CN101501545A - 光学连接器 - Google Patents

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CN101501545A CNA2007800300907A CN200780030090A CN101501545A CN 101501545 A CN101501545 A CN 101501545A CN A2007800300907 A CNA2007800300907 A CN A2007800300907A CN 200780030090 A CN200780030090 A CN 200780030090A CN 101501545 A CN101501545 A CN 101501545A
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Abstract

一种光学连接器(1)，其包括四个主要组件，即夹持件(2)；夹持件(2)在其中滑动的壳体(3)；两个光学元件(4)，即一个传输件和一个接收件；和环绕元件(4)的EMI金属罩(5)。夹持件(2)具有用于容纳光纤终端的两个平行通孔(10、11)，每个通孔具有用于光纤终端的便利引导的大致锥形开口(17、18)。在通孔(10、11)内侧具有侧面弹性夹持构件(12)，并具有单个中心夹持构件(13)。夹持件(2)为模制塑料结构，夹持构件(12)在横向平面内具有弹性。另一方面，中心夹持构件(13)几乎不具有柔性，在整个夹持操作过程中基本保持静止。每个弹性夹持构件(12)在其端部具有齿(15)，用于在打开和关闭位置处与壳体(3)进行卡扣配合接合。光纤终端(F)被插入穿过夹持件开口(17、18)和通孔(10、11)并进入壳体(3)的插座(30)中。然后，夹持件(2)简单地被向内推动，以使得插座壁中的齿(35)咬入光纤覆层中。

Description

光学连接器
技术领域
本发明涉及光纤与光学元件或与其它光纤的连接。
背景技术
光纤通常用于将光从一个位置传输到另一个位置，以进行数据通信(通过打开或关闭光，或者通过改变其光强)或提供照明。在光纤的一端或两端，必须将光纤与光学元件相连接(联接)。所述元件可以是光传输元件，光从其进入光纤；光检测元件，其用以检测通过光纤传输的光；一些其他类型的光导件，例如透镜，其用以引导光传出或传入到光纤端部；或者其他光纤的端部，在多个光纤被连接到一起以完成某种目的的情况下。
光纤可以由玻璃(硅)、或塑料(例如PMMA或聚碳酸酯)、或例如为包覆有聚合材料的硅芯的复合结构制成，其中所述聚合材料具有与所述硅芯不同的折射率，从而将光导入光纤。
粗芯(例如1mm)塑料光纤(POF)是玻璃光纤的一种替代品。通常，其可以用于短链(shorter links)的数据传输应用。POF的一个最重要的特性是其可以相对容易地被制备为与光学元件相连。这使其在家用或工业通信网络中的应用更有吸引力。而且，由于POF可制备成比玻璃光纤更大的直径，所以当需要在距光源一定距离处提供照明时，例如从单一光源向多个地点提供照明，或者在保持电操作光源远离水域的同时在水下提供照明时，用POF配给光更为实用。
光纤典型地被制造成带有覆盖光纤的护套，例如，塑料光纤可制成为具有1mm的直径，然后添加聚乙烯、PVC或类似材料的外罩，以使总直径达到2.2mm。
目前光纤所用的连接系统典型地包括将插头装配到光纤上，所述光纤可以与含有例如为光源或检测器的光学元件的插座相配合。
还已经开发出不需光纤与插头装配并且提供用于使光纤与光学元件对齐且保持其就位的装置的联接器。这种联接器装有螺母以及设有可使光纤插入其中的孔的主体。主体的外侧具有外螺纹且为锥形。螺母旋到所述螺纹上，并推动主体的两侧合并到一起。当螺母松开时，光纤可以插入到所述孔中，从而其端部可以被引导以接触电光元件的适当部分。然后如果螺母被拧紧，则主体的两侧将通过锥形的作用而压到一起，它们将抓持光纤从而保持其就位。
当两根光纤一起使用时，两个外部护套通常被一起模塑，构成“8字形”光缆。为了将这种光缆插入到连接器中，必须分开两个光纤束以使每个光纤束插入到适当位置。如果这通过手工或者通过低成本工具的使用而完成，则每个光纤束在它们被分开处的外罩周边处可能会产生损坏或者额外的材料。在两个光纤束分开处，各具有在其初始接合在一起处的突起，如图A中字母P所示。当所述光纤束被插入到定位孔中时，所述额外材料会使得光缆在孔内偏心。这会影响光纤芯部与光学元件之间的正确定位。
因此，本发明旨在无需将插头装配到光纤上的情况下实现光纤与光学元件或与其他光纤的连接。
另一目的是牢固地保持光纤，但允许其较为容易地脱开。
另一目的是实现光纤连接的相对低成本，和/或占用设备中更小的空间，和/或最优化光纤和光学元件之间的连接，和/或最小化保持或脱开光纤的时间。
发明内容
根据本发明，提供了一种光学连接器，其包括：
壳体，该壳体包括：
用于光纤终端的至少一个插座，每个插座具有用于压靠插入到所述插座中的光纤终端的弹性壁，和
位于插座的横向侧的壳体侧壁；以及
夹持件，该夹持件包括用于在壳体中沿大致平行于插座的方向在壳体中的外部和内部位置之间滑动的至少一个夹持构件，至少一个所述夹持构件在一侧与壳体壁滑动接触，而在相反侧与插座弹性壁接触，以使得其横向推动(推压)插座弹性壁，从而在插座中抓持光纤终端。
在一个实施例中，与壳体壁接合的每个夹持构件在其末端具有突起，并且壳体壁被构造成通过与所述突起接合而限制夹持构件的运动。
在一个实施例中，壳体壁具有用于与所述突起形成卡扣配合的凹槽，以限定出外部打开位置。
在一个实施例中，壳体壁具有用于与所述突起形成卡扣配合的凹槽，以限定出内部关闭位置。
在一个实施例中，夹持件还包括用于引导光纤终端穿过夹持件进入插座的通孔。
在另一个实施例中，所述通孔具有锥形开口。
在一个实施例中，所述夹持件在开口部扩宽，以提供指握部。
在一个实施例中，夹持件的横向外表面朝向夹持件的外部末端向外地且横向地弯曲。
在一个实施例中，插座弹性壁具有用于在插座中夹紧光纤终端的突起。
在另外一个实施例中，每个插座包括一对对置的弹性壁，每个弹性壁用于横向运动，以抓持光纤终端。
在一个实施例中，所述壳体包括一对平行插座，所述夹持件具有位于所述一对插座的每个横向侧的弹性夹持构件，并且夹持件还包括中心夹持构件，所述中心夹持构件位于所述插座之间且用于推动插座弹性壁抓持光纤终端。
在一个实施例中，所述中心夹持构件具有锥形表面，用于在夹持件在打开和关闭位置之间运动时与插座弹性壁滑动接合。
在一个实施例中，每个插座包括纵向凹槽，以容纳沿着光纤终端的长度方向的多余材料。
在另一个实施例中，壳体还包括用于保持光学元件与插座内的光纤对准的隔室。
在一个实施例中，所述隔室位于分隔壁的后面，每个插座穿过所述分隔壁。
在一个实施例中，所述连接器还包括部分地包围所述隔室的金属罩，并且隔室包括用于与金属罩接合的结构体(构形)。
在一个实施例中，隔室包括用于光学元件引线的对齐的分隔突起。
在一个实施例中，所述罩具有五个侧面，并带有用于围绕隔室向下滑动的开放的底端，和至少一个用于弯折以接合壳体从而将所述罩保持就位的突片。
在一个实施例中，所述罩包括用于分隔光学元件的分隔壁。
在一个实施例中，所述突片被构造成将光学元件在隔室内保持就位。
在一个实施例中，所述分隔壁被构造成在隔室内相邻光学元件之间提供光学屏蔽。
在另一个实施例中，所述壳体包括至少两个对齐的插座，并且在壳体的每一端具有用于夹持住呈首尾相连结构的对置光纤终端的夹持件。
在一个实施例中，所述壳体包括位于对齐插座之间的透明膜。
在一个实施例中，所述插座被布置成用于对置光纤终端端部的邻接，且带有限制光纤运动的限位件。
附图说明
通过以下参考附图仅以示例方式给出的本发明的一些实施例的描述，将可以更清楚地理解本发明。
图1和2是本发明的光学连接器的透视图，该光学连接器用于将两个光纤与传输件(发送件)和接收件光学元件相联接；
图3是带有竖直剖面的连接器的透视图，以及图4是带有水平剖面的连接器的透视图；
图5(a)、5(b)和5(c)是示出了夹持件插入连接器壳体中的平面剖视图；
图6(a)、6(b)和6(c)是连接器的类似视图，但包括固定就位的光纤终端；
图7和8是分别从右侧和从左侧看去的连接器的分解透视图；
图9和10是连接器的下侧分解透视图；
图11和12是本发明的不同首尾相连的连接器的平面剖视图，所述连接器用于在每个端部容纳单个光纤；以及
图13和14是本发明的不同首尾相连的连接器的平面剖视图，所述连接器用于在每个端部容纳两根光纤。
具体实施方式
参考图1至10，光学连接器1包括四个主要组件，分别为：
2，夹持件；
3，夹持件2在其中滑动的壳体；
4，两个光学元件，一个传输件(发送件)和一个接收件；以及
5，包围元件4的EMI金属罩。
夹持件2具有用于容纳光纤终端的两个平行通孔10和11，每个通孔具有用于便利地引导光纤终端的大致锥状开口17、18。通孔10和11内侧具有侧面弹性夹持构件12和单个中心夹持构件13。夹持件2为模制塑料结构，且夹持构件12在横向平面中具有弹性。另一方面，中心夹持构件13几乎不具有柔性并在整个夹持操作中基本保持静止。每个弹性夹持构件12在其端部具有齿15，用以在打开和关闭位置与壳体3形成卡扣配合的接合，如以下更详细说明的那样。
具有向外张开的结构的夹持件2的外端提供了方便的指握部19。同样，锥状开口17和18提供了光纤终端特别方便的插入。
壳体3具有一对刚性侧壁31，所述刚性侧壁31之间为两个插座30，其中每个插座30具有弹性曲面侧壁32和弹性曲面中心壁33。在壁32和壁33之间具有顶部和底部间隙，以允许两壁靠拢到一起，以夹紧插入插座30中的光纤终端。夹紧由各插座的各壁上的脊35实现。插座30的壁33还包括未示出的纵向凹槽，用于容纳由8字形结构产生的多余覆层材料。在图A中所述材料表示为P。
壳体3在每一侧还包括接收件20，分别用于容纳弹性夹持构件12。每个接收件20包括外凹槽21和内凹槽22，前者用于在打开位置与元件12的齿15进行卡扣配合接合，而后者用于在关闭位置与相同突起进行接合。插座30延伸穿过壳体内的分隔壁37，该分隔壁37限定出用于保持光学元件4的一对隔室36。隔室36在顶部由具有矩形突起38的顶壁分界，所述突起38用于与EMI罩5接合。此外，隔室36包括用于光学元件引线40对齐的一系列下方向后突起39。
光学元件4的主体装配在壳体3的隔室36内，以使得它们的引线40从连接器向下延伸，并且使得它们与插座30光学对齐。从平面剖视图可以明显看出，插座30的内端部伸入隔室36中，以使得它们邻接光学部件41，所述光学部件41为与插座对齐的一个发光二极管透镜和另一个检波二极管透镜。壳体3围绕外侧的整体结构是刚性的，从而对于光学元件4与插座30的对准具有小的容差。
EMI罩5装配在壳体3的端部周围，以使其包围光学元件4。这在图7至10中最佳地示出。其在下侧开口，以使其可以向下滑动并装配就位。顶部开孔50与壳体3的突起38相接合。后侧弹性弹簧52抵压元件4的后部，以帮助将其保持在最佳位置。罩5具有叠盖壳体的分隔壁37的前壁53，并罩住元件4前部的最大可能面积。罩5还具有向下伸出的接地引脚54，用以接地连接。此外，还具有在壳体3下方弯折的突片55和弯折到壳体3内的突片57，以将罩5保持就位。罩5还具有在元件4之间的中间分隔部56。分隔部56具有下侧突起，用于与基板相接合以及抵抗弹簧52施加的弹性力而将分隔部56保持就位。
罩5的设置不仅提供了EMI屏蔽，而且还提供了连接器1内的光学元件4之间的光学屏蔽以及使光学元件就位的保持力。
在使用中，连接器(联接器)1可以安装在电路板的边缘处，以使得插座30的外端朝向外部。与EMI罩5的接地引脚54一样，光学元件4的引线40通过所述电路板的孔被接合就位。如图6(a)至(c)所示，当夹持件2与壳体3脱开时，光纤终端F被插入穿过夹持件开口17、18以及通孔10、11，并进入到壳体3的插座30中。由于开口17、18的结构，所述操作特别方便。
然后夹持件2可以简单地被向内推入，以使得齿15与外凹槽21脱开，在接收件20内滑动，并与内凹槽22相接合。在所述运动过程中，夹持构件12的锥形表面16将插座30的侧壁32逐渐推动到关闭位置，同时中心夹持构件13的锥形表面将插座内壁33推动到关闭位置。在夹持件3的关闭位置处，脊35夹紧光纤F，以将它们保持就位，它们的端部在插座30的内端处邻接元件4。这一最终关闭位置在图6(c)中最清楚地示出。夹持件2朝向关闭位置的运动由于指握部19而特别方便。
可以理解，所述连接器提供光纤在正确位置的非常有效的抓持，以用于与光学元件相连接，且非常易于操作。
在上述实施例中，连接器用于两个光纤，这一点特别方便，因为常常希望在同一物理位置与传输元件(发送元件)和接收元件两者相连接。然而，在另一个实施例中，相同的原理也适用于仅仅一个光纤和一个元件。此外，在其他实施例中，一个或多个光纤不与光学元件相连接而是与其他光纤相连接。
参考图11，连接器70具有对称的壳体71，并在每一端具有夹持件72。每个夹持件72具有通孔73和一对弹性夹持构件74。夹持构件74在壳体71的接收件75内在外部位置和内部位置之间滑动，以将光纤F保持在插座77内，所述插座77类似于连接器1的插座30。在它们的内端处，插座77具有锥形肩部，用于与光纤F的端部接合，以使得对置的光纤精确对齐地相互邻接。
参考图12，连接器90也用于将两个光纤对接，所述光纤从各端进入。连接器90具有对称壳体91，以及在各端处的夹持件72，用于以与连接器70相同的方式运动。然而，在该示例中，壳体91在光纤端部之间具有中心透明膜92。
也可实现对于每一端处的一对光纤的光纤到光纤的连接，如图13和14所示。参考图13，连接器100具有对称壳体101和在各端处的夹持件102。每个夹持件102具有一对通孔103、一对侧面弹性夹持构件104和中心夹持构件105。壳体101具有接收件106以及插座弹性壁107和108。连接器以类似于连接器1的方式操作，在该示例中，在各端中引入两个光纤F，以使得对置的光纤在壳体101的中心相互邻接。
参考图14，连接器120具有壳体121，且在各端处具有夹持件102。其以与连接器100相同的方式操作，不同的是具有分隔光纤端部的透明膜122。因此，光纤F可以方便地被推压抵靠膜122的相应面，以用于光通过以而传到另一光纤。
本发明不限于所述实施例，而是可以在结构和细节上变化。例如，插座具有脊或齿来夹紧光纤不是必不可少的，替代地，它们可以具有粗糙表面，以用于在它们压住光纤时抓持光纤。此外，可以设想，可以没有抵靠壳体壁滑动的夹持构件。例如，夹持件可以为带有锥形内表面的圆柱形，其被推过插座。

Claims (25)

1、一种光学连接器，其包括：
壳体(3)，该壳体(3)包括：
用于光纤终端的至少一个插座(30)，每个插座具有用于压靠插入到所述插座中的光纤终端(F)的弹性壁(32、33)，和
位于所述插座的横向侧的壳体侧壁(31)；以及
夹持件(2)，该夹持件(2)包括用于在所述壳体中沿大致平行于所述插座(30)的方向在所述壳体中的外部和内部位置之间滑动的至少一个夹持构件(12)，至少一个所述夹持构件(12)在一侧与所述壳体壁(31)滑动接触，而在相反侧与插座弹性壁(32)滑动接触，以使其横向推动所述插座弹性壁(32)，以在插座中抓持光纤终端(F)。
2、如权利要求1所述的连接器，其特征在于，与所述壳体壁接合的每个夹持构件(12)在其末端具有突起(15)，所述壳体壁(31)被构造成通过与所述突起的接合限制所述夹持构件的运动。
3、如权利要求2所述的连接器，其特征在于，所述壳体壁(31)具有凹槽(21)，用于与所述突起(15)卡扣配合，以限定出外部打开位置。
4、如权利要求2或3所述的连接器，其特征在于，所述壳体壁(31)具有凹槽(22)，用于与所述突起(15)卡扣配合，以限定出内部打开位置。
5、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，所述夹持件(2)还包括通孔(10、11)，用于引导光纤终端穿过所述夹持件进入所述插座(30)。
6、如权利要求5所述的连接器，其特征在于，所述通孔(10、11)具有锥形开口(17、18)。
7、如权利要求6所述的连接器，其特征在于，所述夹持件在开口处扩宽，以提供指握部(19)。
8、如权利要求7所述的连接器，其特征在于，所述夹持件的横向外表面朝向所述夹持件的外部末端向外地且横向地弯曲。
9、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，所述插座弹性壁(32、33)具有用于在所述插座中夹紧光纤终端的突起(35)。
10、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，每个插座(30)包括一对对置的弹性壁(32、33)，每个弹性壁用于横向运动，以抓持光纤终端。
11、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，所述壳体包括一对平行插座(30)，所述夹持件具有位于所述一对插座的每个横向侧的弹性夹持构件(12)，并且所述夹持件还包括中心夹持构件(13)，所述中心夹持构件(13)位于所述插座之间，且用于推动插座弹性壁(33)，以抓持光纤终端。
12、如权利要求11所述的连接器，其特征在于，所述中心夹持构件(13)具有锥形表面，用于当所述夹持件在打开和关闭位置之间运动时与所述插座弹性壁(33)滑动接合。
13、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，每个插座包括纵向凹槽，以容纳沿着光纤终端的长度方向的多余材料。
14、如前述任一权利要求所述的连接器，其特征在于，所述壳体(3)还包括隔室(36)，用于保持光学元件与所述插座内的光纤对准。
15、如权利要求14所述的连接器，其特征在于，所述隔室位于分隔壁(37)的后面，每个插座(30)穿过所述分隔壁。
16、如权利要求14或15所述的连接器，其特征在于，所述连接器还包括部分围绕所述隔室的金属罩(5)，并且所述隔室包括用于与所述金属罩(5)接合的结构体(38)。
17、如权利要求14至16中任意一项所述的连接器，其特征在于，所述隔室包括用于光学元件引线(40)的对齐的分隔突起(39)。
18、如权利要求16或17所述的连接器，其特征在于，所述罩具有五个侧面，并带有用于围绕所述隔室向下滑动的开放的底端和用于弯折以接合所述壳体从而将所述罩(5)保持就位的至少一个突片(55、57)。
19、如权利要求14至18中任意一项所述的连接器，其特征在于，所述罩(5)包括用于光学元件(4)的分隔的分隔壁(56)。
20、如权利要求18或19所述的连接器，其特征在于，所述突片(55、57)被构造成将光学元件在所述隔室中保持就位。
21、如权利要求18至20中任意一项所述的连接器，其特征在于，所述分隔壁(56)被构造成在所述隔室内相邻光学元件之间提供光学屏蔽。
22、如权利要求1至13中任意一项所述的连接器，其特征在于，所述壳体包括至少两个对齐的插座(77)，并且在所述壳体(71)的每一端处具有用于夹持住呈首尾相连结构的对置光纤终端的夹持件(72)。
23、如权利要求22所述的连接器，其特征在于，所述壳体(71)包括位于对齐插座之间的透明膜。
24、如权利要求22所述的连接器，其特征在于，所述插座被布置成用于对置的光纤终端端部的邻接，且在邻接位置处带有限制光纤运动的限位件。
25、一种光学连接器，包括：
壳体，该壳体包括：
用于光纤终端的至少一个插座，每个插座具有用于压靠插入到所述插座中的光纤终端的弹性壁，和
夹持件，该夹持件包括用于在所述壳体中沿大致平行于所述插座的方向在所述壳体中的外部和内部位置之间滑动的至少一个夹持构件，至少一个所述夹持构件与插座弹性壁滑动接触，以使其横向推动所述插座弹性壁，从而在所述插座中抓持光纤终端。
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