CN102062906B - 一种光纤插芯、制备方法及快速接头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光纤插芯、制备方法及快速接头，包括圆柱形的插芯本体，所述插芯本体前端为锥台形，其特征在于：插芯本体内设有插芯孔和尾锥孔，插芯孔、尾锥孔一前一后沿插芯本体水平轴向居中设置，所述插芯孔的横截面为矩形，或三角形，或椭圆形，或卵圆形。或所述插芯孔的横截面为圆形，且在插芯孔的圆形内壁上沿插芯本体水平轴向设有至少一条侧槽，侧槽的前端贯通插芯本体前端面，侧槽的后端与尾锥孔的前端连通。本发明所述的光纤插芯，采用插芯作为光纤耦合对接准直器件替代玻璃毛细管，进而制作光纤与光纤对接的低损耗机械式接线子，并采用预埋光纤方法制作一系列高品质(低插入损耗，高反射损耗)的现场装配“快速接头”。

Description

一种光纤插芯、制备方法及快速接头

技术领域

本发明涉及光纤现场机械式接续技术领域，具体说是一种光纤插芯、制备方法及快速接头。

背景技术

在光通信中光纤接续有三种基本方法：一是光纤通过工厂加工端面抛磨好的光纤连接线接头在适配器中通过适配器的陶瓷套管实现对接，二是现场光纤融接，三是光纤现场机械式接续。本发明涉及用于光纤现场机械式接续。

光纤现场机械式接续目前采用的方法分为两类：

一类是将两根光纤在准直套管中对接。准直套管目前多为加注光耦合匹配液的玻璃毛细管，光纤穿入后固定，这种器件称为机械式接线子。

另一类是采用现场装配光纤接头，两个接头端面对接。现场装配光纤接头则又分为预埋光纤接头和无预埋光纤接头两种。

无预埋光纤接头将简易切割的光纤装入光纤接头，直达接头陶瓷插芯端面，通过光纤接头的氧化锆陶瓷插芯在光纤适配器中的陶瓷套管中对接。在现场安装条件下接头端面只能做简单抛磨处理。

预埋光纤接头在插芯中穿入一小段光纤，工厂将接头抛磨加工后与准直套管结合成为“快速接头”。在现场，光纤在准直套管中与接头中预埋的光纤耦合后再用适配器与另一端对接。这其实属于第一类接续法。

基于上述描述，我们可以将光纤现场机械式接续准直器件归为两种：第一种是玻璃毛细管，第二种是同心圆光纤氧化锆陶瓷插芯和陶瓷套管。

现有技术之一是：采用130微米孔径的玻璃毛细管作为准直器件。光纤端面不做抛磨处理。玻璃毛细管内充入光纤匹配液后将两端光纤固定后成为机械式光纤接线子。其缺点在于：玻璃毛细管孔径不可能非常精密，光纤的直径为125微米，考虑毛细管可能达到的正负误差，玻璃毛细管一般为130微米。其价格较高。只能实现光纤与光纤的对接，无法接入设备。另外，使用玻璃毛细管作为光纤对接准直器件制作预埋光纤“快速接头”结构比较复杂，价格也比较贵。

现有技术之二是：无预埋光纤接头，将简易切割的光纤装入光纤接头，通过光纤接头的氧化锆陶瓷插芯在光纤适配器中的陶瓷套管中对接。其缺点在于：由于现场条件下只能对光纤端面做简单抛磨处理。而端面简易处理的光纤由于端面粗糙，几何尺寸无法保证，因而不能满足高反射低损耗的要求，很好的传递光传输信号，特别是电视图像信号。光纤不能在陶瓷插芯中理想固定。虽然3M公司的热熔胶有一些应用，效果仍不及工厂加工接头。

现有技术之三是：预埋光纤接头，预埋光纤接头在插芯中穿入一段光纤，工厂抛磨加工后与接头内准直套管结合成为“快速接头“。在安装现场通过组合零件中的玻璃毛细管与光纤耦合后再用适配器与另一根光纤对接。其缺点在于：结构复杂，价格高，且光纤插入损耗和反射损耗不够好。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种光纤插芯，为光纤施工现场接头装配与接续提供高品质的快速廉价解决方案，采用插芯作为光纤耦合对接准直器件替代玻璃毛细管，进而制作光纤与光纤对接的低损耗机械式接线子，并采用预埋光纤方法制作一系列高品质（低插入损耗，高反射损耗）的现场装配“快速接头”。

为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：

一种光纤插芯，包括圆柱形的插芯本体1，所述插芯本体1前端为锥台形，其特征在于：插芯本体1内设有插芯孔2和尾锥孔3，

插芯孔2沿插芯本体1水平轴向居中设置，且贯通插芯本体1前端面，

尾锥孔3沿插芯本体1水平轴向居中设置，且贯通插芯本体1后端面，所述尾锥孔3为圆锥台形，

插芯孔2的后端与尾锥孔3的前端连通，

所述插芯孔2的横截面为矩形，或三角形，或椭圆形，或卵圆形；

或所述插芯孔2的横截面为圆形，且在插芯孔2的圆形内壁上沿插芯本体1水平轴向设有至少一条侧槽4，

侧槽4的前端贯通插芯本体1前端面，侧槽4的后端与尾锥孔3的前端连通。

在上述技术方案的基础上，所述尾锥孔3的横截面的上下两斜边的夹角α为60度。

在上述技术方案的基础上，所述插芯本体1为氧化锆陶瓷插芯，或为塑料插芯或金属插芯，所述塑料插芯选用热塑塑料或热塑定型塑料制成，所述金属插芯选用303、304或316不锈钢制成。

在上述技术方案的基础上，侧槽4在插芯孔2的开槽口的弧度角β大于25度并小于180度。

在上述技术方案的基础上，所述侧槽4为一条，侧槽4的横截面为矩形或不规则圆弧形或圆形。

在上述技术方案的基础上，所述侧槽4为三条，所述三条侧槽4的横截面分别为同一个三角形的三个角之一，插芯孔2的直径大于该三角形的内切圆，且小于该三角形的外接圆。

在上述技术方案的基础上，所述侧槽4为四条，所述四条侧槽4的横截面分别为同一个矩形的四个角之一，插芯孔2的直径大于该矩形的内切圆，且小于该矩形的外接圆。

在上述技术方案的基础上，横截面为圆形的插芯孔2的直径为0.125mm。

一种上述光纤插芯的制备方法，其特征在于：当侧槽4的横截面为不规则圆弧形时，采用自动化钢丝锯开槽；当插芯孔2的横截面为矩形、三角形、椭圆形或卵圆形时，采用现有注塑或挤塑方法制备；当侧槽4的横截面为矩形或圆形时，采用现有注塑或挤塑方法制备；插芯孔2采用直径逐步变大的圆形截面钢丝精致扩大为圆形插芯孔对接尾锥孔3。

一种快速接头，其特征在于：该快速接头为采用预埋光纤方法制作的快速接头，其内部的准直器件为上述的任意光纤插芯之一。

本发明所述的光纤插芯，采用插芯作为光纤耦合对接准直器件替代玻璃毛细管，进而制作光纤与光纤对接的低损耗机械式接线子，并采用预埋光纤方法制作一系列高品质（低插入损耗，高反射损耗）的现场装配“快速接头”。

附图说明

本发明有如下附图：

图1光纤插芯的结构示意图，

图2图1中A部剖视放大图，

图3图1的左视图，

图4图3中B部放大图实施例一，

图5图3中B部放大图实施例二，

图6图3中B部放大图实施例三，

图7图3中B部放大图实施例四，

图8图3中B部放大图实施例五，

图9卵圆形的插芯孔的形状示意图，

图10椭圆形的插芯孔的形状示意图，

图11圆形的侧槽的形状示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

陶瓷插芯比玻璃毛细管精密。普通单模陶瓷插芯孔径的误差为+1/-0微米，单模光纤的直径误差小于1微米，因此普通单模陶瓷插芯和单模光纤配合紧密。陶瓷插芯在光纤接头中的大量应用使其价格十分低廉，约为玻璃毛细管的1/3。然而直接使用陶瓷插芯作为准直器件，其光耦合效果并不理想，甚至还不如玻璃毛细管。这是因为当两根光纤分别从插芯两端插入，在插芯中准直时，由于光纤与插芯配合紧密，使得充斥于两根光纤界面之间的光耦合匹配液无法退出。

为此本发明给出了一种光纤插芯，并用此插芯作为光纤对接的准直器件，进而开发了光纤与光纤对接的机械式接线子和预埋光纤现场装配快速接头。本发明所述的光纤插芯，如图1～3所示，包括：

圆柱形的插芯本体1，所述插芯本体1前端为锥台形，

插芯本体1内设有插芯孔2和尾锥孔3，

插芯孔2沿插芯本体1水平轴向居中设置，且贯通插芯本体1前端面，

尾锥孔3沿插芯本体1水平轴向居中设置，且贯通插芯本体1后端面，所述尾锥孔3为圆锥台形，

插芯孔2的后端与尾锥孔3的前端连通，

所述插芯孔2的横截面为矩形，或三角形，或椭圆形，或卵圆形，请分别参见图7、8、10、9，

或所述插芯孔2的横截面为圆形，且在插芯孔2的圆形内壁上沿插芯本体1水平轴向设有至少一条侧槽4，

侧槽4的前端贯通插芯本体1前端面，侧槽4的后端与尾锥孔3的前端连通。

本发明中，当采用横截面为矩形或三角形或椭圆形或卵圆形的插芯孔2时，横截面为圆形的光纤插入插芯孔2时会留有间隙，充斥于光纤界面之间的光耦合匹配液可以沿着这些间隙退出。当采用横截面为圆形的插芯孔2时，则与插芯孔2连通的侧槽作为光耦合匹配液的退出间隙，当光纤插入插芯孔2后，充斥于光纤界面之间的光耦合匹配液可沿着侧槽4退出界面，这样就大大降低了光纤接续的损耗。所述侧槽4可以是2条、3条或者更多。

在上述技术方案的基础上，如图1所示，所述尾锥孔3的横截面的上下两斜边的夹角α为60度。夹角α可以根据实际需要选择其他适合的角度，并不局限于60度。

在上述技术方案的基础上，所述插芯本体1可以为氧化锆陶瓷插芯，还可以使用其他材料插芯，如塑料插芯或金属插芯。所述塑料插芯可选用热塑塑料或热塑定型塑料制成，所述金属插芯可选用303、304或316不锈钢制成。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，侧槽4在插芯孔2的开槽口的弧度角β大于25度并小于180度。经测试开槽口的弧度角只要大于25度并小于180度，就不影响陶瓷插芯圆孔的准直效果。例如：所述侧槽4在插芯孔2的开槽口的弧度角β可以是25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、90度、95度、100度、110度、120度、130度、140度、150度、160度、170度或179度。

在上述技术方案的基础上，如图2～4、11所示，所述侧槽4为一条，侧槽4的横截面为矩形或不规则圆弧形或圆形。图4所示技术方案中设置的是横截面为矩形的一条侧槽，效果是最理想的，但是可以设置更多条侧槽，成本会相对较高。矩形或圆形的侧槽4可以采用注塑或挤塑工艺制造，不规则圆弧形的侧槽4可以采用自动化钢丝锯开槽，例如：可以采用0.080mm的钢丝在插芯孔2内开槽，侧槽截面形状由于微米尺度加工，很难保持规则形状，故采用自动化钢丝锯开槽只能制成不规则圆弧形的侧槽4。

在上述技术方案的基础上，如图5所示，所述侧槽4为三条，所述三条侧槽4的横截面分别为同一个三角形的三个角之一，插芯孔2的直径大于该三角形的内切圆，且小于该三角形的外接圆。

在上述技术方案的基础上，如图6所示，所述侧槽4为四条，所述四条侧槽4的横截面分别为同一个矩形的四个角之一，插芯孔2的直径大于该矩形的内切圆，且小于该矩形的外接圆。

在上述技术方案的基础上，如图4所示，横截面为圆形的插芯孔2的直径为0.125mm。当采用横截面为矩形或三角形或椭圆形或卵圆形的插芯孔2时，应确保插芯孔2能容纳直径为0.125mm光纤插入。

本发明还给出了光纤插芯的制备方法：当侧槽4的横截面为不规则圆弧形时，采用自动化钢丝锯开槽；当插芯孔2的横截面为矩形、三角形、椭圆形、卵圆形或圆形时，采用现有注塑或挤塑方法制备；当侧槽4的横截面为矩形或圆形时，采用现有注塑或挤塑方法制备；插芯孔2采用直径逐步变大的钢丝采用现有工艺拉制而成。即：采用现有注塑或挤塑方法可以制备任意形状的侧槽4，适用范围更广。以下给出几种可选择的制备工艺：

制备工艺1：采用现有同心圆125微米孔陶瓷插芯，使用自动化钢丝锯用小于125微米的钢丝开槽。例如：可以采用0.080mm的钢丝在插芯孔2内开槽，侧槽截面形状由于微米尺度加工，很难保持规则形状，故采用自动化钢丝锯开槽只能制成不规则圆弧形的侧槽4。具体工艺过程如下：

根据曲柄滑块的原理，把待加工的插芯固定在滑块上，把钢丝穿过插芯孔后分别固定住两端，通过自动化设备控制汽缸拉动钢丝做往复运动，逐步调整微调螺旋给滑块上的插芯施加压力，使插芯孔内的钢丝在一个固定的方向上对插芯孔的侧壁产生一个持续的压力，120秒后，在插芯孔的单侧壁开出槽孔。

制备工艺2：采用注塑工艺，先将陶瓷粉料炼泥，进而制成圆柱形陶瓷毛坯。同时在陶瓷毛坯上预制前述形状的内孔（插芯孔2及侧槽）。内孔（插芯孔2及侧槽）形状及外形尺寸由模具完成。将预制孔毛坯烧结后，再用直径逐步变大的圆形截面钢丝精致扩大加工好125微米圆形插芯孔2对接尾锥孔3。适用于侧槽4的横截面为矩形、三角形、椭圆形、卵圆形或圆形时使用。亦可用于不规则圆弧形的侧槽4。

制备工艺3：采用挤塑工艺，先将陶瓷粉料炼泥，进而挤塑成圆柱形陶瓷毛坯，其长度可为数个乃至数十个陶瓷插芯长度。在挤塑毛坯的过程中在毛坯中放入与插芯孔2和侧槽形状相同的低熔点金属丝。该金属丝在毛坯烧结时会溶化，形成预制内孔（插芯孔2和侧槽）。再用直径逐步变大的圆形截面钢丝精致扩大加工好125微米圆形对接孔（尾锥孔3）。适用于侧槽4的横截面为矩形、三角形、椭圆形、卵圆形或圆形时使用。亦可用于不规则圆弧形的侧槽4。

本发明还给出了一种快速接头，该快速接头为采用预埋光纤方法制作的快速接头，其内部的准直器件为上述的任意光纤插芯之一。所述快速接头可以是SC（卡接式方形），SC/APC（呈8度角并做微球面研磨抛光），ST（卡接式圆形），LC（与SC相似，较SC小一点），FC（圆形带螺纹）预埋光纤施工现场使用“快速接头”，还可以是预埋光纤“皮线”SC/APC接头。

Claims (9)

1.一种光纤插芯，包括圆柱形的插芯本体（1），所述插芯本体（1）前端为锥台形，其特征在于：插芯本体（1）内设有插芯孔（2）和尾锥孔（3），

插芯孔（2）沿插芯本体（1）水平轴向居中设置，且贯通插芯本体（1）前端面，

尾锥孔（3）沿插芯本体（1）水平轴向居中设置，且贯通插芯本体（1）后端面，所述尾锥孔（3）为圆锥台形，

插芯孔（2）的后端与尾锥孔（3）的前端连通，

所述插芯孔（2）的横截面为圆形，且在插芯孔（2）的圆形内壁上沿插芯本体（1）水平轴向设有至少一条侧槽（4），

侧槽（4）在插芯孔（2）的开槽口的弧度角β大于25度并小于180度，

侧槽（4）的前端贯通插芯本体（1）前端面，侧槽（4）的后端与尾锥孔（3）的前端连通。

2.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：所述尾锥孔（3）的横截面的上下两斜边的夹角α为60度。

3.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：所述插芯本体（1）为氧化锆陶瓷插芯，或为塑料插芯或金属插芯，所述塑料插芯选用热塑塑料或热塑定型塑料制成，所述金属插芯选用303、304或316不锈钢制成。

4.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：所述侧槽（4）为一条，侧槽（4）的横截面为矩形或不规则圆弧形或圆形。

5.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：所述侧槽（4）为三条，所述三条侧槽（4）的横截面分别为同一个三角形的三个角之一，插芯孔（2）的直径大于该三角形的内切圆，且小于该三角形的外接圆。

6.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：所述侧槽（4）为四条，所述四条侧槽（4）的横截面分别为同一个矩形的四个角之一，插芯孔（2）的直径大于该矩形的内切圆，且小于该矩形的外接圆。

7.如权利要求1所述的光纤插芯，其特征在于：横截面为圆形的插芯孔（2）的直径为0.125mm。

8.一种权利要求1所述光纤插芯的制备方法，其特征在于：当侧槽（4）的横截面为不规则圆弧形时，采用自动化钢丝锯开槽；当侧槽（4）的横截面为矩形或圆形时，采用现有注塑或挤塑方法制备；插芯孔（2）采用直径逐步变大的圆形截面钢丝精致扩大为圆形插芯孔对接尾锥孔（3）。

9.一种快速接头，其特征在于：该快速接头为采用预埋光纤方法制作的快速接头，其内部的准直器件为权利要求1至7之一所述的光纤插芯。