CN101477232A - 现场安装型光拼接器 - Google Patents

Abstract

一种连接两段光缆的拼接器(100)包括伸长壳体(110)，其具有带有第一开口(102)的第一端(101)、带有第二开口(104)的第二端(103)、以及在所述第一端(103)和所述第二端(104)之间延伸的中心腔(105)。夹紧机构(106)设置在所述中心腔内。该夹紧机构包括限定了朝所述第一和第二开口打开的光纤接收通道(107)的平台(121)，邻接该光纤接收通道并且具有第一凸轮表面(108a)的第一部件(108)，以及具有第二凸轮表面(120a)的第二部件(120)。所述第一和第二凸轮表面相互配合，以便所述第一和第二部件朝向所述第一端的相对运动促使所述第一部件(108)移向所述光纤接收通道(107)。致动器(109)布置成促使所述第一和第二部件朝向所述第一端相对移动。第一缓冲卷边(111)设置在第一开口处，第二缓冲卷边(112)设置在第二开口处。

Description

现场安装型光拼接器

技术领域

本发明涉及一种用于直径可变的光纤电缆的现场安装型拼接器。

背景技术

光纤电缆(以下称为光缆)普遍存在于数据和通信领域。典型的光缆包括由缓冲层包裹的光纤，该缓冲层保护光纤并给光缆提供强度。根据实际应用，被缓冲层包裹的光纤的直径一般范围在250至900μm。光缆还经常被包裹，其中芳族聚酰胺加强件围绕缓冲层并且封闭在保护性聚合物护套内。这些被包裹和未被包裹的光缆构成了基本上所有光通信的主干。

通常，光缆应当被连接在一起，以实现它们之间的光耦合。所述连接通过拼接器实现。虽然在本领域拼接器是常用和公知的，但是申请人已经确认了拼接器应当拥有的许多特性，而少有实现。

第一，拼接器应当固定光缆以实现光纤之间的光对准。这需要将一条光纤的纤芯与另一条光纤的纤芯对准。考虑到多模光纤的纤芯仅仅只有50/62.5μm，并且单模光纤只有更少的8/10μm，径向的偏移的容差应当在1μm的低水平。这样，光纤的极端精确的定位对于取得合适的光耦合是必需的。

第二，由于不同的光缆需要连接到现场的网络中，拼接器应当被现场安装，这就意味着技术人员应当能够使用相对简单的工具以简单可靠的方式实现光纤的光耦合。

第三，拼接器应当对诸如尘埃或者碎屑的普通的环境冲击具有耐受力和弹性。如果尘埃或者其它碎屑能够渗入壳体，将招致装置的严重破坏，影响拼接器甚至降低拼接器的光学性能。

第四，拼接器应当结构坚固，能够承受与其连接的光缆的拉力。为此，申请人已经意识到将光缆的轴向的力转移到拼接器装载的轴承组件上，并且通过拼接器的具有最坚固设计的夹紧机构排除。将所述拉力转移到装载的轴承组件对于被包裹的光纤特别重要。就是说，拼接器应当能够适应于被包裹的光纤并且通过将加强件保持到拼接器的装载的轴承组件上的方式利用该加强件。

第五，拼接器应当采用确定的标准并且与其它光元件共用以使其具有通用性。例如，由于拼接器应当被现场安装，拼接器优选地使用已经用于现场安装型的连接器中的光纤终端装置。除了使用连接器领域相似的装置和工具外，拼接器还应当在壳体内部接合诸如理光制造的公知的和商业实用的保持器。

第六，拼接器应当能够实现独立于缓冲层或者涂层的直径的光纤耦合。也就是说，拼接器应当能够拼接的光纤的缓冲层的直径的范围是工业中通用的250至900μm。

虽然现有技术中的拼接器提供了上述性能中的一些，但是没有一种能够提供上述全部。例如，熔接拼接器中的光纤通过诸如激光、电弧、或者气火焰加热光纤的端部熔接在一起是一种通用的方法。虽然如此的设计在光对准方面具有优点，并且光耦合的结果通常具有低的插入损失，但是其需要特别的设备并且不能采用终端连接器中已经使用过的技术和工具，因此缩小了其通用性。

现有技术中的另一种拼接的方法是采用蛤壳式拼接器，例如在CoreLink生产线(由Tyco Electronics，Harrisburg，PA提供)中使用的。在该设计中，拼接器的两个半部通过诸如弹簧件的弹性器件夹紧在一起。使用这种拼接器时，将工具插入该拼接器，使其两个半部被楔开或者用凸轮撬开以使光纤能够插入。当光纤位于合适的位置，该凸轮或者楔子被除去，同时由于弹性器件的作用该拼接器的两个半部夹合。虽然这种拼接器的设计已经在过去使用了并且提供了适当的光学对准和简单的现场安装，但是它却不是特别坚固。也就是说，在其长度方向存在一个易受尘埃或者其它碎屑影响的缝隙。另外，光缆的轴向负荷直接传输穿过光拼接器，优于转移到一个分离的负荷元件。还有，该拼接器往往具有异常的形状(典型地如一种延长的直线形状)，结果不能与标准固定器相互接合。最后，其使用的夹紧机构是独特的而不是现场安装型连接器使用的，这样，拼接器所需的工具也是独特的。

还有另一种由Corning提供的包括旋转驱动的拼接器。特别地，这种拼接器包括一个相对另一个旋转的组件，并在光纤接合点处啮合，以将光纤保持在一起。虽然这种器件在现场安装方面具有优点，但是光纤对准可能受影响。特别地，由于这种旋转驱动包括作用在光纤内部的非对称径向力，在驱动过程中可能出现一定角度的光纤错位。另外，这种设计不是非常耐用。特别地，为了适应旋转驱动，其壳体裂开并具有环状的缝隙。这种缝隙容易受到尘埃或者其它碎屑的影响。还有，由于负载没有转移到拼接器的承重元件，该设计易受到轴向负荷穿过光纤的影响。

需要一种拼接器，其能够提供好的光纤对准、现场安装、耐用性、以及关于使用商业上实用的工具和拼接器附件的通用性。

发明内容

一种连接两段光缆的拼接器包括伸长壳体，所述伸长壳体具有带有第一开口的第一端、带有第二开口的第二端以及在所述第一端和所述第二端之间延伸的中心腔。夹紧机构设置在所述中心腔内。该夹紧机构包括限定了朝所述第一和第二开口打开的光纤接收通道的平台，具有第一凸轮表面并且邻接该光纤接收通道的第一部件，以及具有第二凸轮表面的第二部件。所述第一和第二凸轮表面相互配合，以便所述第一和第二部件朝向所述第一端的相对运动促使所述第一部件移向所述光纤接收通道。致动器布置成促使所述第一和第二部件朝向所述第一端相对移动。第一缓冲卷边设置在第一开口处，在第二缓冲卷边设置在第二开口处。

附图说明

图1是本发明的拼接器的优选实施例的分解图；

图2是图1中的拼接器的透视截面图；

图3是图2中的拼接器的可替换实施例；

图4是由具有护套的光缆终止在其中的本发明的拼接器的可替换实施例的截面图；

图4a是图4的一部分的分解图；

图5是具有第一和第二光缆的本发明的拼接器的分解图；

图6a和6b是本发明的安装设备的透视图；

图7是接收在公共夹具中的本发明的拼接器的透视图；

图8是根据本发明的拼接器的外部透视图。

具体实施方式

根据图1，示出本发明的拼接器100的实施例。该拼接器包括伸长壳体110，所述伸长壳体包括具有第一开口102的第一端101、具有第二开口104的第二端103和中心腔105。该壳体在第一和第二端之间基本上无缝。设置在中心腔105中的是夹紧机构106。该夹紧机构106限定具有朝所述第一和第二开口102、104打开的光纤接收通道107的平台121，邻接该光纤接收通道的第一部件108以及邻接该第一部件108的第二部件120。所述第一和第二部件具有相互配合的第一和第二凸轮表面108a、102a，以便当第一或第二部件中的任何一个沿轴向朝着第一端101移动时，该第一部件108朝该光纤接收通道移动。该夹紧机构106还包括促使所述第一或者第二部件108、120向前轴向移动的致动器109。该拼接器100还包括设置在该第一端101处的第一缓冲卷边111和设置在该第二端103处的第二缓冲卷边112。这些元件将在下文中更加详细地描述。

本发明的拼接器的所述壳体110优选提供一些功能。第一，它用于容纳所述夹紧机构106。为此，壳体110从所述第一开口到第二开口基本上无缝，以使该夹紧机构106免受尘埃和碎屑的影响。就像此处使用的，术语“基本上无缝”表示没有使该壳体的组件易于相对移动的接合点。因为该夹紧机构被轴向致动，仅仅需要从第二开口104接入，所以这种基本上无缝的结构是可能的。

另外，仅仅所述壳体的开口，例如第一和第二开口102、104，优选由保护罩401(图4)密封或者覆盖，所述保护罩在光缆终接之后滑过该第一和第二端101、103。在一个实施例中，该壳体包括接近每一端的环状肩部130，安装时所述保护罩401紧靠在其上。除了提供保护罩的止挡，所述肩部还和保护罩(以及护套403)一起形成密封器，由此密封拼接器的第一和第二开口，以防其受尘埃和碎屑的污染。该坚固和无缝的壳体在耐用性上比现有技术中的具有提供夹紧机构入口的缝隙或者其它易使夹紧机构移动的壳体具有相当大的优越性。

因为本申请中的壳体110非常坚固，所以它还可以用于吸收作用于光缆的轴向负载。特别地，优选的是将这些负载转移到壳体，而不是用所述夹紧机构来承受作用于光缆的轴向负载的应力。负载可以通过根据本发明的不同方法转移到壳体上。例如，每条光纤的缓冲器可以被紧固到各自的缓冲卷边，而该缓冲卷边又被连接到壳体上，这样任何作用于缓冲器的负载都被转移到壳体上。特别地，光缆501、502各自的缓冲器501a、502b能够分别被卷曲到第一和第二缓冲卷边111、112。

虽然将缓冲器卷曲成缓冲卷边是本领域公知的，但是申请人已经发现使用一种六边形卷曲模具来提供金属圈的适当的塑性收缩变形，同时仍然能够有效捕获该缓冲器。另外，申请人已经发现对该缓冲卷边111、112内部攻丝提高了该光缆缓冲器的保持力。

该第一缓冲卷边可以通过不同的方式有效地连接到壳体。例如，该第一缓冲卷边350可以是如图3所示的与壳体110a构成一个整体。可替换地，该第一缓冲卷边可以是一个固定到该壳体的分离组件。在这一点上，该第一缓冲卷边111可以通过摩擦配合(压配合)、内部攻丝、粘接、熔接/焊接/蒸接、或者其它将一个元件固定到另一个的方式固定。优选地，该第一缓冲卷边压入配合在壳体内。通过具有与壳体分离的第一缓冲卷边111，螺纹可以在远离该壳体的情况下加工到该缓冲卷边之内，以免碎屑进入壳体。作为对比，如果该第一缓冲卷边111a与该壳体110a整体形成，如图3中的可替换实施例所示，内部螺纹必须现场加工。这样可能在壳体内留下碎屑，其在第一开口102a狭小的情况下很难去除。

第二缓冲卷边112也有效连接到壳体。但是不同于第一缓冲卷边，其不能永久地固定到壳体上，因为其优选地随着所述致动器109移动，如图1所示该致动器可滑动地设置在壳体110内。因此，为了使所述负载从第二光缆转移到所述第二缓冲卷边，再转移到壳体，优选将该致动器紧贴地保持到壳体，这样需要相当大的力才能使该致动器相对第一端向前或者更重要的向后移动。

该壳体还可以通过光缆的强力构件吸收来自被护套包裹的光缆的负载。特别地，所述强力构件可以围绕壳体的周边设置，并且通过一个卷曲的金属圈固定到其上。根据图1，该壳体优选地在第一和第二端101、103包括刻花，以提高强力构件对该壳体的保持力。在该实施例中，所述刻花是压花，但是包括毛刺和脊的任何类型的刻花都可以用于提高强力构件与壳体之间的摩擦力。

该壳体可以由任何耐用的材料制成，合适的材料包括，例如，诸如铝、钢、不锈钢等金属，或者诸如聚醚酰亚胺的硬塑料。在一个优选地实施例中，该壳体包括铝。该壳体可以被整体模制或者由结合成(例如熔接、胶合、压入配合)大致无缝的单一结构的不同组件形成。

该壳体的形状可以根据应用改变。优选地，壳体是对称的，由此其可以沿任何方向被安装到拼接器固定器。例如，根据图7所示，圆柱体形的壳体701被设置成在任何径向方向被一个标准的安装夹具702接收。

假定所述壳体的优选实施例为对称的，优选在第一和第二端101、103做标记，以使其在现场安装光纤时能够明显(以下讨论)。例如，根据图8所示，在所述壳体110b的第一端101上标记(此处采用模制)一个环状轮801，其第二端103上标记有两个环状轮802。值得一提的是，与壳体110(图1)相反，该实施例中的壳体110b设计用于未包裹护套的光缆，前者具有用于强力构件的刻花和用于保护罩的肩部130。

返回根据图1，所述夹紧机构的功能是保护第一和第二光纤并使其光学对准。所述夹紧机构是已知的，已经在诸如美国专利申请NO.20070127873中公开了，该专利申请在此结合参考。

一般地，所述夹紧机构106具有顶部、底部、前部和后部方位，至少一个光轴，一个该第二光纤没有固定到该夹紧机构的预驱动状态，以及一个该第二光纤被固定到该夹紧机构的驱动后状态。该夹紧机构包括一个设置在该壳体110内的平台121，并相对其轴向和径向固定。该平台限定该沿着光轴方向的光纤接收通道107，以接收该第一和第二光纤501b、502b(参见图5)。该光纤接收通道朝向该第一和第二开口102、104打开。该第一部件108设置在该壳体110之内，其临近该光纤接收通道107并位于其上。该第一部件具有一个第一凸轮表面108a。第二部件120设置在该壳体内，并且在其内轴向滑动。该第二部件具有一个临近于该第一凸轮表面108a的第二凸轮表面120a，并且被设置成当该第二部件向前运动时，由于第一和第二凸轮表面108a、120a之间的一个凸轮动作，该第一部件被向下推动(或者进入该平台121)。

虽然在图1所示的实施例中该第一部件108相对于该平台201保持固定并且该第二部件向前移动，但其它实施例也是可以的。例如，该第一和第二凸轮表面108a和120a的倾斜可以被反向，这样，该第二部件120将相对于壳体保持固定，同时该第一部件将在致动期间向前移动。在这样的实施例中，因为不移动，因此第二部件可以与壳体110结合成一体。

该致动器109滑动设置在壳体110内，其临近该第二部件并在其后，并且设置成当向前移动时，其使该第二部件相对于该第一部件向前。可替换选地，致动器可以被设定成相对该壳体向前推动第一部件。

根据图2，止冲器150提供对光纤轴向定位的功能。在优选实施例中，相同的止冲器被用于对具有缓冲的并且具有例如250至900μm变化直径的光纤定位。该止冲器包括引入部分150a，其逐渐变细进入与所述光纤接收通道107对准的窄部分150b。该引入部分用于引导所述裸纤501b进入该窄部分250b，而该窄部分用于引导所述裸纤501b进入该光纤接收通道107。

该引入部分205a的锥形角度被优化成使其能够适应变化直径的光缆。应当理解，如果该引入部分150a形成锥形，例如，900μm的光缆上的缓冲器501a邻接该止冲器150的点比250μm的光缆的更早。也就是说，该900μm光缆的缓冲器501a不能与250μm的光缆的插入该止冲器150同样深。因此，如果900μm的光缆和250μm的光缆都被剥离，由此从缓冲器501a延伸的裸纤501b的长度相等，侧900μm的光缆的光纤不能与250μm的光缆的延伸入该光纤接收通道一样深。该裸纤延伸进入所述用于不同直径的光缆的光纤接收通道的差异在此称为“差异”。

该差异可以通过不同的方式使同一个拼接器能够被用于不同直径的光缆。第一，该锥形可以非常陡峭，也就是说，近似垂至于该光轴，由此该250μm和900μm的光缆的缓冲器在非常接近相同轴点的地方邻接该止冲器，因此最小化该差异。然而，这种方法危及到所述止冲器的引入功能，因为所述裸纤比在引入到窄部分时更容易相对止冲器折断。这就可能造成裸纤的毁损。可选地，该250μm和900μm的光缆可以被剥离，由此该900μm的光缆的裸纤延长得更远，以补偿900μm缓冲器相对于止冲器较早的接近。然而，这种方法具有需要取决于光缆半径的不同安装步骤的缺点，这与拼接程序的标准化的目标恰好相反。

一个优选的方法是利用一个优化的锥形，其相对陡峭以最小化该差异，但是不能太陡峭以致危及其引入功能。虽然这将造成明显的差异，但是本发明中的夹紧机构能够对其适应。也就是说，本发明的所述夹紧机构具有相对长的在光纤接收通道中的结合长度。这是归因于该第一部件的相对延长的平面的表面重压在光纤接收通道中的光纤上。例如，在商业实施例中，所述结合长度大约是4mm。这个相对长的长度提供为了适应用于不同直径光缆的通用拼接器的差异所需的耐受力。

优选地，如图2所示，该止冲器150与该壳体110形成为一体。可选地，该缓冲器350可以是如图3所示的分离元件。在这个实施例中，止冲器350插入该第二开口，并且被向前推动直到邻接到壳体110a内部上的肩部351。

根据图5描述在拼接器中的终接光纤的程序。在终接该光纤之前，该光缆必须被剥离和劈开，由此该裸纤501b、502b延伸并超过对应光缆501、502的缓冲器501a、502a。这个步骤可以采用现有的在商业上可用的剥离和劈开工具，其由例如Clauss和Furukawa电气公司等多个制造商提供的工具。优选地，该裸纤延长超过该缓冲器大约8mm。一旦该光缆被准备好，该第一光纤501b被插入到该第一开口102，由此该第一光纤501b被该光纤接收通道107接收，直到该缓冲器501a邻接该止冲器150。在这一点上，该第一缓冲卷边111围绕该缓冲器卷曲，以将该第一光缆固定到壳体。其次，该第二裸纤502b被插入到该第二开口104中，由此该第二光纤502b被该光纤接收通道107接收，直到该第二光纤502b的端部502c接触到该第一光纤501b的端部501c。任选地，光学胶可以在该第二光纤插入之前被加入，以提高该第一和第二光纤的光学耦合。随着该第二裸纤光学耦合到该第一裸纤后，该致动器109(图1)被朝着第一端移动，以使该第一部件进入该第一和第二光纤，并且将其固定在该光纤接收通道内。最后，该第二缓冲卷边围绕第二光缆的缓冲器卷曲，以将其固定到壳体。

根据图4，如果该光缆被包裹护套并且具有强力构件404，该工序还包括在该壳体的端部101、103上铺设强力构件404，并且将其和卷曲的金属圈402一起沿着该护套403卷曲。然后，保护罩401滑动覆盖该壳体端部，并且将该强力构件固定到壳体并密封该壳体的开口以防止其受尘埃和碎屑的污染。(注意：图4中示出第一缓冲卷边和止冲器都和壳体110c构成为一体的实施例。)

上述工序可以通过一个紧凑的能够用于在本发明中的拼接器中终接光纤的工具被简化。根据图6a至6b，所示为安装装置600。该装置包括一个基底601，从其延伸出光缆夹具602和旋转拼接夹具603。该光缆夹具602包括具有钳605的铰链装置，该钳被弹性偏压关闭，并通过控制杆604开启所述钳605。该旋转拼接夹具还包括钳606，该钳被偏压关闭，当插入其中时，所述拼接器壳体110被牢固地夹紧。

在操作中，该拼接器100被插入到钳606中，并且被剥离的第一光缆被插入到钳605。当挤压该控制杆604时，该第一光缆被插入到该拼接器的第一开口中，并且被向前推动以形成光纤中的弯曲。在这一点上，该控制杆被松弛，造成该光纤相对于该拼接器被固定。该弯曲提供了一个推动该光缆进入该拼接器的推动力，以确保该光缆的缓冲器邻接以上描述的止冲器。该第一缓冲卷边然后被卷曲以将该第一光缆固定到该拼接器壳体110上。

一旦该第一光缆被连接到拼接器，该第一光缆从该光缆保持器被移除，并且该旋转拼接器夹具旋转180度从而为该光缆夹具呈现该第二开口。第二光缆也采用上述相同的程序。但是，在第二缓冲卷边被卷曲之前，该夹紧机构如上所述被驱动以将该第一和第二光纤固定在该光纤接收通道内。这种致动能够通过使用诸如来自Tyco Electronics(Harrisburg，PA)的专业卷缩机的标准工具实现。

这样，拼接器壳体的耐久性和轴向致动提供大量的好处，包括耐用性、标准化以及使用简洁的通用工具的现场安装。根据此处的公开，其它的好处和应用对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (6)

1.一种用于连接两段光缆的拼接器(100)，其特征在于：

该拼接器包括伸长壳体(110)，其具有带有第一开口(102)的第一端(101)，带有第二开口(104)的第二端(103)，以及在该第一端和该第二端之间延伸的中心腔(105)；

夹紧机构(106)设置在所述中心腔内，该夹紧机构包括限定了朝向所述第一和第二开口打开的光纤接收通道(107)的平台(121)，邻接该光纤接收通道并且具有第一凸轮表面(108a)的第一部件(108)，以及具有第二凸轮表面(120a)的第二部件(120)，所述第一和第二凸轮表面相互配合，以便所述第一和第二部件朝向所述第一端的相对运动促使该第一部件(108)移向所述光纤接收通道(107)，以及致动器(109)，其布置成促使所述第一和第二部件朝向所述第一端相对移动；

设置在该第一开口处的第一缓冲卷边(111)；以及

设置在该第二开口处的第二缓冲卷边(112)。

2.根据权利要求1中的拼接器，其中，止冲器(150)设置在所述第一开口和所述夹紧机构之间的所述壳体中，该止冲器限定了引入部分(150a)，该引入部分向下逐渐变细到与所述光纤接收通道对准的窄部分(150b)。

3.根据权利要求2中的拼接器，其中该止冲器与所述壳体为整体。

4.根据权利要求2中的拼接器，其中该止冲器是分离的插入件，并且所述壳体在该第一端处限定内肩部(351)，所述止冲器紧靠该端部。

5.根据权利要求1中的拼接器，其中该第一缓冲卷边包括内部螺纹。

6.根据权利要求1中的拼接器，其中该第二缓冲卷边与该致动器整合，并且限定了与所述光纤接收通道对准的通道。

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