CN101687375A - 用于复合式的光波导与电导体装置的插头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种复合式插头，它同时建立了相对于对应的对接插头的光学上的光波导连接以及电连接。为了避免双方的球形光学过渡件在光波导和并联的球体之间渗进空气，建议，插头(2)具有由同种聚合材料制成且互相粘接的支承和定心部分(14)以及包含浇注透镜(4)的透镜部分(10)。它们具有用于已导入套圈保持架(24)中的套圈(30)和光波导的共同的通道(12)。

Description

用于复合式的光波导与电导体装置的插头及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的用于复合式的光波导与电导体装置的插头。此外本发明还涉及一种对应的制造方法。
现有技术
通常采用透镜插头用于连接光波导，尤其由纤维组成的单模光波导。这种透镜插头这样设计，即，它以纤维特有的发射角，将光接收到纤维端部，利用球镜对光束进行准直并且传送到介质。以此实现光束平行地从球镜中射出。利用对应配设的插头，可以接收平行光束，并且借助于同样的球镜将所述平行光束聚焦回第二电缆的纤维中。套圈，一种由陶瓷、塑料或者金属制成的管，被用于容纳纤维，球镜被埋置在具有刚好吻合的孔的金属体中。所述套圈使纤维相对于球镜对中定心。
如果此时要制造复合式插头，那么按照现有技术，即本发明中的出发点，可以采用商业上通用的接触件用于电连接。
这种解决方案被证实是不利的。因为插头由多个高精密的零件组成，这些零件优选必须以手工进行组装并且进行相应的测量。三种主要安装材料(陶瓷，玻璃，金属)具有不同的热膨胀系数。因此对零件以及组装插头的精度要求很高。
因为光束被多次更换介质，因此对于相应光波波长的每个表面必须要减弱反射。
发明内容
因此本发明所要解决的技术问题是，提供一种经过改进的用于复合式的光波导与电导体装置的插头。
本发明通过一种按照权利要求1所述的用于复合式的光波导与电导体装置的插头加以解决。复合式电缆，其中心具有管子，在所述管子中安置着优选为同轴布设的导电体，此外还具有多个光波导。利用这种电缆，可以借助于光波导传输数据，以及借助于导电体传输电能，当然也可以是数据。在这种电缆上安上按照本发明的插头。本发明的措施，首先可以一次性地导致，能够简单地制造透镜部分，以及可以使光学上良好的透射值尽可能与温度无关。通过使所采用的聚合材料相同而使温度的无关性(膨胀系数)变得相同，但是所述膨胀系数也可以最大偏差约0.1％。折射率一般不会完全相同，在采用石英作纤维时(折射率1.478)以及使用聚合物(折射率1.500)时，差值约为1.5％。本发明的措施尤其使得，可以取消由昂贵和不稳定的玻璃材料而致的费事的球镜的制造。此外可以取消对零件的高精密机械加工和精密装配。按照本发明的插头具有良好的光学数值。同时还可以具有良好的用于插接的电性能。
插头的有利的扩展设计，在权利要求2至8中给出。
如果使支承和定心部分由相同的基材优选以压铸工艺制造，是有利的。支承和定心部分需要的特性是：能够透光，但是不能，因为它本身不包含光学元件(权利要求2)。
为了能够与优选为同类的对接插头连接，透镜部分此外还具有用于安装对接插头定心销的定心孔(权利要求3)，并且这种定心销被粘接到另一个定心孔中(权利要求4)。
因为透镜的外表面可能有空气通过，如果透镜在其远离套圈的那一侧被光学地镀膜(权利要求5)，则是有利的。
如果支承和定心部分与透镜部分通过粘合连接(权利要求6)，就获得一种其光学特性不会例如在温度改变时而发生变化的稳定的插头。
为了能够简单地实现电连接，透镜部分以及支承和定心部分具有用于上述电连接的中心通道(权利要求7)。
如果将动力元件优选设定为弹簧，借助于所述动力元件，布设在套圈保持架中的套圈，可压紧透镜的朝向支承和定心部分的那一侧，从而构成一种不渗进空气的光连接，是尤其有利的。以此避免了在任何情况下，插头中的光束中有不希望的空气通过(权利要求8)。
按照本发明的第二个方面，提供一种按照权利要求9所述的上述形式的插头的制造方法。插头制造方法的有利的扩展设计，在权利要求10至12中给出。
上述的和所要求保护的、以及在接下来的实施例中将说明的、按照本发明将要使用的元件，在其尺寸、造型、材料应用及其技术设计方案中，都不要求尤其特殊的条件，因而在每个应用领域中公知的选择判据，可以不受限制地获得应用。
附图说明
本发明主题的其它详情、优点和特征，从下列对附图的说明中得出，在这些附图中，例如阐述了按照本发明的用于复合式的光波导与电导体装置的插头。附图中：
图1示出了插头的光学体的俯视图；
图2示出了按照图1的插头的光学体的剖视图；
图3示出了用于插头的光学体的星形盖板的俯视图；
图4示出了按照图1的插头的光学体的透镜部分的剖视图；
图5示出了按照图1的插头的电接触部分的剖视图；
图6示出了使用于按照图1的插头的套圈保持架的剖视图；以及
图7示出了具有空定心孔和定心销的插头以及对接插头的示意图。
具体实施方式
在图1和图2中，按照本发明的优选实施例的插头，整体以2表示。图1示出插头“敞开”端的俯视图，透镜部分10的透镜4以及定心孔6和用于电连接的插件20的插孔8。在本实施例中，插头被设计为圆形的并且相对于其敞开端基本上呈扁平状。
以图2的剖视图表示的插头的总示意图，示出了按照本实施例的插头的三个主要元件，即透镜部分10以及支承和定心部分14，在所述三个主要元件中，开设用于已布设到套圈保持架24中的套圈30的通道12。在所述透镜部分10中，所述通道12直接终止于透镜4的下方，因而透镜4被设计成通道12与插头表面之间的过渡件。
插头的另一个元件是星形盖板16(图3)，在所述星形盖板16中设有用作套圈30或者光波导的通道的凹槽18，以及还有定心孔6和用于电连接用的插件20的空槽19。
在图4中，以剖视图详细示出了透镜部分10。位于套圈保持架24(图6)中的套圈30，精确地配合到通道12中。
优选实施例的电连接，由图5得出。用于电连接用的插件20的插孔8，连续穿过透镜部分10，支承和定心部分14以及星形盖板16。所述插件20被设计为传统的电触头，在本实施例中被设计成“IGUN扁平触头”(HSS120 230 A 3002 M 24 A)。“IGUN”套管22(KS11330M2)被缩短到13mm。
在本实施例中规定，整个插头被安装在金属套中，所述金属套还被作为用于电连接的第二电极(地电极)使用。该金属套在此未示出并且不具有与本发明有关的特性。
如在图7中所示，相对于对应件，也就是在本发明的实施例中被设计为同类的对接插头34的定位，是通过借助于定心孔和定心销28的配对得以保证。
在本实施例中，插头是通过对由透明的聚合物，此处指对包含在Topas(Cycloolefin Copolymer von Ticona/Celenese)商标名下的一种材料组成的透镜部分10单独进行压铸，这样制造的，即透镜4在压铸时被构造成适当的形状，然后将由相同的基材组成的支承和定心部分14，理所当然地压铸在不透明的结构中。在这两个压铸件中，首先同时将定心销28插入对应的定心孔6中，使得透镜部分10以及支承和定心部分14能配合精确地互相定位。然后将这两个零件互相粘合。将套圈保持架24插入用于套圈30的通道12中，并且此外将套圈30插入电插件20的插孔8中，以及合上星形盖板16并且使之与支承和定心部分14例如通过粘合或者螺栓连接。通过压簧26，使套圈保持架24以及进而使套圈30，以及最终使光波导压紧到透镜4的底面上。如此，在光波导和透镜4的底面之间，建立一种不渗进空气的光连接。透镜4的表面，根据每种光波导所规定的波长，通过光波导所传导的光波镀膜。
附图标记清单
2插头
4压铸的透镜
6定心孔
8用于电连接的插孔
10透镜部分
12用于套圈的通道
14支承和定心部分
16星形盖板
18凹槽
20用于电连接的插件
22定距套
24套圈保持架
26压簧
28定心销
30套圈
32电接触元件
34对接插头

Claims (12)

1.一种用于复合式的光波导与电导体装置的插头(2)，其中在所述插头(2)中，光波导的端部布设在套圈(30)中，该插头具有光学的和电的的连接件(20)以及具有容纳所述连接件的支承和定心部分(14)，其中所述支承和定心部分(14)的基材是不导电的，其特征在于，
●所述插头具有包含光学透镜(4)的透镜部分(10)，
●其中所述透镜部分(10)连同所述光学透镜(4)，由一种透光的材料通过压铸工艺制成，
●在所述支承和定心部分(14)以及透镜部分(10)中，设计有用于容纳套圈(30)的孔(12)，光波导的端部被置入所述套圈(30)中，
●所述基材的特定的光学特性，至少基本上相当于光波导的光学特性，其中属于这些光学特性的至少有最多偏差5％，优选最多偏差1.5％的折射率，以及
●所述基材的特定的机械特性，至少基本上相当于透镜部分(10)的机械特性，其中属于这些机械特性的至少有最多偏差1％，优选最多偏差0.1％的热膨胀系数。
2.按照权利要求1所述的插头，其特征在于，所述支承和定心部分(14)由与透镜部分(10)一样的基材，优选通过压铸工艺制成，其中所述支承和定心部分(14)的基材，优选被设计成不透光的。
3.按照权利要求1或2所述的插头，其特征在于，所述透镜部分(10)此外具有至少一个定心孔(6)以用于安装至少一个定心元件，尤其安装对接插头(34)的定心销(28)。
4.按照上述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述透镜部分(10)具有至少一个可安装在对接插头(34)的定心孔(6)中的定心销(28)。
5.按照上述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述光学透镜(4)在其远离套圈(30)的侧面上被光学地镀膜。
6.按照上述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述支承和定心部分(14)与透镜部分(10)通过粘合连接。
7.按照上述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，所述透镜部分(10)与所述支承和定心部分(14)具有用于所述电气连接件(20)的中心通道(8)。
8.按照上述权利要求中任一项所述的插头，其特征在于，该插头具有优选为弹簧(26)的动力元件，借助于所述动力元件，布设在套圈保持架中的套圈(30)，可压紧到透镜(4)的朝向所述支承和定心部分(14)的那一侧，从而构成一种不渗进空气的光连接。
9.一种用于制造按照权利要求1至7中任一项所述的插头的方法，其特征在于下列步骤：
●压铸支承和定心部分(14)
●压铸透镜部分(10)，
●其中在所述支承和定心部分(14)以及透镜部分(10)中，开设用于容纳套圈(30)的孔和用于电连接件(20)的孔(8)，并且在所述透镜部分(10)以及支承和定心部分(14)中开设定心孔(6)，
●所述支承和定心部分(14)与透镜部分(10)，优选通过粘接或者类似的连接法连接。
10.按照权利要求9所述的方法，其特征在于另一个步骤，即，借助于套圈保持架(24)将套圈(30)安装在孔(12)中。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征在于另一个步骤，即，安装星形盖板(16)，由此将弹簧元件、优选压簧(26)夹紧到套圈保持架(24)上，从而将套圈(30)中的光波导压紧到透镜部分(10)中的透镜(4)上，并且构成一种不渗进空气的光连接。
12.按照权利要求9至11中任一项所述的方法，其特征在于另一个步骤，即，对透镜(4)的敞开的表面进行光学镀膜。
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