CN1026034C - 光纤连接装置 - Google Patents

Abstract

一种光纤连接装置(20)，包括具有穿过其中并偏心于其纵轴的通路的圆柱形毛细管件(24)。毛细管件上有切口(86)，以使以凹槽(88)形式存在的一部分通路沿切口所成平面(87)沿伸，毛细管件安在机座(22)中，机座的材料和构造可在切口反面产生透镜效果，以对凹槽中的光纤端部进行目视检查。弹性夹紧件(26)被安在机座上，在第一种位置时它与凹槽隔开以使光纤端部插入凹槽。夹紧件可移到第二种位置，此时它被固定在机座上，使其至少在平面的一部分上与光纤端部接触，以使光纤端部彼此紧固对准。

Description

本发明涉及一种光纤连接装置。

光纤连接器和光纤连接装置，是几乎所有光纤通讯系统的重要组成部分。例如光纤连接器或光纤连接装置可被用来将许多段光纤接成更长的长度， 或者被用来将光纤连接在主动器件如辐射源、探测器或转发器上，或将光纤连接在被动器件如开关或衰减器上。考虑到多模光纤的芯径为50微米而单模光纤的芯径为8微米，所以连接或者拼接都是一项困难的工作。在美国专利US4850670和US4545644中公开了一种光纤连接器。

在已有技术中单模光纤连接的典型作法是包括光纤端面的有效对准。已有技术采用的方法包括让一根光纤的端部相对于另一根光纤的端部移动，一般是借助精密平台使其相对移动，直到能观测到穿过其间的间隙有最大的能量耦合为止，例如可以借助远处的探测器进行观测。不难理解，象这样的作业过程既难于在现场进行，又要求高度熟练的人员。

玻璃拉制的或者其它套箍型的光纤连接器和光纤连接装置，通常能够提供低成本、简便、低损耗的单模连接以及环境稳定性和适用性。由于具备这样一些优点，因此包含有由玻璃或其它材料拉制的毛细管的连接器或连接装置，具有相当大的重要性。

虽然已有一些光纤连接装置的商品，然而对于可靠的光纤连接装置的寻求仍在继续。所寻求的连接装置是比较简单且易于现场安装的、坚固并具有满意的温度回旋性能的装置。而且所寻求的连接装置，还应当是能够提供具有足够低的损耗的连接而无需昂贵的精密对准设备的装置。进一步说，人们一直希望能够得到费用较低的通用光纤连接装置。此外，已有技术中许多器件实现的连接，经常要使用须作固化处理的粘合材料或胶。因而符合要求而并不使用须固化的材料的机械连接，大概是最为需要的。

新近发展起来的光纤连接装置是一种被描述为劈开、装套管和脱离的光纤连接装置。在该装置中，连接光纤的端部被安置在毛细管中，其中央部分外露。在此毛细管的中央，有一个弹性的金属件折叠在被连接的光纤端部之上，以使被连接的端部彼此保持啮合。

人们还希望所寻求的光纤连接装置能有另外一个性能。鉴于被连接的传输介质的尺寸太小，则能够对光纤被连接的端部进行检查而不需用昂贵的设备，应该是最为理想的。具有这种性能的光纤连接装置，在已有技术中看来是不能获得的。

低成本的机械结构的、不包含须固化处理的材料而又能对于光纤的被连接端部进行检查的光纤连接装置，正是人们所希望的，而且看上去又是已有技术所不能达到的。人们所寻求的光纤连接装置，应当是一种结构极简单的、且能够提供可靠而又比较低的损耗以及比较低的反射损耗的拼接连接的光纤连接装置。

使用本发明所述的光纤连接装置，就能够克服已有技术存在的上述问题。本发明所述的光纤连接装置，包括一个在下面被称为毛细管的管形件，该毛细管有一条纵向的中心轴线以及一个用来固定被连接光纤的端部的穿过其中的通路。此毛细管有一个切口，而在该处构成了沿此切口形成的平面沿伸的通路的凹槽部分。通路是在平行于纵向中心轴线的方向上形成的。在最佳实施例中，该通路是偏心于纵轴线而形成的，且切口是在该通路的轴线与毛细管最邻近的外圆周表面之间形成的。

而且，此光纤连接装置还包括储能机构，适合于相对毛细管设置在敞开的位置。在此位置时，储能机构同配置在凹槽中的光纤端部隔开，而凹槽是沿由切口形成的平面沿伸的。此储能机构也可以运动到闭合的第二种位置，这时它被固定同配置在朝向由切口形成的平面的凹槽中的光纤端部夹紧啮合。

进一步说来，此光纤连接装置还包括一个固定该毛细管用的机座。此机座具有能同储能机构的一部分相配合的部分，以便将储能机构固定在同光纤的端部夹紧啮合的状态。

在最佳实施例中，此储能机构包括一个弹性夹紧件，它有能同该机座的侧部相啮合的侧部。弹性夹紧件的内面配有柔性材料。当弹性夹紧件运动到闭合位置时，此柔性材料便与光纤的外露端部压紧接合。此弹性夹紧件能够有效地防止光纤的外露端部受到破坏。

比较有利的作法是由透明材料制作机座，而且机座的底面是圆弧形的。被固定住的毛细管和透明的机座之间的界面的折射率相匹配，便于从圆弧形的机座部分与毛细管的协同作用中产生透镜效果，在最佳实施例中的毛细管是圆柱形的。由于采用这种结构，操作人员通过观察机座的底面就可以检查拼接连接的情况。

图1为本发明的光纤连接装置的部件分解透视 图，它包括机座、带切口的毛细管和弹性夹紧件;

图2为图1中弹性夹紧件的端面图;

图3为图1所示光纤连接装置当弹性夹紧件成敞开位置时的透视图;

图4为图3所示组件的局部剖视图;

图5为图3所示的光纤连接装置在弹性夹紧件处于敞开位置时的截面图;

图6为图1所示的光纤连接装置在弹性夹紧件成闭合位置时的透视图;以及

图7为图6所示的光纤连接装置当弹性夹紧件处在闭合位置时的截面图。

参见图1，这里概括地以数字20表示光纤连接装置。此光纤连接装置包括以数字22表示的机座、以数字24表示的毛细管以及以数字26表示的夹紧件（也可以参见图2及图3）。此光纤连接装置适合于在两根光纤30-30之间提供拼接连接（参见图4）。

使两根光纤30-30的端部32-32固定成对接关系，以便在其间提供拼接连接。众所周知，光纤30-30中的每一根均包括玻璃芯及玻璃包层。为了保护光纤，一般均用一层或多层涂层涂覆在包层外围。

再参见图1，由图中可以看出，机座22是一个细长的、并且包括相对的两个端部42-42以及位于其间的中心部44的构件。机座22是由透明塑料制作的，在最佳实施例中则为聚砜。机座的端部42-42中的每一个，都包括两个侧面46-46、一个端面47、一个顶面48及一个底面49。如图1所示，顶面48只是沿着侧面46-46的一部分沿伸，随后的侧面则是从顶面向着中心部44逐渐变窄的（也可参考图3和图4）。每个端面47都包括有适于安放被连接光纤端部的孔51。并不需要让底面49伸至端面47，而是可以象图4中那样代以隔开的方式。

机座22的中心部44沿伸在侧面46-46变窄部分的两个端面53-53之间。此中心部44包括两个侧面54-54及一个底面56。中心部44的侧面54-54同两个端部42-42的侧面46-46成一整体。如图1所示，中心部44带有具有外倾斜表面58的楔形自由纵向刃部57（可参看图5）。外倾斜刃表面58是同图5中竖直表面59相连接的。表面59沿着一部分61切去下部，以便提供一个碰锁部分，它接在图5中也为竖直取向的纵向延伸表面62上面。表面62与凸轮形表面63相接，而凸轮形表面63以其最外端接在另一个竖直表面64上。竖直表面64在另一个切去下部处落在碰锁部分66之上。至少中心部44的底面56具有圆弧部分67（参见图5）。

再参看图4，由图中可以看出，机座22每一端面47上开的孔51，都与朝内的锥形通道71相通。通道71穿越过渡部分73沿伸到端壁74的外表面上。通道71被十字交叉通道76切断，而后者可被用来将折射率匹配介质引进通道71。

如图1所示，由机座22的侧面、底面和顶面以及端壁74-74限定了一个空腔78。该空腔从一端的顶面48与其相邻的变窄侧部之间的交界处，沿伸到相对一端的顶面48与变窄侧部的交界处（参见图4）。

适于安置在机座22内所形成的空腔78中的，是毛细管件24（参见图1、3、4及5）。毛细管件24最好由透明玻璃制作，并且具有穿过其中的通路81。该通路81适合于容纳两条被连接光纤的端部。进一步说，玻璃毛细管件24中通路81的每一个外端部都具有扩口部分83，以便于使光纤30的端部插入此通路。应当看到，纵向延伸的通路81是偏心于毛细管件的纵向中心轴线85而形成的。

毛细管件24上有居中配置的切口86。与这种结构相应，该毛细管件24常被称为切口的毛细管。切口86朝向中心伸展到一定程度，以使大约包括通路81横截面之半的凹槽88能够在切口部分的弦平面87内形成（参见图1和图5）。如图5所示，切口86是从毛细管件24中除去了其纵向中心轴线85不经其延伸的那一部分而形成的。这样一来，在切出切口之后仍被保留的毛细管24部分与凹槽及弦平面是沿着中心轴线时可能提供的强度相比，具有更大的强度。

如图5所示，毛细管件24在其与切口部分径向相对处有一个平台89。当切口的毛细管件24配置在机座22的空腔78中时，平台89则适于与端部42的底部49以及中心部44的底部56相应的内表面95啮合（参见图5）。从图5还可看到，当切口的毛细管件24被固定在机座22内时，其平 面部分87处于中心部44的楔形部分57-57的上方一点。进一步，毛细管件24的切口部分86的长度，与机座22中心部分44的长度一样。

沿着毛细管件24的外缘表面与机座22的端部42-42及中心部侧面零件的拱形内壁90-90之间的玻璃-塑料界面，配置有油脂状的折射率匹配材料。可由聚砜制作的部分67，其半径是这样的：至少中心部的底面能够与毛细管件24的局部为圆形的截面配合，提供透镜效果。因此，在靠近连接处的光纤30-30的端面32-32被放大。这样就使操作人员能够观察机座22的内部，更确切地说是观察拼接连接的区域。但是对于折射率区配材料来说，空气也可能占据界面并对连接的目视检查造成干扰。

夹紧件26（参见图1和图2）适合于跨在毛细管件24的切口部分86，以便维持对接的光纤30-30的外露端部能够互相对准。在最佳实施例中，夹紧件26是象弹性元件一样的储能机构，它是由金属材料制作的，例如由弹簧钢制作。此夹紧件26包括由凹下的中心部分92以及两个侧部93-93构成的夹紧部分91。从每个侧部93的端部向内伸展带齿的部分94。而且夹紧部分91的中心部分内侧具有由柔性材料制作的带状物96。

从制造厂发货的这种光纤连接装置20是以图3、4及5中表示的形式出现的。切口的毛细管件24安置在机座22中的内腔78里，当毛细管件24的平台89与机座22的底部95啮合时，毛细管件每一端的扩口83均与通道71邻接于过渡部分73的出口对准。还可以看出，在作准备的第一个位置时夹紧件被安装在机座上，并以其带齿的部分94-94同机座22上中心部44的切去下部的部分61-61（参见图5）相啮合。在这个位置时，夹紧件26处在准备位置，并以其夹紧部分91跨在平面87上且与其隔开。

在使用光纤连接装置20时，被连接的每根光纤30的端部均被剥去涂层。一般是使每根外径约为125微米的光纤30-30的端部32-32暴露。随后由操作人员将每根光纤30端部的端面劈开。

然后由操作人员将光纤30之一剥离过的端部32插入孔51-51之一，并且将另一根光纤端部插入对面的另一孔中。操作人员通过对每根光纤端部施加外力使其运动，穿过相应的通道71进入毛细管件24中对准用的扩口83中。光纤的剥离是这样完成的，当光纤30被剥离部分的一端与扩口83的内侧端对正时，被劈开的光纤端面基本上处在毛细管件24的横向中心。因此，当两根光纤30-30均已插入时，劈开的端面在毛细管件24的中心通常是彼此紧靠在一起的。

光纤30-30的端部32-32的插入，一般是在有油脂状折射率匹配材料存在的条件下实现的，而这种材料是市场上能够买到的。此折射率匹配材料预先放在毛细管件24的通路81中。而且，可将此折射率匹配材料预先放到十字交叉通道76-76中。光纤端部的插入，必然拖动和推压一些油脂状材料穿过通路81的圆形部分，朝向处在中心的通路所成的半圆形凹槽部分88以及毛细管件24的切口部分86。

随着光纤的端部32-32被插入使劈开的端面紧靠在一起且夹紧件26处在准备位置，此光纤连接装置便为最后工序作好了准备。操作人员使夹紧件26移动至夹紧的第二种位置，如图6和7所示。当操作人员向下将力施加在夹紧件26上时（如图5所示），带齿的部分94-94将沿着竖直表面62-62向下滑动，然后沿着凸轮形部分63-63朝外张开，直到与竖直表面64-64衔接。进一步的运动，会使带齿部分94-94越过表面64-64的下端并且锁定在碰锁表面66-66上。这样就将夹紧件26固定使其与机座22啮合。

当夹紧件26固定在机座22上时，如图6及图7所示，置于夹紧部分91凹下的中心部分92内侧的由柔性材料制作的带状物96，便同处于平面87上通路81的半圆形部分88中的被剥离的光纤端部相衔接。这样就使光纤被剥离并被对接在一起的端部固定在对准状态，如同从底面穿过机座22切成圆弧的透镜部分67所能看到的那样。

应当理解，前面描述的结构只是简单地说明本发明。本领域的技术人员还可以设计出一些其它结构，而其所体现的是本发明的原理，并将落入本发明的范围之内。

Claims (10)

1、一种光纤连接装置，其特征在于包括：

机座；

安装在所述机座里的毛细管件，它具有一纵向中心轴线，在其末端形成有保持待接光纤端部的通路，该通路平行于所述纵向中心轴线，在所述毛细管件的两端之间开一切口，形成一个平面，该平面在垂直于所述纵向中心轴线的所述毛细管件的横截面中相当于一个弦，在该平面中有一个槽，它与在所述毛细管件末端形成的通路平行并相通，用于保持待接光纤的端部；

安装在所述机座上的夹紧装置，安装时与所述毛细管件的切口相对，在安装的第一位置时，与安置在沿所述平面的凹槽中的光纤端部有一间隔，当它进入第二位置时，其中部的凹下部分压紧位于凹槽中的光纤端部，使之夹紧啮合。

2、如权利要求1所述的光纤连接装置，其特征在于所述机座包括一个安置上述毛细管件的空腔，还包括能同所述夹紧装置啮合以使夹紧装置与光纤端部压紧啮合的机构。

3、如权利要求2所述的光纤连接装置，其特征在于所述机座包括形成在所述凹槽反面的、具有圆弧部分的中心部，它与光纤端部对正，并与上述毛细管件的结构相配合，便于目视检查连接区域。

4、如权利要求1的光纤连接装置，其特征在于所述的毛细管件是圆柱形的，所述通路偏心于所述纵向中心轴，所述切口使在垂直于纵向轴线的横截面上，切口后毛细管件的剩余部分大于横载面的一半，且剩余部分由大于横截面周长之半的圆弧和长度小于毛细管件外径的弦来划定。

5、如权利要求1所述的光纤连接装置，其特征在于所述夹紧装置包括一个U形的弹性夹紧件，它由被一个夹紧部分连在一起的两个侧部构成，其中夹紧部分包括一个凹下的中心部分，当上述弹性夹紧件安装在第二种位置时，它可对毛细管件切口部分中的光纤外露端部施加压力。

6、如权利要求5所述的光纤连接装置，其特征在于弹性夹紧件的每一个侧部均包括一个向内的带齿部分，在将待接光纤的端部插入上述毛细管件时，带齿部分适于同机座的第一个碰锁部分啮合，以便将弹性夹紧件固定在机座上;而所述机座包括凸轮形部分，它形成在机座中部，在将力加在处于第一种位置的弹性夹紧件上时，它可使每个带齿部分沿着上述凸轮形部分之一下滑并向外张开，并朝向第二个碰锁部分移动，随后上述带齿部分同上述第二个碰锁部分锁紧啮合，从而使上述凹下的部分与待接光纤的外露部分夹紧啮合。

7、如权利要求6所述的光纤连接装置，其特征在于弹性夹紧件的中部内侧具有柔性材料，当弹性夹紧件处于第二种位置时，此柔性材料与凹槽中光纤的暴露部分接触。

8、如权利要求7所述的光纤连接装置，其特征在于所述毛细管件中的通路被所述切口切开，上述切口包括一个平面部分，上述通路的一部分凹槽形式沿伸在此平面部分，以便安放待接光纤的外露端部。

9、如权利要求8的光纤连接装置，其特征在于机座的每个端部都包括一个锥形通道，它与机座端壁上的扩口及机座内放置毛细管件的空腔相通。

10、一种被连接的光纤传输介质，包括第一个光纤传输介质和第二个光纤传输介质，第二个光纤传输介质的端部被对接在第一个光纤传输介质的端部，所述被连接的光纤传输介质的特征在于一个光纤连接装置，它包括：

机座;

安装在所述机座里的毛细管件，它具有一纵向中心轴线，在其末端形成有保持待接光纤端部的通路，该通路平行于所述纵向中心轴线，在所述毛细管件的两端之间开一切口，形成一个平面，该平面在垂直于所述纵向中心轴线的所述毛细管件的横截面中相当于一个弦，在该平面中有一个槽，它与在所述毛细管件末端形成的通路平行并相通，用于保持待接光纤的端部;

安装在所述机座上的夹紧装置，安装时与所述毛细管件的切口相对，在安装的第一位置时，与安置在沿所述平面的凹槽中的光纤端部有一间隔，当它进入第二位置时，其中部的凹下部分压紧位于凹槽中的光纤端部，使之夹紧啮合。

Images