结构，其中该连接结构具有耐振动和水浸的能力，并且将光纤以低连接损失容易地连接于光接收/发射元件。
特别是，提出一种用于将光纤连接到接口盒的结构，该接口盒具有壁，贯穿该壁形成有通孔，该结构包括：
保持在壁的通孔中的套圈，具有光纤插入的第一中心孔；
垫圈，具有液密地插入光纤的第二中心孔，该垫圈固定连接于该套圈，使得第二中心孔与第一中心孔共轴放置；
止动元件，用于将套圈固定于通孔，以使套管至少不会在光纤的轴向移动；
用于将套圈液密固定于通孔的密封元件；
具有光接收/发射元件的耦合器，该耦合器位于接口盒中并且耦合到套圈，使得插入该套圈的第一中心孔的光纤的轴向端直接面向光接收/发射元件；
其特征在于，在壁的内表面上形成有一对导轨以及在套圈的外周边上形成了用于保持止动元件的一个凹槽，从而通过止动元件接合到由导轨和凹槽形成的空间中，将套圈固定到接口盒的壁上，使得套圈不会在通孔中旋转且不会轴向移动。
将由树脂制成的柱状套圈插入形成在接口盒壁上的通孔中，该接口盒中包含光接收/发射元件及其它部件。将套圈连接于该通孔，由于放置在该套圈外周边与通孔中间的止动元件，使该套圈不会在通孔中转动并且也不会在轴向移动。在该套圈中形成第一中心孔，通过该中心孔插入光纤。将弹性材料(例如热塑弹性体)制成的具有第二中心孔的垫圈连接于该套圈，使得第二中心孔与第一中心孔共轴放置。
将光纤通过各个中心孔(第二和第一中心孔)插入垫圈和套圈，使得光纤的轴向端面暴露在第一中心孔的轴向端。将密封元件置于套圈的外周边与通孔之间的小间隙中，使得该套圈液密地连接于该通孔，该密封元件例如是由弹性材料制成的一个或多个O形环。
在该套圈连接于通孔并且光纤插入套圈及垫圈中之后，将其中具有光接收/发射元件的耦合器耦合到接口盒内部的套圈。通过将从该套圈延伸出的耦合凸起插入形成在耦合器上的耦合孔中，就耦合了套圈及耦合器。在第一中心孔轴向端处暴露的光纤轴向端直接面向耦合器的光接收/发射元件。
因为通过耦合共轴形成的耦合凸起与耦合孔来将耦合器连接于套圈，该光纤以低连接损失光学连接于光接收/发射元件。因为弹性垫圈和密封元件吸收了作用于套圈上的振动，所以准确地保持了光纤与光接收/发射元件之间的光学连接，并且连接损失保持到很低的水平。因为该套圈液密连接于接口盒的壁并且垫圈液密保持光纤，所以可靠地防止了水浸入接口盒。
如果更好地理解以下参照附图所述的优选实施例，将更容易明白本发明的其它目的和特征。
附图说明
图1是表示用于将光纤连接于包含在接口盒中的光接收/发射元件的结构的透视图；
图2是表示图1所示的连接结构的横截面图。
具体实施方式
参照图1和2描述本发明的优选实施例。套圈2保持在贯穿接口盒1的壁10形成的通孔11中，在该套圈内插入光纤3。在套圈2固定于接口盒1的壁10之后，具有光接收/发射元件60的耦合器6从接口盒1的内部耦合到套圈2。如图2所示，一对导轨12形成在壁10的内表面上，该套圈2通过止动元件连接于壁10，该止动元件例如保持在导轨12中的弹性卡子7。
该套圈2由树脂材料制成，并且形成为柱状，其具有形成在一端(称作前端)的台阶形凹陷21以及形成在另一端(称作后端)的耦合凸起22。在套圈2的中心，形成了第一中心孔20，通过该孔插入光纤3。垫圈4由诸如热塑弹性体等弹性材料制成，其压装入台阶形凹陷21中。在垫圈4的中心形成第二中心孔40，通过该孔用力插入光纤3。垫圈4连接于套圈2，使得第二中心孔40与套圈2的第一中心孔20共轴放置。
在套圈2的外周边上形成一对凹槽23，在每个凹槽中放置了密封元件，例如O形环5，还形成了另一个凹槽24，其中保持了卡子7。垫圈4压装入套圈2的台阶形凹陷21中，使得它们液密连接，并且插入第二中心孔40中的光纤3液密地保持在该中心孔中。
耦合器6由树脂材料制成，并且形成为柱状，其具有位于前面的耦合孔61以及保持在后面的光接收/发射元件60。该光接收/发射元件60包括面向插入套圈2的第一中心孔20的光纤3轴向端的前部62。通过将套圈2的耦合部分22插入耦合器6的耦合孔61来将该耦合器6耦合到套圈2。因此，光纤3的轴向端准确地面向光接收/发射元件60的前部62。该光接收/发射元件60可以是光接收元件，例如光电二极管，还可以是光发射元件，例如LED或激光器元件，或者可以是实现这两种功能(光接收和光发射)的元件。
套圈2通过卡子7连接于壁10的通孔11，以使该套圈不在通孔11中旋转并且不在轴向移动，该卡子7由弹性金属材料制成。通孔11与套圈2外周边之间的小间隙是由一对O形环5液密密封的。该O形环5可以由橡胶或者热塑弹性体制成。
将上述形成连接结构的部件以下述方式进行组装。首先，将光纤3用力插入垫圈4的第二中心孔40，使得预定长度的光纤3延伸到垫圈4的后侧。然后，将从垫圈4延伸出的部分光纤3插入套圈2的第一中心孔20，同时将垫圈4压装入套圈2的台阶形凹陷21中。因为形成了共轴放置的第一中心孔20和第二中心孔40，所以光纤3直接延伸通过这两个中心孔20、40。光纤3液密保持在垫圈4中，垫圈4液密保持在套圈2中。
然后，将所述一对O形环5放置在套圈2外周边上形成的凹槽23中，将套圈2从通孔11的前面用力插入该通孔中。然后，将具有开口的卡子7接合到由导轨12和凹槽24形成的空间中。这样就将套圈2固定到接口盒1的壁10上，使得套圈2不会在通孔11中旋转并且不会在轴向移动。在套圈2固定到壁10上之后，通过用力将套圈2的耦合部分22插入耦合器6的耦合孔61来将耦合器6耦合到套圈2。因此，该光纤3的暴露于该套圈2后端的轴向端准确面向光接收/发射元件60前部62。
在上述连接结构中获得了以下优点。因为套圈2和耦合器6相互耦合，使得光纤3的轴向端正好面向光接收/发射元件60的前部62，所以使连接损失最小。如果该耦合结构受到振动，则因为垫圈4和密封元件5的弹性吸收了振动，而防止了光纤3的光轴从光接收/发射元件60的光轴移开。因此，根据本发明的耦合结构不仅可以有利地用于汽车，其可用于受到振动的其它设备。此外，垫圈4和O形环5可靠防止了水浸入接口盒1。因为通过将耦合部分22插入耦合孔61而将耦合器6耦合到套圈2，所以该连接过程是简单而容易的。
尽管已经参照先前的优选实施例表示和描述了本发明，对于本领域技术人员来讲明显的是在不背离所附权利要求限定的本发明范围的情况下其中可以进行形式和细节的变化。

Claims (4)

1.一种用于将光纤(3)连接到接口盒(1)的结构，该接口盒具有壁(10)，贯穿该壁形成有通孔(11)，该结构包括：
套圈(2)，具有第一中心孔(20)，通过该第一中心孔插入光纤(3)，该套圈保持在壁的通孔中；
垫圈(4)，具有第二中心孔(40)，通过该第二中心孔液密地插入光纤(3)，该垫圈固定连接于该套圈(2)，使得第二中心孔(40)与第一中心孔(20)共轴放置；
止动元件(7)，用于将套圈(2)固定于通孔(11)，以使套管至少不会在光纤的轴向移动；
密封元件(5)，用于将套圈(2)液密固定于通孔(11)；
耦合器(6)，具有光接收/发射元件(60)，该耦合器位于接口盒(1)中并且耦合到套圈(2)，使得插入该套圈的第一中心孔(20)的光纤(3)的轴向端直接面向光接收/发射元件(60)；
其特征在于，在壁(10)的内表面上形成有一对导轨(12)以及在套圈(2)的外周边上形成了用于保持止动元件(7)的一个凹槽(24)，从而通过止动元件(7)接合到由导轨(12)和凹槽(24)形成的空间中，将套圈(2)固定到接口盒(1)的壁(10)上，使得套圈(2)不会在通孔(11)中旋转且不会轴向移动。
2.根据权利要求1所述的用于将光纤(3)连接到接口盒(1)的结构，其中该密封元件(5)包括一个或多个O形环。
3.根据权利要求1所述的用于将光纤(3)连接到接口盒(1)的结构，其中在套圈(2)的外周边上形成一对用于各放置了一个所述密封元件的凹槽(23)，其中套圈(2)具有用于垫圈(4)压装入的台阶形凹陷(21)，从而在垫圈(4)压装入台阶形凹陷时，插入第二中心孔(40)中的光纤(3)液密地保持在该第二中心孔中。
4.根据权利要求1所述的用于将光纤(3)连接到接口盒(1)的结构，其中止动元件(7)是一种具有开口的卡子。
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