CN101228466A - 包括v形槽镜片阵列的多光纤mt型连接器和套管以及制造方法 - Google Patents

包括v形槽镜片阵列的多光纤mt型连接器和套管以及制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种光纤套管，最好是MT型套管，和连接器设计，设置成包括整体式V形槽镜片阵列(V形镜片)。所述V形镜片包括多个镜片和相应多个开口的V形槽以将光纤与所述多个镜片对准。由于V形槽镜片阵列是整体式结构，只需要针对V形槽镜片阵列而不需要针对形成套管的其它元件进行高精度制造。壳体容纳V形槽镜片阵列并优选包括一个悬臂，该悬臂设计为将光纤充分保持在它们相应的V形槽内。所述壳体内的开口允许放入粘合剂与壳体、光纤和V形槽镜片阵列接触，从而使各种元件以固定的关系保持。光纤连接器可以包括依照本发明的设置在适当连接器壳体内的光纤套管。

Description

包括V形槽镜片阵列的多光纤MT型连接器和套管以及制造方法
技术领域
本发明总的涉及光纤套管，特别涉及一种具有整体式V形槽镜片阵列的套管。
背景技术
光纤连接器系统典型地包括由它们各自的壳体固定的对接套管。这些套管使光纤保持在光纤通道内部的固定位置上。将光纤的端面进行抛光，使其与套管的端面齐平或从套管的端面微微伸出。这些由套管固定的光纤，特别是这些光纤端面，通过镜面抛光来磨光。当互补的两套管贴近，典型地以一种对接关系毗连时，两个磨光的光纤以共轴对准的方式对接从而实现互联。在光纤抛光中的任何不规则、毛口或刮伤都是成问题的。这样的缺陷会使光在互联处色散或反射，这对光的传输起到负面的影响。
实际上，光纤的中心部分即芯传输光学编码信息。对接套管中的光纤芯接收沿着固定于上述套管内的光纤芯传送的信息，上述套管可以容置不止一个的光纤。光纤芯的正确同心可允许通过互联提供最大的光传输。对接光纤芯的偏心会增加插入损耗。总体错位的状态可能会完全地阻碍传输。因此，光纤芯以共轴对准的方式对接是很重要的。
而且，这样的光纤连接器需要各个光纤芯在可重复且可分离的互连中相互对准。即，连接器应当在各种环境条件下在多次对接和分离期间都保持工作特性。可分离的光纤连接器带来一种可能，即灰尘或其他致污物可能在光纤芯的端面上积聚，这会使光束色散和/或削弱光束。因此，对于适应环境的光纤连接器而言，需要对光纤芯的不对准有更强的抵抗力，且需要对诸如污垢和灰尘等致污物不怎么敏感。
适合于单个以及多终端(MT)连接器的扩束型连接器在本领域内是已知的。两者利用的概念是将离散的镜片紧挨着第一光纤的端面安装。这些镜片从第一光纤接收光，并将光束扩大到相对较大的直径。用于接收光束的第二光纤类似地成形，在第二光纤的端面前部安置有镜片用于接收扩大的光束，并将光束再次聚焦到第二光纤的端面上。这样一种系统不需要点对点接触，因而较少地受到环境条件诸如灰尘、污垢和温度变化的影响，不受影响的原因还在于扩大的较大直径的光束对于偏心问题更能忍受。然而，这些有镜片的系统的制造成本相当高，需要将大量高精度元件组装在一起，例如，一种MT套管需要典型的端面磨光和附加到其上的镜片阵列。因此，提供一种相对低成本且便于组装的带有镜片的光纤套管是有利的。
发明内容
简要地，本发明提供一种包括整体式V形槽镜片阵列的MT光纤套管和连接器设计，所述镜片阵列包括多个镜片和相应的多个开口V形槽以将光纤与所述多个V形镜片对准。每个V形槽包括靠近其相应镜片的焦点的光纤终端(fiber terminus)。由于V形槽镜片阵列是整体式结构，只需要针对V形槽镜片阵列而不需要针对形成套管的其它元件进行高精度制造。所述其它元件可以包括防护罩，该防护罩设置成将光纤带和壳体接合，反过来该壳体容纳V形槽镜片阵列并优选包括一个悬臂，该悬臂设计为将光纤充分保持在它们的相应V形槽内。另外，所述壳体可以包括开口，该开口最好设置于悬臂内，以允许放入粘合剂与壳体、光纤和V形槽镜片接触，从而使各种元件以确定的关系固定。V形槽镜片阵列内的镜片可以包括准直镜片或聚焦镜片，所述壳体和阵列都包括对应于镜片类型的视觉指示器。而且，镜片最好凹入V形槽镜片阵列的对接面内，以在对接时产生有限而固定的相互分离。光纤连接器可以包括依照本发明的设置在适当连接器壳体内的光纤套管。
通过首先将劈开的带状光纤阵列插入并穿过防护罩和壳体中的通道来制造依照本发明的光纤套管，从而光纤驻留在V形槽内，并且光纤末端驻留在每一V形槽的相应终点处。优选以基本接近所述终点的方式来提供折射率匹配凝胶体或折射率匹配粘合剂。然后，V形槽镜片阵列被置于壳体内部，同时防护罩同样地与壳体接紧密配合。该防护罩最好包括有台阶的外壁，从而限制防护罩的插入。接着，粘合剂通过窗口放入壳体内并被允许凝固，从而将光纤套管的元件以相对彼此固定关系的方式保持。以这种方式，本发明满足了对于坚固光纤套管和连接器的需要，为有镜片的MT套管提供了降低成本和减少复杂性的优势。
附图说明
本发明的特征在所附权利要求中详细阐述。本发明本身和更多的特征及附带优点将会通过下面的详细说明及对附图的结合而变得清晰。现在，借助于(仅仅是)例子并参考附图来描述本发明的一个或多个实施方式，
其中：
图1是依照本发明的有镜片的MT套管的从前看的立体分解图；
图2是依照本发明的有镜片的MT套管的从后看的立体分解图；
图3是依照本发明的有镜片的MT套管部分组装后从前看的立体图；
图4是依照本发明的有镜片的MT套管完全组装后从前看的立体图；
图5是图4的有镜片的MT套管完全组装后的截面图；
图6是例示用于依照本发明的当前优选实施方式的光纤套管的制造方法的流程图。
具体实施方式
图1和图2例示了依照本发明的有镜片的MT套管。如图所示，该套管包括V形槽镜片阵列(“V形镜片”)100、壳体112、防护罩124和光纤带电缆132。该V形镜片100包括前框架102，该前框架具有对接表面103。V形镜片100由光学等级的塑料诸如聚碳酸酯或Ultem制成，这种塑料的折射率与光纤的折射率相近。在前框架102内加工有多个镜片106，为防止套管在与相应连接器或套管对接过程中擦伤镜片106，这些镜片106最好稍微凹进前框架102内并低于对接表面103。在本发明的备选实施方式中，镜片106可以包括准直镜片或聚焦镜片，准直镜片适合于套管要与互补套管对接的那些场合，而聚焦镜片适合于套管要与有源器件，即光源或接收器对接的那些场合。
一对包括销孔104的销通道108设置在V形镜片100中用于接收定位销(图未示)。和V形镜片100一体形成有若干用于接收光纤134的V形槽109(即，每个都具有V形截面形状的槽)。在当前优选的实施方式中，且最佳如图5所例示，每一V形槽都包括靠近相应镜片106的焦点的终点111。尽管V形槽例示于附图中并在此描述，应当理解的是，可以同等地使用具有不同截面形状的槽，例如半圆形槽或长方形槽。无论如何，本MT套管的特别优势在于只有套管的V形镜片100的部分需要精密机加工和切削(tooling)。这有助于将成本控制得非常低，例如比当V形镜片100和壳体112作为一个构件制造时，或当V形槽109与壳体112一体形成时成本低。
壳体112最好包括壁114、紧挨着壳体112的后部设置的轴环116和优选具有朝向内的突起115(图5)的悬臂118，该壳体112可能更适宜由玻璃填充的热塑材料制成，诸如液晶聚合物。而且，还要设置用于接收V形镜片100的前开口122和用于接收防护罩124的后开口119，该前开口122和后开口119限定了穿过壳体112形成的纵向槽道的端部。此外，还设置销孔117用于接收定位销(图未示)。考虑到包括V形槽109的V形镜片100的那部分的尺寸，悬臂118设计成基本将光纤134保持在相应的V形槽109内并与相应的V形槽109对准。在例示的优选实施方式中，突起115通过由悬臂118提供的偏置力与光纤134接合。
根据本发明的一个方面，壳体112包括在其上形成并提供通向形成于壳体112内的槽道的开口或窗口。尽管该开口可以形成于壳体112的任何壁114上，在当前优选的实施方式中，开口或窗口120形成于悬臂118上。而且，在一种备选实施方式中，悬臂118可以通过一块单独的下垂板来代替，这块下垂板放置于壳体112中形成的开口内，具有与悬臂头115相近的尺寸并包括开口120，由此通过由下垂板施加的力对光纤134提供更好的控制。窗口120的区域以及两光束的区域是敞开的，从而在组装过程中方便地视觉监控光纤的放置和粘合剂的应用。在本发明的一个方面中，壳体112或V形镜片100可以包括放入V形镜片100内的直观指示型镜片106(例如准直或聚焦)。举例来说，壳体112或部分V形镜片100可以根据放入的镜片106类型涂上不同的颜色，尽管对本领域的技术人员而言同等适用的备选种类是非常显然的。
防护罩124可由热塑性橡胶例如聚丙烯硫化人造橡胶制成，其包括用于插入后开口119内的前插入部128和突起的或有台阶的止挡部130，该止挡部130由防护罩124的外壁形成，用于通过与轴环116的接合来限制所述插入的深度。本领域的技术人员会意识到壳体112内用于限制防护罩124插入的其他机构可以同等地适用。在防护罩124内设置用于接收光纤带电缆132的狭槽即槽道126。该狭槽的大小最好使其与电缆护套轻微过盈配合。不过，仍有足够的空隙使得粘合剂渗透到护套内部。电缆132包括多个光纤134和护套136。在当前优选的实施方式中，电缆132包括12个光纤134，而V形镜片100包括相应数目的V形槽109。然而，本领域的技术人员会意识到，作为设计选择，更大量或更少量的光纤134和相应的V形槽109可以同等地适用。光纤的数量最好与V形槽的数量相等或更少。可是，本发明的套管允许两个或多个光纤带或单独光纤端接在同一套管内。
图1-5中例示的光纤套管可以并入光纤连接器中。在此情况下，本发明的套管可以设置在连接器壳体内部，该壳体配置成以基本固定的关系来容纳并固定套管，从而提供了例如用于将套管与互补连接器和套管或其它设备重复对接或分开的机构。对于本领域的技术人员而言，为此目的的各利种类型的连接器壳体都将是已知的，本发明并不局限于这点上。
依照本发明的光纤套管的当前优选制造方法通过参考图6并进一步参考图3-5得以例示。尽管图6例示了种种步骤，如下面进一步详细描述的那样，并不是所有步骤都需要实施。因此，根据文本框148，光纤带电缆132穿过防护罩124的狭槽126，并穿过壳体112的槽道。根据文本框150，利用已知的技术将光纤带电缆132劈开或者切断，以针对每一根光纤134提供相对统一的光纤末端。特别地，沿着与光纤带132的纵向轴线大致垂直的平面来劈开光纤134是理想的，从而提供具有大致等同长度的光纤134。另外，根据文本框150，封装光纤134的护套136的一部分被移除，从而将单个的光纤暴露出，如图1和图2所示。从光纤带132移除的护套136的长度最好足以将至少与V形槽109一样长长度的光纤134暴露出。根据文本框152，可选择地将光纤末端弄圆整以去除任何毛边，从而减少光纤134在插入V形槽109内时绊住并磨到或者另外损伤到V形槽109。根据设计选择，可以使用用于圆整光纤末端的各种技术，例如火焰磨光或“violining”。
继续根据文本框154并如图3的进一步例示，通过前开口122将V形镜片100部分带到壳体112内。如图所示，前开口122的形状最好能容纳V形镜片100的销通道108，从而该组件可提供紧密可靠的配合。一旦部分地置于壳体112内部，根据文本框156，正如本领域已知的那样将折射率匹配凝胶体或折射率匹配粘合剂放入V形槽109内，最好至少放入到V形槽109的终点111内或基本接近终点111。随后，根据文本框158，将光纤134放入并定位在相应的V形槽109内。光纤134最好放入V形槽109内使得光纤末端接触或至少非常紧密接近V形槽109的终点111。接着，根据文本框160，将V形镜片100推进壳体112内，光纤带电缆132也随同推入壳体112内，从而容许V形镜片100与壳体112如图4例示的完全接合。如图4的进一步例示，应当注意到，即使在V形镜片100与壳体112完全对接时，窗口120提供了进入壳体112内部的入口，并且V形槽109的敞开结构允许暴露光纤134。
根据文本框162，套管的光学连续性可以利用已知技术选择性地进行测试。尽管V形镜片100和壳体112的尺寸最好使得彼此之间紧密配合，在制造工艺这点上，它们保持相对弱的机械接合，从而允许V形镜片100和壳体112在需要时脱离接合和重新接合。例如，如果连续性测试表明一个或多个所述光纤134没有正确地就位于其相应的V形槽内，V形镜片100可以移动离开壳体112，从而允许光纤134的重新就位。
继续根据文本框164，防护罩124完全与壳体112接合，如图4所示。如上所述，防护罩124的有台阶的部分130接合壳体112，最佳如图5所示，以限制防护罩124到壳体112的插入。随后，根据文本框166，通过开口120将粘合剂140放入壳体112内并充分包绕光纤134，该粘合剂140可以包括适当的热固性粘合剂，诸如TraBond F253。请注意，粘合剂140的粘性使其能够充分填充套管的各元件之间出现的空隙。因而，当粘合剂140完全固化，套管的各个元件(即V形镜片100、壳体112、光纤134、电缆132和防护罩124)仍然相对彼此保持在固定位置上。接着，根据文本框168，进一步的光学连续性测试可以根据需要选择性地进行。
虽然示出并描述了本发明的特别优选的实施方式，但对于本领域的技术人员而言显然可以在不背离本发明的教示的情况下作出变化和修改。因此，本发明预期覆盖落入上述和本文所要求的基本原理的精神和范围内的任何和所有修改、变更或等同。

Claims (22)

1.一种光纤套管，包括：
V形槽镜片阵列，其包含多个镜片和相应多个用于接收光纤的开口的V形槽；
壳体，其用于容纳所述V形槽镜片阵列；和
防护罩，其用来固定用于插入壳体内的光纤。
2.权利要求1的光纤套管，其中，所述多个镜片包括至少一个准直镜片。
3.权利要求1的光纤套管，其中，所述多个镜片包括至少一个聚焦镜片。
4.权利要求1的光纤套管，其中，所述多个相应V形槽的每一个都包括终点，该终点靠近所述多个镜片的相应的一个镜片的焦点，每个所述光纤的光纤末端驻留在相应终点处。
5.权利要求4的光纤套管，还包括：
折射率匹配介质，其至少置于所述多个相应V形槽的每一个的终点内。
6.权利要求5的光纤套管，其中，所述折射率匹配介质是一种折射率匹配凝胶体。
7.权利要求5的光纤套管，其中，所述折射率匹配介质是一种可固化的光学粘合剂。
8.权利要求1的光纤套管，其中，所述V形槽镜片阵列包括框架，其具有用于容纳多个镜片的凹孔。
9.权利要求1的光纤套管，其中，所述壳体包括设置成将光纤大致保持在所述多个开口的V形槽内的悬臂。
10.权利要求1的光纤套管，其中，所述壳体包括开口，且还包括：
下垂板，其设置在所述开口内，并配置成将光纤大致保持在所述多个开口的V形槽内。
11.权利要求9的光纤套管，其中，所述悬臂包含窗口。
12.权利要求1的光纤套管，还包括粘合剂，所述粘合剂被放入壳体内以使所述壳体、V形槽镜片阵列和光纤以固定的关系彼此保持。
13.权利要求1的光纤套管，其中，所述防护罩包括至少一个有台阶的外壁以便限制防护罩插入到壳体内。
14.权利要求1的光纤套管，其中，所述壳体包括对应于所述多个镜片的类型的视觉指示器。
15.权利要求1的光纤套管，其中，所述V形槽镜片阵列以比壳体更大的精度来制造。
16.一种光纤连接器，包括：
V形槽镜片阵列，其包含多个镜片和相应多个用于接收光纤的开口的V形槽；
壳体，其用于容纳所述V形槽镜片阵列；和
防护罩，其用来固定用于插入壳体内的光纤；和
连接器壳体，其具有设置于其内的光纤套管。
17.一种光纤套管的组装方法，该方法包括：
提供一种V形槽镜片阵列，其具有多个镜片和相应多个用于接收光纤的开口的V形槽；
将所述光纤置于相应个所述多个开口的V形槽中；
将所述V形槽镜片阵列与壳体对接，并将所述光纤保持在该壳体内部。
18.权利要求17的所述方法，还包括：
将所述光纤送入防护罩内并穿过防护罩内的槽道；且
将所述光纤送入壳体内并穿过壳体内的槽道。
19.权利要求17的所述方法，在将所述光纤置于所述多个开口的V形槽中之前，还包括：
将包绕所述光纤的护套的一部分移除；
将所述光纤劈开以提供所述光纤的劈开的末端；且
圆整所述光纤的劈开的末端。
20.权利要求17的所述方法，还包括：
将折射率匹配凝胶体或可固化的光学粘合剂以充分接近所述多个相应V形槽的每一个的终点和所述光纤的末端的方式置入。
21.权利要求17的所述方法，还包括：
将防护罩与所述壳体的后开口对接。
22.权利要求17的所述方法，还包括：
将粘合剂置入所述壳体内以将所述光纤保持在所述壳体内。
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