CN102236134A - 包括具有下凹光纤的连接器的光纤组件 - Google Patents

Abstract

公开了在具有套圈的连接器中具有多根光纤的光纤组件。所述套圈具有前部端面和多个孔，多根光纤分别设置在多个孔中的一个内。所述光纤组件具有从套圈的前部端面下凹适当距离的多根光纤，以便在与互补连接器配接时，防止多根光纤的物理接触。因此，所述光纤组件适合于几百或几千次的连接和断连(即，配接循环)，并且降低了预期存在于家用电子器件/设备环境中的灰尘、碎屑等造成的损坏和/或光衰减的影响。

Description

包括具有下凹光纤的连接器的光纤组件

相关申请

本申请要求递交于2010年4月26日的名称为“FIBER OPTICASSEMBLIES HAVING CONNECTORS WITH RECESSED OPTICALFIBERS”的美国专利申请61/328,142和递交于2010年11月30日的名称为“FIBER OPTIC ASSEMBLIES HAVING CONNECTORS WITH RECESSEDOPTICAL FIBERS”的美国专利申请12/956,418的优先权，通过参考将两份申请的全部内容结合于此。

技术领域

本公开涉及用于重复地进行光学连接和断连的光纤组件。具体地，本公开涉及具有从套圈的端面下凹的光纤的光纤组件，以允许在其使用期限内进行大量连接和断连(即，配接)，同时提供适当的光学性能。

背景技术

光纤的优点包括非常宽的带宽和低噪声操作。由于这些优点，光纤正逐渐用于例如宽带语音、视频传输和数据传输等多种应用。传统的光纤组件通常利用连接器中的套圈，该套圈用于在与另一互补连接器配接时固持和对准光纤。尽管有利于技术人员进行可断连、重新配置和/或置换的光学连接，但是这种组件无法以使它们进行相对大量的配接循环(即，断连和连接的循环)的方式利用它们。相反，传统的光连接器通常被设计为具有低的光学插入损耗。

为了实现低的光学插入损耗，传统的光连接器使用并争取光纤之间的物理接触。换句话说，光纤的端部实际上物理地接触，从而通过尽量最小化/降低间隙、反射等等来提供低损耗的光路径。如此，传统的光连接器的光纤需要使光纤位于、或穿过套圈的前部端面，以实现物理接触和最小化光损耗。同样地，由于在提供低损耗性能的同时进行多光纤的光连接是更加困难且复杂的，传统的多光纤设计也利用物理接触。换句话说，多光纤的光连接器利用光纤阵列的物理接触。

当然，也存在不利用物理接触的传统光纤连接器设计，例如基于透镜式光纤连接器。基于透镜式光纤连接器设计通常利用在光纤的端部附近的透镜进行光束放大，从而提供更大的用于检测光信号的面积。与物理接触的连接器类似，基于透镜式光纤连接器在经历大量的配接循环时也存在缺点。例如，基于透镜式光纤连接器具有例如灰尘和碎屑之类的污染物导致的性能问题。本文公开的组件解决了现有技术中对于可靠、耐用和坚固的光纤连接器的需求，此种光纤连接器在大量的配接循环中具有稳定的性能。

发明内容

具体描述中公开的实施例涉及光纤组件，所述光纤组件在包括套圈的连接器中具有多根光纤。所述套圈具有前部端面和多个孔，多根光纤分别设置在多个孔中的一个内。该光纤组件的优点在于，多根光纤从套圈的前部端面下凹，以便在配接时防止多根光纤的物理接触。因此，该光纤组件适合用于几百或几千次的连接和断连(即，配接循环)，并且降低了灰尘、碎屑等造成的损坏和光衰减的影响，从而使该光纤组件适用于需要进行大量配接的设备，例如家用电子设备。而且，该光纤组件不允许可给光纤带来损坏和/或碎屑的光纤之间的物理接触。

在随后的具体描述中将列出其它的特征和优点，这些特征和优点的一部分对于本领域技术人员而言是可以从该描述中容易明白的，或者可以通过对本文随后的具体描述、权利要求以及附图中描述的发明进行实践而意识到。

应当理解前文的概括性描述和随后的具体描述都是为了表现实施例，旨在提供用于理解本发明的本质和特征的概述和架构。所包括的附图用于提供进一步的理解，合并于并构成说明书的一部分。附图图示了多个实施例，并与说明书一起用于解释本文所公开的概念的原理和作用。

附图说明

图1是示出具有套圈的解释性光纤组件的一部分的俯视图，光纤从套圈的前部端面下凹；

图2是具有套圈并且还包括电接触的另一解释性光纤组件的透视图，光纤从套圈的前部端面下凹；

图3示出了利用本文所公开的下凹概念的组件，该组件包括具有USB封装的连接器；

图4A和4B描绘了表示标准光纤和下凹光纤的测量结果，出于比较的目的示出了合格和不合格条件。

图5是示出本文所讨论的多种光纤组件的插入损耗的示图。

图6是示出在存在污染物时的插入损耗的示图。

具体实施方式

下面将具体参考特定实施例，附图中示出了实施例的一些例子，但是只示出了部分特征，而非全部特征。事实上，本文所公开的实施例可以按照多种不同的形式来实施，而不应被理解为限制于本文所列出的实施例；而是，提供这些实施例，是使得本公开满足适用法律的规定。在可能的情况下，使用相似的参考数字表示相似的部件或部分。

具体描述中所公开的实施例包括光纤连接器和光纤组件，例如具有光纤连接器的光缆。本文所公开的概念是相对于解释性实施例的形式而示出的，并且可以与光缆或家用设备/电子器件上的合适多光纤连接器一起使用，以在其使用期限内实现大量配接循环。

图1示出了代表性光纤组件的一部分，该光纤组件包括例如光纤12的多个波导管和具有套圈10的连接器。套圈10具有前部端面10a和多个孔(未编号)，所述多根光纤12的每一个被设置在所述多个孔中的一个内。在本实施例中，如图所示，所述多个孔位于套圈的对接的前部端面10a下方的表面上，并且凹入距离d。距离d通常在约1至25微米之间，例如2微米或更大，以便维持光学性能，但是任何适合的值都是可行的，只要该值满足光学性能和/或进行大量配接的使用寿命长久的要求。因此，在与第二互补连接器配接时，多根光纤将不与互补光纤物理接触。该光纤的无物理接触与不使用透镜的传统组件配接结构相反。无物理接触的优点在于，其防止例如几百或几千次配接数量级的多次配接对光纤造成损坏，由此在光纤面临大量配接循环时为其提供了延长的使用期限。大量的配接循环并不用于电信应用；但是，其适用于经常在“不干净”的环境中定期发生连接/断连的家用电子器件/设备等等。

光纤12从套圈的前部端面下凹的距离d可以具有任意适当的值；然而，如果该距离过大将对光学性能造成影响。举例来说，光纤组件100的多根光纤12可以从套圈10的前部端面10a下凹1至10微米之间的距离d。在其它变化形式中，下凹距离d在1至5微米之间，并且可以在2微米至3微米之间。下凹距离d是从对接的前部端面10a开始测量的，而依据光纤组件的光纤连接器所采用的套圈的类型，该前部端面10a可以与或不与包括光纤孔的表面共平面。例如，套圈的前部端面10a可以由套圈的一个或多个缓冲器(bumper)限定，并且套圈的孔被设置在不同表面上(图1)，或者套圈的前端表面可以与套圈的孔共平面(图2)。在本文公开的组件中所使用的连接器使用了用于固持和对准光纤的套圈，但是并不包括透镜。而且，可以利用现有技术中已知的传统的和/或激光处理进行波导管或光纤末端的修剪和/或抛光。

在本文公开的组件中可以使用任何适当类型、尺寸和/或构造的光纤12。此外，具有相对大的芯径的光纤有助于保持光学性能。举例来说，大芯径的光纤12可以具有25微米或更大的芯径。本文公开的组件优选地具有至少两个光纤，但是也可以具有多于两个的光纤。

图2是另一解释性光纤组件100的透视图。光纤组件100具有混合型连接器，该混合型连接器包括与光缆80连接的光连接性和电连接性。换句话说，该组件具有连接器，而该连接器进一步包括套圈以及至少一个电接触，该套圈具有从前部端面10a下凹的光纤。具体地，组件100包括具有第一电接触16和第二电接触18的连接器。如图所示，第一和第二电接触16、18设置在套圈10’的相对侧边上，但是其它布置方式也是可行的。如图所示，电接触16设置在具有安装功能部件(例如，电接触和套圈之间的孔/洞)的套圈10’的各个侧边内的凹口中。此外，套圈10’具有至少一个反斜度结构(backdraft)13，以便可以对光纤进行激光处理。换句话说，该反斜度结构13防止激光接触和损坏连接器的套圈。为了实现本文所公开的下凹光纤，制造商可以使用对递交于2008年12月19日的美国专利申请12/339,238所公开的相关概念进行利用的激光处理，在此结合该申请的内容作为参考。

该组件的连接器还可以包括用于将连接器的相互配合的套圈对准和配接的定位销。该定位销为组件的光连接器的配接提供对准；并且通常来说，有助于防止光学性能发生光纤未对准。换句话说，该定位销将配接的套圈对准。

所公开的概念可以与任何适当的光纤连接器一起使用。举例来说，图3示出了利用具有本文所公开的下凹光纤概念的套圈10”的组件100’，该组件100’包括具有USB封装(footprint)的连接器。此外，该组件具有混合型连接器，该混合型连接器具有在USB封装中的光连接性和电连接性。换句话说，该混合型连接器包括电接触16。除了不同类型的连接器之外，本文所公开的概念还可以与任何适当类型的光纤一起使用，例如单模态、多模态、耐弯型、塑料光纤(POF)等等。说明性地，光纤可以具有相对大的芯径，例如25微米或更大，但是其它的更小芯径也是可行的，例如在单模态光纤中使用的。

对于需要例如与电子器件/设备进行大量配接(即，连接和断连)的应用，包括具有使用凹入光纤的多光纤套圈的连接器的组件是有优势的。非物理接触组件在经过多次配接之后令人吃惊地提供了可接受的插入损耗、耐用性和可重复的性能，并且与例如基于透镜式设计的其它连接器设计相比，提供了对污染物(环境灰尘颗粒和/或污染物)的抵抗性。另外，光纤的端面可以包括一个或多个用于改进抗划性、防止碎屑附着和/或防止反射的涂层，例如抗反射涂层。

图4A和4B是表示在合格和不合格条件中的标准物理接触型套圈的软件图。具体地，图4A示出了具有与套圈的前部端面共平面的光纤(即，经过抛光使得光纤与套圈的端面是平齐的，以便进行物理接触)的标准LC套圈、和具有位于套圈的前部端面下方的下凹(即，底部切割)的光纤的套圈的测量结果。对于物理接触型的连接器，如图所示，图4B中的下凹光纤没有通过检查。换句话说，具有底部切割型光纤的套圈降低了光学性能，因此对于电信应用是不理想的。然而，如本文所公开的，在例如对于家用电子器件/设备之类的预期经历高配接循环的多光纤套圈和/或多光纤连接器中使用下凹光纤，在多个配接循环中提供了稳定的光学性能。

说明性地，对具有大芯径光纤的三种不同类型连接器进行初始损耗测量的测试，然而对其进行在2500个配接循环期间进行测量的测试，以便比较随着配接循环次数增加的插入损耗结果。图5是示出如本文所讨论的在2500次配接的时间内在不进行清洁的情况下多种光纤组件的插入损耗的示图。具体地，对以下组件进行850nm参考波长下的插入损耗(dB)：(1)具有下凹光纤的套圈组件；(2)标准套圈组件，其中光纤与套圈的前部端面共平面以形成物理接触；和(3)基于透镜式连接器组件。经测试的光纤组件包括芯径为80微米的光纤；然而，由于在配接过程中产生的导致性能下降的碎屑，预期使用其它光纤进行的测试将显示出类似的结果。如图5所示，用线52表示的具有下凹光纤的组件有利地在2500次配接时间内具有普遍稳定的插入损耗。另一方面，用线51表示的标准组件具有随着配接次数增加而普遍提高的插入损耗，尤其是在1500次配接之后。特别地，由于物理接触致使来自光纤涂层的碎屑影响光学性能，标准组件的重复配接造成了等级提高的插入损耗。出于比较的目的，还示出了用线54和56表示的基于透镜式连接器的两个不同通道的结果。如图所示，与使用下凹光纤的组件(即，在0.5dB的数量级)相比，基于透镜式方案具有相对较大的插入损耗(即，在2dB或更高的数量级)。因此，在大量的配接循环中，具有下凹光纤的组件比物理接触式设计和基于透镜式设计表现得更好。

此外，在存在污染物的情况下，基于透镜式连接器的结果甚至更糟。举例来说，图6示出了在多个条件中对于如上所测试的具有套圈组件的三种连接器的油/粉尘污染物的测试结果。具体地，对这些组件的测试是最初在污染之前测试为“干净”以作为基线基准，在被油/粉尘混合物污染后测试，在其间不进行清洁而经历5个配接循环后测试，在经过清洁后测试，以及随后在用酒精清洁后测试。如图所示，直到进行清洁之前，油/粉尘污染物对用线64表示的基于透镜式组件造成了高等级的光衰减(即，在13dB数量级)，而清洁处理随后降低了该损耗。另一方面，用线62表示的使用具有下凹(底部切割)光纤的连接器的组件在暴露于污染物时表现得好得多，但是仍不及用线61表示的在套圈表面具有光纤的组件。一般来说，污染物大大地降低了基于透镜式组件的光学性能，但是为用线61和62表示的基于套圈的应用方式提供了适当的结果。结合图6的结果与图5的结果，可以看出具有多个底部切割光纤的套圈在大量配接循环中和/或污染的条件下表现良好，而对于家用电子器件/设备应用来说污染是可预料到的环境。

本文还公开了制造光纤组件的方法，其包括提供多根光纤和用于光纤连接器的套圈的步骤。所述套圈包括多个孔和前部端面，将多根光纤分别紧固到多个孔的一个中，以使光纤从所述前部端面下凹。该方法可以包括使用套圈，其中在套圈的前部端面上设置多个孔，和/或利用本领域已知的传统方法和/或激光对所述多根光纤进行处理。

因此，应理解实施例并不限制本文公开的特定实施例，变型和其它实施例也意欲包括在所附权利要求的范围中。只要实施例落入所附权利要求及其等效物的范围内，则该实施例意欲覆盖本发明的变型和变化。尽管本文采用了特定的用语，它们只是在普遍的和叙述意义下使用的，而没有限制的意图。

Claims (20)

1.一种光纤组件，包括：

多根光纤；

具有套圈的连接器，所述套圈具有前部端面和多个孔，所述多根光纤的每一个被设置在所述多个孔的一个内，其中所述多根光纤从所述套圈的前部端面下凹，以便在与互补连接器配接时，使所述多根光纤不与互补光纤物理接触。

2.如权利要求1所述的光纤组件，其中所述多个孔位于所述套圈的前部端面上。

3.如权利要求1所述的光纤组件，其中所述套圈的前部端面由所述套圈的一个或多个缓冲器限定。

4.如权利要求1所述的光纤组件，其中所述连接器包括至少一个电连接。

5.如权利要求1所述的光纤组件，其中所述多根光纤具有25微米或更大的芯径。

6.如权利要求1所述的光纤组件，其中所述连接器具有USB封装。

7.如权利要求1-6中任一项所述的光纤组件，其中所述多根光纤从所述前部端面下凹1微米至5微米之间的距离。

8.如权利要求1-6中任一项所述的光纤组件，其中所述多根光纤从所述前部端面下凹2微米至3微米之间的距离。

9.一种光纤组件，包括：

多根光纤；

具有套圈的连接器，所述套圈具有前部端面，在所述套圈的前部端面上设置有多个孔，所述多根光纤中的每一个设置在所述多个孔中的一个内，其中所述多根光纤从所述套圈的前部端面下凹，其中所述连接器具有USB封装。

10.如权利要求9所述的光纤组件，其中所述套圈的前部端面由所述套圈的一个或多个缓冲器限定。

11.如权利要求9所述的光纤组件，其中所述连接器包括至少一个电连接。

12.如权利要求9所述的光纤组件，其中所述多根光纤具有25微米或更大的芯径。

13.如权利要求9-12中任一项所述的光纤组件，其中所述多根光纤从所述前部端面下凹1微米至5微米之间的距离。

14.如权利要求9-12中任一项所述的光纤组件，其中所述多根光纤从所述前部端面下凹2微米至3微米之间的距离。

15.一种制造光纤组件的方法，包括以下步骤：

提供多根光纤；

提供用于光纤连接器的套圈，所述套圈具有多个孔和前部端面；以及

将所述多根光纤分别紧固到所述多个孔中的一个内，以使所述光纤从所述前部端面下凹。

16.如权利要求15所述的方法，还包括用激光处理所述多根光纤的步骤。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述多根光纤被分别紧固到所述多个孔中，然后用激光对所述多根光纤进行处理。

18.如权利要求15-17中任一项所述的方法，其中所述多个孔位于所述套圈的前部端面上。

19.如权利要求15所述的方法，其中所述光纤组件具有USB封装。

20.如权利要求15-17或19中任一项所述的方法，其中所述多根光纤从所述套圈的前部端面下凹1微米至5微米之间的距离。

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