CN102472873A

CN102472873A - 光纤连接器

Info

Publication number: CN102472873A
Application number: CN2009801607127A
Authority: CN
Inventors: P.K.罗森伯格; S.V.马泰; M.R.T.谭; M.麦克拉伦
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2012-05-23
Also published as: US8485738B2; US20120027357A1; WO2011014186A1; EP2427790A1; EP2427790A4

Abstract

本发明公开了一种光纤连接器。该光纤连接器包括：具有曲面的型模，其中第一端部靠近所述型模的底面。曲面在第一端垂直于型模的底面。第一多个有源光纤以并排布置的方式沿着型模的曲面定位，其中第一多个光纤中每一个的梢端邻近曲面的第一端。第一多个有源光纤中每一个的端部被剥光到覆层，并且每一个光纤的覆层接触相邻光纤的覆层。内罩被附接到型模，因而将第一多个有源光纤捕获在型模的曲面和内罩的内曲面之间。

Description

光纤连接器

背景技术

光纤被广泛使用在电信和数据通信应用中。用于这些应用的光纤连接器被开发以用来在市场上进行声音和数据传输，其具有苛刻的性能要求并且其能够容忍购置昂贵部件。另外，传统的声音和数据应用可能并不要求和用在拥挤的电脑柜内所需的小型化同样程度的小型化。

基于MT的系列接头（ferrule）和相关的闩锁机理（例如MPO和MTP连接器）代表了用于连接多个光纤的现有解决方案。MT接头是通过转移成型或注射成型制作的高精度零件。装配在MT接头中的每个光纤必须定位到专用模孔中。纤维定位孔的位置和直径被保持成公差<3 um。在纤维被装填在模孔里之后，利用粘结剂固定纤维。然后，连接器的表面被精密地抛光。这些装配过程中的许多主要是手工进行的，因此较为昂贵，并且推广到非常高批量的生产具有挑战性。

标准的MT接头长8.1 mm。适应标准多模纤维带的90度转折需要的空间大约是10 mm。因而，为了获得光信号的90度转折，需要大约20 mm的高度。已设想了在较小高度尺寸上产生光转折的其它连接器。这些连接器典型地包括透镜、棱镜、抛物面反射器或者其它相对复杂的光学元件。这些部件典型地包括相对大的零件和组件，以执行将两个连接器彼此附接或连接到收发器的闩锁功能。

附图说明

图1是本发明示例性实施例中的光纤连接器100的等视轴图。

图2是本发明示例性实施例中的光纤连接器100的分解等视轴图。

图3是本发明示例性实施例中的型模（form）102的等视轴底侧视图。

图4A是本发明示例性实施例中的型模102的等视轴前侧视图。

图4B是本发明替代性示例性实施例中的型模102的等视轴前侧视图。

图5是本发明示例性实施例中部分装配的光纤连接器100的等视轴局部前侧视图。

图6是本发明示例性实施例中部分装配的光纤连接器100的等视轴底侧视图。

图7是本发明一个示例性实施例中附接到配合零件的光纤连接器100的等视轴后侧视图。

具体实施方式

图1-7和以下叙述描绘了具体实例，以教导本领域技术人员如何实施和使用本发明的最佳方式。为了教导发明原理，一些传统方面的内容已被简化或省略。本领域技术人员将认识到来自这些实例的变型，这些变型落入本发明的范围内。本领域技术人员将认识到，以下描述的特征能够以各种方式组合，从而形成本发明的多个变型。因此，本发明不限于以下描述的具体实例，而应仅由权利要求及其等同物限制。

图1是本发明示例性实施例中的光纤连接器100的等视轴图。图2是本发明示例性实施例中的光纤连接器100的分解等视轴图。光纤连接器100包括型模102、内光纤106、外光纤104、内罩108、顶罩110、应力释放靴套112、夹114和玻璃板116。在本发明的一个示例性实施例中，型模102、内罩108和顶罩110可由任何适合的材料例如塑料模制而成。夹114可由弯曲的金属片、弯曲的弹簧钢或类似物制成。

装配时，玻璃板116被附接到型模102的底侧。内光纤被定位在型模106的曲面上，其中光纤端部靠近并且垂直于玻璃板116的表面。内罩108被附接到型模102，因而将内光纤106保持就位。外光纤104被定位在内罩108的外曲面上，其中光纤端部靠近并且垂直于玻璃板116的表面。顶罩110被附接到内罩108并将外光纤104保持就位。应力释放靴套112被捕获在型模102和内罩108之间，并且当内外光纤（106和104）脱离光纤连接器100时保持内外光纤。夹114被附接到型模102并且被用于将光纤连接器100保持成抵靠配合零件（见图7）。

型模102包括有用于将每个光纤定位在光纤连接器100内的大多数精密特征。型模102包括两个主要零件，上部零件222和下部零件220。上部零件222一般呈矩形盒形状，其中一个边缘以曲面代替。该曲面从矩形盒的右下边缘伸展到左上边缘（见图2）。型模102的上部零件222的曲面引导内光纤通过90度弯曲。在本发明的一个示例性实施例中，曲面形成5mm的半径。

型模102下部零件220的总体形状也为矩形盒状。型模102的上部零件222的右下端处的底面被附接到型模102的下部零件220的顶侧。下部零件220的长轴线和形成在上部零件222的顶侧的曲面的中心线平行。型模102的下部零件220中的定位孔被用于将装配的连接器与外部部件对准（见图3）。

图3是本发明示例性实施例中的型模102的等视轴底侧视图。玻璃板116被附接到在型模102的下部零件的底面上的开口。通过使用包括：粘结、咬合、热结合等等许多不同的附接技术，玻璃板116可被保持就位。图3显示在型模102中为了将在光纤连接器中的光纤与配合零件对准而受控的一些尺寸。距离X为光纤边缘到边缘的长度。距离Y为形成在型模102的下部零件220中的两个定位孔330之间的中心到中心的距离。距离Z为在定位孔330之一和光纤边缘之一之间的距离。距离L1为在两个孔330的中心线和保持光纤的曲面的前面之间的距离。距离L1在本发明的一些示例性实施例中可以为零。

图4A是本发明示例性实施例中的型模102的等视轴前侧视图。图4A显示沿型模102的曲面的顶部定位的内光纤106。所有的壳、罩等需要从靠近玻璃板116定位的光纤的端部移除，从而使得光纤的外径（OD）由光学覆层的厚度决定。在本发明的一个示例性实施例中，内光纤102包括12个“有源”多模光纤，其中芯径在50um到62.5um之间。在示例性实施例中，覆层的外径可以为125um。在玻璃光纤中的覆层的外径典型地精密地受控，通常在+/-0.1um之内。在塑料光纤中的覆层的外径的公差可以稍大，典型地+/-3um。

靠近内光纤106的端部，每个光纤可以和其它光纤分开以增加在光纤端部之间的间距。间隔件440可被放置在每个内光纤的端部之间以控制每个光纤之间的间距。在本发明的一个示例性实施例中，间隔件可包括无功能的短段光纤。无功能的光纤也将具有从光纤上移除的所有壳、罩等，从而使得光纤外径（OD）由光学覆层的精密受控厚度决定。当内光纤和间隔纤维两者都具有125um的OD时，有源光纤之间的间距将为250 um。在替代性实施例中，间隔件440可以是模制成在型模102的曲面上的特征或者可以是具有精密受控厚度的模制间隔件。

内光纤的梢端靠近玻璃板116的顶面定位，其中每个光纤垂直于顶玻璃面定位。在一个示例性实施例中，光学透明粘结材料被用于填充光纤的梢端和玻璃板116的顶面之间的间隙。光学透明粘结材料也可以被配置成填充内罩、型模和第一多个有源光纤的端部之间的间隙。光学透明粘结材料将内光纤106光学联接到玻璃板116。光学透明粘结材料可被折射率匹配到光纤、玻璃板或者二者。通过将光纤的梢端联接到玻璃板116，光纤的梢端不必抛光。在内罩已被附接到型模102之后，光学透明粘结材料将被注入在内光纤和玻璃板116之间。玻璃板116的底面可具有防反射涂层，以帮助消除来自玻璃-空气界面的背反射。

在本发明的另一实施例中，玻璃板可用由一排被拉伸成直径在4-10um范围的光纤组成的薄纤维面板代替。纤维面板用于消除穿过其中的光束的发散。面板因而减少对于在相邻光通道之间的光学串扰的潜能，并且减轻将光学连接器非常靠近有源器件（激光或光电探测器）定位的需求。

在本发明的另一示例性实施例中，为了吸收逃脱覆层的光，粘结材料可包含填充物，例如染料或不透明颗粒，因而减少通道之间的光学串扰。用有颜色的粘结剂填充光纤的梢端和玻璃板的顶部之间的小间隙（10um或更小）将对通过其中的光信号产生非常小的衰减。

在本发明的其它示例性实施例中，内光纤可具有250um覆层OD。在这种示例性实施例中，每个有源光纤之间可能没有间隔件。图4B是在本发明的替代性示例性实施例中的型模102的等视轴前侧视图。图4B显示沿型模102的曲面的顶部定位的内光纤106。每个有源光纤应邻近其它的有源光纤。在移除所有的壳、罩等等之后，每个有源光纤之间的间隔名义上是250um。

在本发明的一些示例性实施例中，光纤可由塑料，而不是玻璃制作。由于在纤维的梢端上的表面光洁度缺陷，塑料光纤可比由玻璃制成的光纤具有更高的公差。这可允许在没有玻璃板116的情况下使用光学连接器。图4B显示在本发明的示例性实施例中没有玻璃板116的实例光纤连接器。内光纤106的梢端可还被封装在光学透明粘结材料内。光学透明粘结材料将使用砂轮切割机、激光等等被修剪成与型模102的底面齐平。

图5是本发明示例性实施例中部分装配的光纤连接器100的等距部分主视图。图5包括型模102、内光纤106、内罩108和应力释放靴套112。悬臂式夹542形成为内罩108的一部分。悬臂式夹542咬合在型模102中的配合特征上并且保持内罩108抵靠型模102。在本发明的其它示例性实施例中，其它的附接方法可被用于将内罩108保持抵靠型模102。

图6是本发明示例性实施例中部分装配的光纤连接器100的等视轴底侧视图。图6显示装配在型模102内的内光纤106、内罩108、外光纤104和顶罩110。内光纤106被捕获在型模102和内罩108的内表面之间。外光纤104被捕获在内罩106的外表面和顶罩110的内表面之间。内光纤106和外光纤104之间的距离D1由内罩108的厚度控制。

在本发明的一个示例性实施例中，夹114使用特征118和120（见图1）被附接到型模102。特征118咬合在夹114的前面上。特征120咬合到夹114的侧面中，因此将夹114保持抵靠型模102。在本发明的其它示例性实施例中，可使用其它的附接方法将夹114保持抵靠型模102。例如，螺旋固定、粘结、热结合等等的方法可用于将夹114附接到型模102。

图7是在本发明的一个示例性实施例中附接到配合零件的光纤连接器100的等视轴后侧视图。在图7中，光纤连接器100通过抵靠悬臂式特征770起作用的夹114而抵靠配合零件700保持就位。在本发明的其它示例性实施例中，其它的附接方法可用于将光纤连接器保持就位。配合光学零件将用孔330（见图3）来参考光纤连接器100，从而使得来自内外光纤的光路和配合光学零件的光路对准。

光纤连接器100可使用下述步骤进行装配。玻璃板116可选择地被附接到型模102的底部。从内光纤106的端部移除所有的壳、罩等等。应力释放靴套112滑过内光纤106的端部。在本发明的一些示例性实施例中，应力释放靴套112不需要并且将不会被安装。内光纤的端部被定位在型模102的曲面上。根据光纤覆层的OD和需要的间隔，间隔件可被插入在每个内光纤106之间。在本发明的一些示例性实施例中，间隔件可为剥去所有的壳、罩等等的短块无源光纤。内罩108被附接到型模102，将内光纤106捕获在型模102和内罩108之间。内罩108 致使内光纤106弯曲通过90度角度。内罩108也将内光纤106的梢端保持邻近玻璃板116或者当没有安装玻璃板时靠近型模102的底部。

当使用玻璃板116时，粘结材料可被注入到光纤梢端之间的空间。粘结材料可通过形成在内罩108上的孔，通过型模102中的孔或者两者被注入。粘结材料将光纤固定就位并填充光纤的端部和玻璃板116之间的任一小间隙。填充间隙形成机械牢固和尺寸稳定的结构，其将在连接器暴露在温度变化、冲击和振动期间维持各个纤维的位置。在一个示例性实施例中，粘结材料可以是光学透明的并被折射率匹配到光纤、玻璃板或者二者。在另一示例性实施例中，粘结剂可包含填充剂，例如染料或不透明颗粒，从而吸收逃出覆层的光，因而减少通道之间的光学串扰。

当不使用玻璃板116时，粘结材料被注入到光纤之间和光纤和连接器零件之间的间隙。粘结材料可通过形成在内罩108中的孔、通过型模102中的孔或者从型模102的底侧被注入。粘结材料将光纤固定就位。在一个示例性实施例中，粘结材料可被折射率匹配到光纤。在另一示例性实施例中，粘结剂可包含填充剂，例如染料或不透明颗粒，从而吸收逃出覆层的光，因而减少通道之间的光学串扰。粘结材料将使用砂轮切割机、激光等等被修剪成与型模102的底面齐平。该处理步骤旨在产生将不会挡住颗粒或者其它污染物并且能够用标准的纤维连接器清洁材料清洁的连续的、无间隙的表面。

在本发明的一个示例性实施例中，可仅仅使用内光纤装配光纤连接器100。当仅仅使用内光纤时，夹114此刻被附接到型模102并且装配完成。

当使用具有内外光纤（106和104）的光纤连接器100时，装配通过从外光纤104的端部移除所有的壳、罩等等继续。当使用应力释放靴套112时，外光纤104的端部插入通过应力释放靴套112。外光纤104的端部被定位在内罩108的顶部曲面之上。根据光纤覆层的OD和需要的间隔，间隔件可被插入在每个外光纤104之间。顶罩110附接到内罩108，将外光纤104捕获在内罩108和顶罩110之间。顶罩110致使外光纤104弯曲通过90度角度。顶罩110也将外光纤104的梢端保持邻近玻璃板116或者当不安装玻璃板时靠近型模102的底部。

当使用玻璃板116时，粘结材料可被注入到光纤梢端之间的空间。粘结材料可通过形成在顶罩110中的孔被注入。粘结材料将光纤固定就位并填充光纤的端部和玻璃板116之间的任一小间隙。填充间隙造成机械牢固和尺寸稳定的结构，其将在连接器暴露在温度变化、冲击和振动期间维持各个光纤的位置。在一个示例性实施例中，粘结材料可以是光学透明的并被折射率匹配到光纤、玻璃板或者二者。在另一示例性实施例中，粘结剂可包含填充剂，例如染料或不透明的颗粒，，从而吸收逃出覆层的光，因而减少通道之间的光学串扰。

当不使用玻璃板116 时，粘结材料被注入到光纤之间和光纤和连接器零件之间的间隙。粘结材料可通过形成在顶罩110中的孔或者从型模102的底侧被注入。粘结材料将光纤固定就位。在一个示例性实施例中，粘结材料可被折射率匹配到光纤。在另一示例性实施例中，粘结剂可能包括填充剂，例如染料和不透明的颗粒，从而吸收逃出覆层的光，因而减少通道之间的光学串扰。粘结材料将使用砂轮切割机、激光等等被修剪成与型模102的底面齐平。该处理步骤旨在产生将不会挡住颗粒或者其它污染物并且能够用标准的纤维连接器清洁材料清洁的连续的、无间隙的表面。

夹114此刻附接到型模102并且装配完成。

Claims

1. 一种光纤连接器，包括：

具有曲面的型模，其中所述曲面的第一端部平行于所述型模的底面，并且所述曲面在所述第一端部的切线垂直于所述底面；

以并排布置的方式沿着所述型模的曲面定位的第一多个有源光纤，所述第一多个光纤中每一个的梢端邻近所述曲面的第一端部，并且其中所述第一多个有源光纤中每一个的端部被剥光到覆层，并且其中所述第一多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，由此以等于所述覆层的外径的距离将所述第一多个有源光纤的梢端隔开；

在第一侧上具有被配置成与所述型模的曲面配合的内曲面的内罩，其中所述内罩被附接到型模，从而将所述第一多个有源光纤捕获在所述型模的曲面和内罩的内曲面之间。

2. 根据权利要求1所述的光纤连接器，进一步包括：

粘结材料，其定位在所述第一多个有源光纤的梢端处并且被配置成填充所述内罩、所述型模和所述第一多个有源光纤之间的间隙。

3. 根据权利要求1或2所述的光纤连接器，进一步包括：

附接到型模底部的板，其中所述板的顶面邻近所述第一多个有源光纤的梢端，并且其中所述板选自下列组：玻璃板、纤维面板。

4. 根据权利要求1、2或3所述的光纤连接器，进一步包括：

在所述内罩的与所述第一侧相对的第二侧上的外曲面，由此所述外曲面的第一端部邻近，并且平行于所述型模的底面，并且所述外曲面在所述第一端部的切线垂直于所述型模的底面；

以并排布置的方式沿着所述外曲面定位的第二多个有源光纤，所述第二多个有源光纤中每一个的梢端邻近所述型模的底面，并且其中所述第二多个有源光纤中每一个的端部被剥光到覆层，并且其中所述第二多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，因而以等于所述第二多个有源光纤的覆层的外径的距离将所述第二多个有源光纤的梢端隔开，并且其中所述第一多个有源光纤的梢端和所述第二多个有源光纤的梢端之间的间隔由所述内罩在所述外曲面的第一端部和所述内曲面的第一端部之间的厚度、所述第一多个有源光纤的覆层的外径和所述第二多个有源光纤的覆层的外径确定；

具有被配置成与所述内罩的外曲面配合的内曲面的顶罩，其中所述顶罩被附接到所述内罩，从而将所述第二多个有源光纤捕获在所述内罩的外曲面和顶罩的内侧曲面之间。

5. 根据权利要求1、2、3或4所述的光纤连接器，进一步包括：

多个间隔件，其中所述多个间隔件中的一个靠近所述多个有源光纤的梢端被插入在所述多个有源光纤中的每一个之间，其中所述多个有源光纤的梢端中的每一个之间的间隔由所述多个有源光纤的覆层的外径OD以及所述多个间隔件的OD确定，其中所述间隔件选自下列组：剥光到覆层的无源光纤、模制间隔件。

6. 根据所有前述权利要求所述的光纤连接器，进一步包括：

应力释放靴套，其围绕所述多个有源光纤且在所述型模的曲面的第二端部处被捕获在所述型模和所述内罩之间，其中所述第二端部与所述第一端部相对。

7. 根据所有前述权利要求所述的光纤连接器，其中所述型模的曲面使所述第一多个有源光纤弯曲90度。

8. 根据所有前述权利要求所述的光纤连接器，其中所述第一多个有源光纤形成带状光纤缆线。

9. 根据所有前述权利要求所述的光纤连接器，进一步包括：

附接到所述型模的夹，该夹具有用于将所述光纤连接器附接到配合零件的装置。

10. 一种制作光纤连接器的方法，包括：

将第一多个有源光纤中每一个的第一端部剥光到覆层；

以并排布置的方式将所述第一多个有源光纤的第一端部定位在型模的曲面上，由此所述第一多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端邻近，并且垂直于玻璃板的顶面，并且其中所述第一多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，由此以等于所述覆层的外径的距离将所述第一多个有源光纤的梢端隔开；

将内罩附接到所述型模，由此所述第一多个有源光纤被捕获在所述型模的曲面和所述内罩之间；

将粘结材料注入到所述第一多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端之间的间隙。

11. 根据权利要求10所述的制作光纤连接器的方法，进一步包括：

将第二多个有源光纤中每一个的第一端部剥光到覆层；

以并排布置的方式将所述第二多个有源光纤的第一端部定位在所述内罩上的外曲面上，由此所述第二多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端邻近，并且垂直于所述玻璃板的顶面，并且其中所述第二多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，由此以等于所述第二多个有源光纤的覆层的外径的距离将所述第二多个有源光纤的梢端隔开；

将顶罩附接到所述内罩，由此所述第二多个有源光纤被捕获在所述内罩的外曲面和所述顶罩之间；

将粘结材料注入到所述第二多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端之间的间隙。

12. 一种制作光纤连接器的方法，包括：

将第一多个有源光纤中每一个的第一端部剥光到覆层；

以并排布置的方式将所述第一多个有源光纤的第一端部定位在型模的曲面上，由此所述第一多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端邻近，并且垂直于型模的底面，并且其中所述第一多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，由此以等于所述覆层的外径的距离将所述第一多个有源光纤的梢端隔开；

将粘结材料注入到所述第一多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端之间的间隙；

将光学透明粘结材料修剪成与所述型模的底面齐平且平行。

13. 根据权利要求12所述的制作光纤连接器的方法，进一步包括：

将第二多个有源光纤中每一个的第一端部剥光到覆层；

以并排布置的方式将第二多个光纤的第一端部定位在所述内罩上的外曲面上，由此所述第二多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端邻近，并且垂直于所述型模的底面，并且其中所述第一多个有源光纤中每一个的覆层接触相邻有源光纤的覆层，由此以等于所述覆层的外径的距离将所述第一多个有源光纤的梢端隔开；

将粘结材料注入到所述第二多个有源光纤的第一端部中每一个的梢端之间的间隙；

将光学透明粘结材料修剪成与所述型模的底面齐平且平行。

14. 根据权利要求10、11、12或13所述的制作光纤连接器的方法，进一步包括：

靠近所述多个有源光纤的梢端，将剥光到覆层的多个无源光纤间隔件插入在所述多个有源光纤中的每一个之间，其中所述多个有源光纤中的每一个之间的间隔由所述多个有源光纤的覆层的外径（OD）和所述多个无源光纤间隔件的OD确定。

15. 根据权利要求10、11、12、13或14所述的制作光纤连接器的方法，其中所述型模的曲面使所述第一多个有源光纤弯曲90度。