CN102043207B - 一种耐振动光纤接触件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐振动光纤接触件，该接触件由两个陶瓷插芯、陶瓷套筒、两个尾座和光纤组成，两个陶瓷插芯的一端分别插入两个尾座中，两个陶瓷插芯的另一端在陶瓷套筒中对接，其中一个陶瓷插芯的对接端面为大半径球面，且该陶瓷插芯中的光纤端面位置低于球面顶点位置，另一个陶瓷插芯对接端面为大半径球面或平面，且该陶瓷插芯中的光纤端面位置低于陶瓷插芯的球面顶点位置或低于平面位置，该接触件减少了应力的集中，改善了强振动环境下插芯表面的磨损状况，从而有效地防止磨损产生的污染物对光纤端面造成损伤，并大大提高了光纤接触件的抗振性能。

Description

一种耐振动光纤接触件
技术领域
本发明属于光纤连接器技术领域，尤其涉及一种在恶劣振动工作环境中仍然能够保持较好通信效果的光纤接触件。
背景技术
光纤连接器是完成光模块及设备间活动连接的光无源器件，它通过一定的外部组件把光纤的两个端面精密对接起来，以使发射光纤输出的光能量能最大限度地耦合到接收光纤中去，实现光能量的低损耗传输。
光纤接触件的基本结构包括：插芯(陶瓷/金属材料)、套筒(陶瓷/金属材料)和尾座；插芯通过压接设备固定在金属尾座中，两者之间采用过盈配合；用胶把光纤固定在插芯中；两个光纤接触件的插芯端面在经过一定的精细研磨后，可在精密套管中完成低损耗对接。研磨后插芯端面的形态是影响光纤连接器传输性能的主要因素。目前，商用光纤连接器(如：FC、ST、SC、LC等)大多采用插芯端面具有凸球面形状的光纤接触件，如图5所示为现有技术中陶瓷插芯对接端面形状示意图；使用过程中，在对接轴向方向施加一定的接触压力，使球面的接触半径达到纤芯半径，实现物理接触。
现有技术存在以下不足之处：
(1)物理接触的对接方式在室内等相对稳定的环境下具有较好的对接性能；但是，在对振动特性有较高要求的场合应用时，物理接触的对接面球面半径小且光纤相对于陶瓷面突出，光纤端面由于受力较大的力，极易遭到磨损，从而使光损耗急剧增加，甚至造成信号中断。
(2)在强振动过程中，插芯(尤其是金属材料)的端面和侧面由于磨损会产生大量碎屑，污染光纤对接面，造成光纤端面的磨损。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种耐振动光纤接触件，该接触件减少了应力的集中，改善了强振动环境下插芯表面的磨损状况，从而有效地防止磨损产生的污染物对光纤端面造成损伤，并大大提高了光纤接触件的抗振性能。
本发明的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：
一种耐振动光纤接触件，由第一陶瓷插芯、第二陶瓷插芯、陶瓷套筒、第一尾座、第二尾座和光纤组成，其中第一陶瓷插芯的一端插入第一尾座中心的通孔中，第二陶瓷插芯的一端插入第二尾座中心的通孔中，分别实现过盈配合，第一陶瓷插芯的另一端与第二陶瓷插芯的另一端在陶瓷套筒中对接，两个陶瓷插芯与陶瓷套筒之间也为过盈配合，且两个陶瓷插芯中心的通孔中装入光纤，第一陶瓷插芯的对接端面为大半径球面，且第一陶瓷插芯中的光纤端面位置低于球面顶点位置，第二陶瓷插芯的对接端面为大半径球面或者平面，且第二陶瓷插芯中的光纤端面位置低于球面顶点位置或者低于平面位置。
在上述耐振动光纤接触件中，第一陶瓷插芯对接端面的球面半径为20mm-40mm。
在上述耐振动光纤接触件中，第二陶瓷插芯对接端面的球面半径为20mm-40mm。
在上述耐振动光纤接触件中，第一陶瓷插芯中的光纤端面位置低于球面顶点位置30nm-60nm。
在上述耐振动光纤接触件中，当第二陶瓷插芯的对接端面为大半径球面时，第二陶瓷插芯中的光纤端面位置低于球面顶点位置30nm-60nm；当第二陶瓷插芯的对接端面为平面时，第二陶瓷插芯中的光纤端面位置低于平面位置30nm-60nm。
在上述耐振动光纤接触件中，光纤通过胶与两个陶瓷插芯中心通孔内表面粘接。
本发明与现有技术相比具有如下有益效果：
(1)本发明在使用的过程中，第一陶瓷插芯和第二陶瓷插芯通过一定的轴向保持力，在开口陶瓷套管中进行精密对接，第一陶瓷插芯的大半径球面和第二陶瓷插芯的大半径球面或者平面在接触的过程中，减少了应力的集中，改善了强振动环境下插芯表面的磨损状况，从而有效地防止磨损产生的污染物对光纤端面造成损伤；
(2)本发明两个陶瓷插芯在对接过程中，光纤相对于陶瓷插芯端面是凹陷的，接触压力主要分布在陶瓷插芯端面，光纤端面得到保护，不会在强振动中磨损；因此，这种设计大大提高了光纤接触件的抗振性能；
(3)实验表明本发明接触件的光纤端面在下列振动条件下无损伤，光能量损失小，耐振动指标高，不需要额外设计抗振加固机构；
a)随机振动：加速度谱密度：60(m/s2)2/Hz；总均方根加速度：340.2m/s2；
b)正弦振动：频率：10～2000Hz；加速度：300m/s2。
附图说明
图1为本发明光线接触件结构分解图；
图2为本发明光纤接触件结构示意图；
图3为本发明第一陶瓷插芯对接端面形状示意图；
图4为本发明第二陶瓷插芯对接端面形状示意图；
图5为现有技术中陶瓷插芯对接端面形状示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述：
如图1所示为本发明光线接触件结构分解图，由图可知该接触件由第一陶瓷插芯1、第二陶瓷插芯2、开口陶瓷套筒3、第一尾座4、第二尾座5和光纤组成，其中第一陶瓷插芯1的一端插入第一尾座4中心的通孔中，第二陶瓷插芯2的一端插入第二尾座5中心的通孔中，分别实现过盈配合，第一陶瓷插芯1的另一端与第二陶瓷插芯2的另一端在开口陶瓷套筒3中对接，两个陶瓷插芯与陶瓷套筒之间也为过盈配合，且两个陶瓷插芯中心的通孔中装入光纤。如图2所示为本发明光纤接触件装配好的结构示意图。
各陶瓷部件都采用耐磨陶瓷材料，并且第一陶瓷插芯1对接端面研磨加工成大半径球面，球面半径为20mm-40mm，第二陶瓷插芯2端面加工成大半径球面或者平面，并保持光纤相对于陶瓷插芯端面凹陷，如图3所示为本发明第一陶瓷插芯对接端面形状示意图，由图可知第一陶瓷插芯1中的光纤6端面位置低于球面顶点位置30nm-60nm，光纤6与第一陶瓷插芯1中心孔的内表面通过胶7进行粘接。如图4所示为本发明第二陶瓷插芯对接端面形状示意图，图4中仅给出了对接端面为平面时的情形，由图可知第二陶瓷插芯2中的光纤8端面位置低于第二陶瓷插芯2的平面位置30nm-60nm，光纤8与第二陶瓷插芯2中心孔的内表面通过胶7进行粘接，第二陶瓷插芯2的端面也可以为大半径球面，球面形状与第一陶瓷插芯1的对接端面相同，如图3所示。且第二陶瓷插芯2中的光纤8端面位置低于球面顶点位置30nm-60nm。
在使用的过程中，第一陶瓷插芯和第二陶瓷插芯通过一定的轴向保持力，在开口陶瓷套筒3中进行精密对接，第一陶瓷插芯的大半径球面和第二陶瓷插芯的大半径球面或者平面在接触的过程中，尤其是大半径球面与平面接触过程中，减少了应力的集中，改善了强振动环境下插芯表面的磨损状况，从而有效地防止磨损产生的污染物对光纤端面造成损伤，大量实验表明球面半径为20mm-40mm时，大半径球面与大半径球面或者平面接触过程中，可以最大限度的减小磨损对光纤端面造成的损伤。
另外对接的过程中，光纤相对于陶瓷插芯端面是凹陷的，接触压力主要分布在陶瓷插芯端面，光纤端面得到保护，不会在强振动中磨损，且大量实验表明陶瓷插芯中的光纤低于球面顶点或平面30nm-60nm为最佳，此时光纤接触件的抗振性能达到最优，本实施例在如下振动条件下对接触件进行了测试，测试表面接触件光纤端面无损伤，光能量损失小：
(1)随机振动：加速度谱密度：60(m/s2)2/Hz；总均方根加速度：340.2m/s2；
(2)正弦振动：频率：10～2000Hz；加速度：300m/s2；耐振动指标高。
以上所述，仅为本发明最佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员的公知技术。

Claims (4)

1.一种耐振动光纤接触件，由第一陶瓷插芯(1)、第二陶瓷插芯(2)、陶瓷套筒(3)、第一尾座(4)、第二尾座(5)和光纤组成，其中第一陶瓷插芯(1)的一端插入第一尾座(4)中心的通孔中，第二陶瓷插芯(2)的一端插入第二尾座(5)中心的通孔中，分别实现过盈配合，第一陶瓷插芯(1)的另一端与第二陶瓷插芯(2)的另一端在陶瓷套筒(3)中对接，所述两个陶瓷插芯(1，2)与陶瓷套筒(3)之间也为过盈配合，且两个陶瓷插芯(1，2)中心的通孔中装入光纤，其特征在于：所述第一陶瓷插芯(1)的对接端面为大半径球面，且第一陶瓷插芯(1)中的光纤(6)端面位置低于所述球面顶点位置，第二陶瓷插芯(2)的对接端面为大半径球面或者平面，且第二陶瓷插芯(2)中的光纤(8)端面位置低于所述球面顶点位置或者低于所述平面位置，其中所述第一陶瓷插芯(1)与第二陶瓷插芯(2)对接端面的球面半径均为20mm-40mm。
2.根据权利要求1所述的一种耐振动光纤接触件，其特征在于：所述第一陶瓷插芯(1)中的光纤(6)端面位置低于所述球面顶点位置30nm-60nm。
3.根据权利要求1所述的一种耐振动光纤接触件，其特征在于：当第二陶瓷插芯(2)的对接端面为大半径球面时，所述第二陶瓷插芯(2)中的光纤(8)端面位置低于所述球面顶点位置30nm-60nm；当第二陶瓷插芯(2)的对接端面为平面时，所述第二陶瓷插芯(2)中的光纤(8)端面位置低于所述平面位置30nm-60nm。
4.根据权利要求1所述的一种耐振动光纤接触件，其特征在于：所述光纤通过胶与两个陶瓷插芯(1，2)中心通孔内表面粘接。
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