CN101556354B - 现场端接方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于成角度割开光纤的现场端接的装置，包括一基底(101)、连接到该基底的光纤保持器(102)、连接到该基底的连接器保持器(103)、以及连接到该基底的切割刀(104)。

Description

现场端接方法和装置

技术领域

本发明涉及一种用于现场端接(field terminating)光纤的装置。

背景技术

光纤连接器是几乎所有光纤通信系统的一个基本部份。例如，这样的连接器用来将光纤段连接成较长的长度，将光纤连接到有源器件，例如射线源、检测器和中继器，以及将光纤连接到无源器件，例如开关和衰减器。光纤连接器的主要功能是将光纤与一个匹配装置光学耦合(例如，另一光纤、有源器件或无源器件)。这是通过固定该光纤的端部使得光纤芯部轴向对准该匹配装置的光路而获得。

光纤连接器典型地包括一保持该光纤的端部的套圈。为了便于有效的光耦合，套圈的端面一般进行抛光。此外，一类特殊的连接器具有以某一角度抛光以减少回波损耗(return loss)的套圈，所述回波损耗是反射功率与输入功率的比值。这些连接器称为有角度物理接触(angled physical contact)(APC)连接器。通过以某一角度抛光套圈，反射在套圈表面的光线被以某一角度反射入光纤的包层，而不是返回光纤芯部，在光纤芯部光线干涉并减弱向前传播的光信号。APC角度通常为约7到12度。

制备抛光的套圈是一个复杂的工序。其要求割开光纤，将它们端接在套圈中，并将套圈抛光到精确的公差内。因此，这样的工序通常要由熟练员工在一个受控环境下用精密设备来进行。然而，经常地，连接器必须在不具备这样的设备和人员的场所端接。在这些条件下，希望将光纤端接于一个具有已经端接在抛光套圈中的光纤接头的连接器中，以省略抛光套圈的步骤。因为套圈已经在光纤接头中抛光，现场可安装型连接器，现场安装仅要求将光纤光学耦合到该光纤接头。这经常通过采用一个折射率匹配凝胶(refractive index matched gel)以改善其间的光耦合。

尽管现场可安装型连接器消除了对现场抛光套圈的需要，在现场将光纤端接到连接器仍然是困难的，那里的条件经常要求安装者在没有工作台以及使用手持工具的情况下进行操作。甚至，该操作经常是站着进行的。

此外，对于光纤接头成角度割开的APC连接器，该任务更困难，要求端接光纤同样成角度割开。该成角度割开的端接光纤应该旋转对准光纤接头以正确地光学耦合。即使有细微的转动失准(例如15度)，接头成角度的端面和端接光纤将干涉并在两光纤之间形成纵向的缺口。在一定的情况下，这些缺口将显著增加插入损耗。因此，为了在现场正确端接APC光纤，该光纤必须以和接头相同的角度割开并旋转对准该接头。然而，由于割开角度不能通过肉眼看出，保持光纤与连接器定向是复杂的。结果，光纤的转动失准经常只是在光纤被端接并呈现糟糕的光学性能以后才发现。此时发现问题要求光纤重新端接，这不仅浪费时间，而且如果现场可安装型连接器设计得仅可以端接到光纤一次，那么还浪费连接器。

需要一种使光纤现场端接简单化的装置，尤其对于APC类型连接器中的光纤，并且确保光纤精确割开并旋转对准连接器。

发明内容

根据本发明，用于现场端接成角度割开的光纤(angle-cleaved fiber)的装置包括基底、连接于基底的光纤保持器、连接于基底的连接器保持器、和连接于基底的切割刀(cleaver)。

附图说明

图1示出了本发明的一个装置，连接器固定在该装置上；

图2示出了图1的装置，光纤设置在该装置上；

图3示出了图1的装置，光纤固定到该装置上；

图4示出了图1的装置，割开的光纤插入连接到该装置的连接器中。

具体实施方式

参照图1，示出了本发明的一个优选实施例的装置100。该装置包括基底101，如所示，该基底定义了x、y、z轴。具体地，y轴穿过装置的宽度，x轴沿着其长度，而z轴与该装置垂直。光纤保持器102连接到基底的一端，而连接器保持器103基本连接于另一端。连接器保持器102相对于基底定位以使固定于光纤保持器中并且插入连接器中的光纤基本上位于由x和z轴所限定的xz平面。切割刀104同样连接到基底并定位在基底上，以使固定到光纤保持器并被插入切割刀中的光纤也在xz平面。以下详细地考察该装置的特征。

基底101用于将光纤保持器、连接器保持器和切割刀保持于彼此的相对位置。尽管组件的位置可以在基底101上改变，优选但不是必须的，它们排列以使得，当光纤通过光纤保持器102固定并在切割刀104或连接器105(通过连接器保持器103固定)中时，其基本位于相同的平面(xz平面)。本文中使用术语“基本”表示光纤不必精确地位于相同的平面(实际上，因为光纤是三维物体，其不能位于单一平面)，更合适地，如果其沿着Y轴的偏移量在连接器105上导致的转动失准可忽略，则光纤被认为是基本位于相同的平面。可忽略的转动失准此处定义为小于约5度的任何角度。

该基底可以是适合于固定光纤保持器、连接器保持器和切割刀于彼此的相对位置的任意形式。例如，基底可以是一个平面的平台，或其可以包含限定用于支持各个元件的框架的轨道或长条形构件。在图1中示出的实施例中，基底101基本是平面的平台。

在一个实施例中，基底也限定一个表面101a，光纤在割开的过程中在该表面上静止。该表面也可以包含对准部件以把该光纤精确地定位于切割刀104中。例如，在图1的实施例中，表面101a限定用于在割开步骤的过程中容纳光纤(下文中描述)的槽106。槽106配置有宽部107a和窄部107b。该宽部配置为容纳缓冲光纤(buffered fiber)，而窄部配置为容纳裸光纤(bare fiber)。这两部分之间是挡块108，当光纤被从光纤保持器102推向切割刀104时，光纤的缓冲层(buffer)邻接该挡块108。因为挡块108至切割刀104的距离精确，延伸出缓冲层的裸光纤的长度被精确控制。

光纤保持器102的功能是紧握围绕光纤的缓冲层并防止光纤轴向滑动或旋转。术语“光纤保持器”在本文中被广义的使用，指代用于保持某物的机构。适合的光纤保持器包括，例如，夹钳、夹子、楔块、止动螺钉、虎钳或任何其他适合于固定加缓冲层光纤的装置。如图1所示。保持器102是一个具有底部部分102a和顶端部分102b的夹具，其被枢轴地装配并偏置闭合。

光纤保持器102连接到基底。这里的上下文中使用的术语“连接”指代任何直接或间接地连接。例如，光纤保持器可以直接连接于基底，如图1的实施例。事实上，该实施例中，底部部分102a与基底101是整体而顶端部分102b可转动连接到基底。通过将底部部分102a并入基底，光纤被基本固定位于与表面101a相同的平面(xy平面)。可替换地，光纤夹具可以经由中间组件连接于基底。

连接器保持器103的功能是保持连接器105于相对于基底的特定位置(由此其它元件连接到该基底)。如果连接器是APC型的连接器，重要的是保持连接器于特定的位置，因为该连接器包括一成角度割开的光纤接头(未示出)。因为接头是成角度割开的，连接器的位置对于实现良好的光耦合是决定性的。即，如果连接器旋转失准，成角度割开的接头将与端接光纤干涉，将其顶开并因而形成一轴向间隙，于是导致插入损耗。因此，连接器保持器103必须保持该连接器固定以保证相对于基底成角度割开的正确取向。

连接器保持器103可以是能够保持连接器的任意装置。适合的保持器包括，例如，夹钳、夹子、楔块、止动螺钉、虎钳、皮带、吊钩、和环连接器并且甚至是粘和工具，例如胶带(tape)。图1的实施例中使用的连接器保持器103是胶带。

连接器保持器103也连接到基底并且保持与光纤保持器的相对位置。与光纤保持器一样，连接器保持器可以直接或间接地连接到基底。在图1示出的实施例中，连接器保持器103间接地连接到基底。具体地，连接器保持器103在枢轴砧座(pivoting anvil)臂110的顶上。因此该实施例的连接器保持器103不仅间接地连接到基底，而且相对于基底也在可移动。尽管该连接器保持器可以相对于该基底移动，其必须配置为使得在至少一个位置，其相对于基底的相对位置是固定的。例如，在图1的实施例中，尽管当砧座臂110移动时，连接器保持器移动，但是当砧座臂放下时，连接器保持器将该连接器保持在与基底相对的精确的并且可重现的位置。为提高连接器定位的再现性和精确性，砧座臂与磁体202适当固定(图2)。

切割刀104的功能是以某一角度以精确并且可预测的方式割开光纤。这样的倾斜切割刀是已知的，并且包括例如砧座切割刀和铡刀，在图1所示的实施例中，使用了砧座切割刀。具体地，该砧座(未示出)设置在砧座臂110上。当该臂被向下推时，砧座向下推裸光纤，导致当光线接触菱形边缘(未示出)时弯曲。当光纤弯曲时，该菱形边缘产生一裂纹，从而扩散了成角度的割开。

通过提供一个用于固定并优选对准割开和端接操作的公共基底(commonsubstrate)，装置100简化了端接任意现场可安装型连接器的方法并且特别地适合现场端接APC连接器割。更具体地说，参考图1-4，相对于APC连接器端接详细地描述了本发明方法的步骤，尽管本发明也可以与非APC连接器一起使用。

参照图1，APC、光纤接头，现场可安装型连接器105通过连接器保持器103被固定到装置100。连接器105的位置是关键。具体地，固定连接器以使得接头的角度位于所述相对于基底的确定的方向。此外，它必须与切割刀104适当对准，以便当光纤从切割刀104移开并插入连接器(在下文中描述)时，其包括的成角度的光纤接头和端接光纤之间的转动失准最小化。尽管固定连接器105到装置100在此处作为第一步来描述，它也可以在如以下描述地光纤被割开之后进行。

参照图2，如图所示光纤201相对于切割刀104定位。具体地，砧座臂110被升起以允许裸光纤通向切割刀104，并且光纤201被向前推入槽106直到光纤的缓冲层部分邻接缓冲层挡块108。在该位置，裸光纤从加缓冲层光纤伸出，进入切割刀104。

参照图3，在光纤定位于槽106中并且裸光纤延伸进入切割刀104之后，该光缆(cable)被利用光纤保持器102固定。重要的是光纤此时是直的。换句话说，光纤201从切割刀104到光纤保持器102应该没有弯曲。为该目的，可以优选在光纤保持器上使用对准标志301以保证与切割刀的准确对准。也优选保持器位于与切割刀104相同的平面。为此目的，光纤保持器的较低部分102a与基底如上所述地结合在一起。

一旦光纤就位并且通过光纤保持器102固定，通过朝向基底向下推砧座臂110驱动切割刀104。如上所述，下推该臂导致砧座推动光纤201，弯曲并且迫使其进入菱形边缘。当被弯曲时该金刚石切削刃产生裂纹，导致形成成角度割开的光纤。重要的是切割刀配置为割开光纤以产生具有位于与如上所述的光纤接头相对于基底相同的特定方向的角度的成角度割开的光纤。

剩余的裸光纤此时可以丢弃。在一个实施例中，一箱子(未示出)设置为切割刀邻近切割刀以“收集”一旦被割开后剩余的裸光纤。通过容纳割开后的剩余，避免了它们存在的不可知(nescience)和损害的风险。

参照图4，一旦光纤被割开后，砧座臂110就被举起并且该成角度割开的光纤移开。然后砧座臂110返回到其正常的(下面的)位置，并且当光纤通过光纤保持器102保持与装置的固定。该割开的光纤201插入连接器105的端部105a，直到该成角度割开端接触连接器105a之内的光纤接头的成角度割面。希望在光纤201中出现弯曲或变形(buckle)201a以产生向前的偏压从而保证在成角度割开端和光纤接头的光耦合处的合适压力。这样的弯曲或变形201a优选地通过将连接器105定位为使得其比切割刀103更靠近光纤保持器102而形成。用这种方法，光纤必须被弯曲以插入连接器105中。

一旦割开的光纤被插入连接器105中，驱动连接器105以将光纤固定到连接器。具体地，借助于该连接器中的夹紧机构保持光纤与光纤接头紧密接触，这施加一径向力到端接光纤以将其固定到该连接器。有利地，该夹紧机构通过避免在现场端接过程中对于处理环氧树脂(epoxy)和固化烤炉(curing ovens)的需要而简化了直接现场组装。Tyeo Electronics(Harrisburg，PA)提供了一种轴向操纵的现场可安装连接器(参见例如：美国申请号20070127873，其在此通过参考引用)。这些现场可安装型连接器可以如SC和LC型连接器获得。

在现场可安装型连接器中的光纤的端接一般使用类似一对镊子这样的工具进行。相应地，连接器保持器103应该被配置为保持连接器充分离开基底以允许该镊子进入连接器。

Claims (4)

1.一种用于成角度割开光纤的现场端接的装置，该装置包括：

限定了x、y、和z轴的一基底(101)，所述x轴沿着所述装置的长度，所述y轴穿过所述装置的宽度，以及所述z轴沿着所述装置的高度；

一连接到该基底(101)的光纤保持器(102)；

一连接到该基底(101)的连接器保持器(103)；和

一连接到该基底(101)的切割刀(104)；以及

在所述基底中通向所述切割刀的槽(106)，其中所述光纤保持器和所述切割刀被定位成沿着所述x轴分隔开以使固定于所述光纤保持器(102)并沿着槽(106)插入到所述切割刀(104)的光纤(201)基本在xz平面中，

其特征在于，所述连接器保持器(103)和所述槽(106)被定位为沿着z轴分隔开，以使固定在所述光纤保持器(102)中并且插入到由所述连接器保持器(103)保持的连接器(105)中的光纤(201)基本上在所述xz平面中但是当被固定到所述光纤保持器(102)并且沿着所述槽(106)被插入到所述切割刀(104)时位于沿着所述z轴的不同位置。

2.如权利要求1所述的装置，其中该连接器保持器定位并配置成保持具有成角度的端面的光纤的连接器，以使该成角度的端面比切割刀更靠近该光纤保持器。

3.如权利要求1所述的装置，其中该光纤保持器和该槽基本在共同的xy平面。

4.如权利要求1所述的装置，其中切割刀安装在枢轴臂(110)上，该轴臂配置为在位于槽中的光纤上下压以弯曲该光纤并强迫其进入一割开刃，并且其中该连接器保持器连接到该枢轴臂。

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