CN102636845B

CN102636845B - 具有对准销通道的套管

Info

Publication number: CN102636845B
Application number: CN201210024861.4A
Authority: CN
Inventors: M.P.J.布伊杰斯; J.A.M.杜伊斯; J.W.里特维尔德; A.B.G.波尔哈尔; P.施耐德; J.G.M.沃斯; J.艾伦巴斯
Original assignee: Tyco Electronics Nederland BV
Current assignee: TE Connectivity Nederland BV
Priority date: 2011-02-09
Filing date: 2012-02-06
Publication date: 2016-08-17
Anticipated expiration: 2032-02-06
Also published as: CN102636845A; US20120201499A1; EP2487516A1; US8585300B2

Abstract

本发明提供了一种光学套管以及具有这种光学套管的光学连接器。所述光学套管包括：(a)限定端面的主体；(b)从所述端面延伸穿过所述主体的一个或更多的通道，每个所述通道适于接收光纤；和(c)限定在所述端面中的第一对准销通道和第二对准销通道，每个所述对准销通道具有中心点，所述中心点沿着第一轴线配置，所述第一对准销通道具有基本上与对准销的横截面相同的第一横截面并且适于接收所述对准销，所述第二对准销通道具有沿着所述第一轴线延长的第二横截面。

Description

具有对准销通道的套管

技术领域

本发明大体上涉及一种用于光学连接器的套管(ferrule)，并且更具体地，涉及MT套管。

背景技术

光纤连接器是几乎所有光纤通信系统的基本零件。例如，这样的连接器用于将光纤的段连结到一起，以将光纤连接至诸如辐射源、检测器和重发器的有源装置，以及将光纤连结至诸如交换器(switch)、多路复用器(multiplexer)和衰减器的无源装置。

一般的光纤连接器包括外壳和外壳内的套管组件。套管组件包括具有容纳光纤的一个或更多的光纤通道的套管，和固定在每个通道中的光纤，其中光纤的端部被呈现以通过套管进行光学耦合。外壳设计成接合具有光学路径的“配合结构”，其中光纤在配合过程中光学地耦合至该光学路径。配合结构可以是另一个连接器或如以上提及的有源装置或无源装置。光学路径可以是例如套管中的光纤、基板中的波导、透镜、或光学透明的物质。光纤连接器的主要功能是保持光纤端部，使得光纤的芯与配合结构的光路轴线向和横向对准。这样，来自光纤的光光学地耦合至光路。如果配合光纤的芯没有精确地对准，那么光学耦合将衰减。

这里特别关注的是具有对准特征的套管，例如，图2所示的可机械转换的(mechanically transferrable，MT)套管200。MT套管200通常用于多光纤应用并因此具有光纤通道202的行201，其特征在于限定在套管的正面的每个端部处的对准销通道203和204。对准销(未示出)插入配合套管的对准销通道使得套管精确定向地配合，由此确保保持在配合套管中的光纤的芯被对准。

为了确保准确对准，定位对准销通道以使角错位(misalignment)最小。具体地，参照图2，对准销通道203、204分别具有沿着轴线205对准的中心203a、204a。该轴线尽可能精密地与光纤通道203的行201平行非常重要。(图2所示的套管200中，行与轴线205重合，虽然在多行的MT套管中不是这种情形)。轴线205平行于行201是确保配合套管的光纤的芯对准的重要参数。通过比较，如果对准销通道204’如所示(大大夸大)沿着y轴线偏移，连结中心203a和204a的轴线205’与行201之间形成了角度α。这个角度α在这里称为角错位。

随着MT套管的使用的逐渐发展，用于MT套管的角错位的公差变得更加严格。初始MT套管作为多模(multi-mode)套管被引入。多模光纤具有相对较大的大约50微米的芯直径，因此配合套管的芯的对准相比单模应用较简单。此外，因为多模应用通常为短距离应用，所以可以容忍相对较大的例如大约1dB的损失。因此，多模套管的公差相对较松，允许大约1度的角错位。

随着MT套管的逐渐发展并应用到单模应用，角公差被减小。具体地，单模光纤具有相对较窄的大约9微米的芯。因而，单模光纤的任何错位将引起显著的衰减。此外，给定的一般使用单模光纤应用的长范围应用，能够容忍非常小的例如小于0.2dB的损失。因此，MT套管为了适应这个低损失需要，单模MT连接器的角错位公差为大约0.5度。这显著地小于多模应用。此外，在某些“低损失”单模应用中，这个角错位进一步限制到仅0.2度。

尽管单模MT套管具有苛刻的角错位公差和其它严格的公差，申请人还是发现了有关其性能的几个问题。具体地，配合的单模MT套管的性能可重复性变化相当大。例如，在配合的单模MT套管中的具体光学耦合在一个情形中可以是令人满意的，然而当套管重新配合时，其性能可能下降相当大。此外，申请人还发现光纤之间的光学耦合性能在单模MT套管的热循环过程中变化相当大。例如，参照图5，给定的光学耦合的衰减量随着60℃和-10℃之间的温度循环变化。此外，申请人发现了初始温度循环过程中的衰减的初始跳跃。光学耦合的性能再也没有从该初始跳跃中恢复过来，即使在温度降低后。

因此，所需要的是在重复的配合循环和热循环期间提供一致的光学性能的适用于单模应用的MT套管。本发明满足了这个需求以及其它需求。

发明内容

本发明提供了一种套管，其具有通过消除对准引导销之间的应力而改善的光学性能。具体地，申请人发现对准销之间的距离的较小公差(close tolerance)在配合过程中经常引起配合套管和对准销之间的干涉。由于施加力以配合套管，所以对准销和对准销周围的套管发生变形从而在配合的套管中产生了应力。这个变形和应力反过来影响了套管的对准，最终影响了光纤的芯的对准。在芯直径仅为9微米的单模应用中这尤其成问题。因此即使配合光纤的芯相对于彼此的稍微移动也将引起显著的损失。此外，根据套管是如何配合的以及应力集中在哪个地方，沿着套管端面的不同光纤将受到不同的影响。因此，光纤中的光学性能将在套管每次配合时变化。此外，因为销和套管上有应力，所以在温度循环过程中，当它们的模量改变时，应力实际上导致销/套管相对于彼此移动，由此进一步影响了光学性能。这在图5中在初始温度循环过程中衰减的剧烈改变中可以得到印证。

为了解决这个问题，申请人认识到MT套管的某些公差可以放松以避免应力，且不损害光学性能。具体地，申请人认识到对准销通道之间的较小公差(例如MT MPO套管中4.6±0.003mm)不是必须的。更确切地说，用于光纤的芯的对准所需要的不外乎是能够对齐(register)光纤通道的单个对准销通道，和防止套管角错位的第二对准销通道。因而，本发明的套管具有围绕对准销在两个尺寸上的公差较小的一个对准销通道，由此提供了在套管端面上的精确定位，光纤通道能够抵靠该套管端面对齐。另一个对准销通道仅在一个尺寸上具有较小公差以防止套管的角错位。另一个尺寸维持宽松以允许对准销移动并由此避免应力。

这个方法具有很多优点。首先，如上所述，它减小了对准销之间的应力并由此改善了配合套管的光学性能的可重复性。此外，可以期望的是，由于仅有一个对准销用于对齐光纤通道，所以将长期改善通道与这个对准销通道的对齐。另一个好处是因为仅有一个对准销通道需要在两个尺寸上精密公尺配合，所以简化了模制过程。另外其它的优点根据本公开对本领域技术人员是显而易见的。

因此，本发明的一个方面是一种套管，其具有一个公差较小的对准销通道和另一个公差宽松的对准销通道，其中所述另一个对准销通道允许对准销在其中移动。在一个实施例中，该套管包括：(a)限定端面的主体；(b)从所述端面延伸穿过所述主体的一个或更多的通道，每个所述通道适于接收光纤；和(c)限定在所述端面中的第一对准销通道和第二对准销通道，每个所述对准销通道具有中心点，所述中心点沿着第一轴线配置，所述第一对准销通道具有基本上与对准销的横截面相同的第一横截面并且适于接收所述对准销，所述第二对准销通道具有沿着所述第一轴线延长(elongate)的第二横截面。

本发明的另一个方面是包括上述套管的连接器。在一个实施例中，该连接器包括：(a)套管，其至少包括：(i)限定端面的主体；(ii)从所述端面延伸穿过所述主体的一个或更多的通道，每个所述通道适于接收光纤；和(iii)限定在所述端面中的第一对准销通道和第二对准销通道，每个所述对准销通道具有中心点，所述中心点沿着第一轴线配置，所述第一对准销通道具有基本上与对准销的横截面相同的第一横截面并且适于接收所述对准销，所述第二对准销通道具有沿着所述第一轴线延长的第二横截面；(b)一个或更多的光纤，每个光纤配置在所述一个或更多的通道中的一个中；和(c)用于保持所述套管的外壳。

附图说明

图1示出了本发明的套管的一个实施例的套管的正视图的示意图。

图2示出了现有技术的MT套管。

图3示出了本发明的MT套管，其中对准销配置在套管中并且处于准备配合的位置。

图4示出了包括图1的套管的MPO连接器。

图5示出了作为热循环的函数的衰减的图表。

具体实施方式

参照图1，示出了本发明的套管100的一个实施例。套管100包括限定端面102的主体101。一个或更多的通道103从端面102延伸穿过主体101。每个通道103适于接收光纤(未示出)。套管主体还限定了第一和第二对准销通道104、105。每个对准销通道具有沿着第一轴线106(虚线)配置的中心点104a、105a。第一对准销通道104具有与对准销310(见图3)的横截面基本上相同的第一横截面，并且适于接收对准销。第二对准销通道105具有沿着第一轴线106延长的第二横截面。以下详细并且相对于替代实施例考虑了每个要素。

套管的主体101用来限定光纤通道103和对准销通道104、105，并适合用于收纳在已知的连接器中，例如MPO、MT-RJ、或Lightray连接器(以下描述)。通常地，MT套管由聚合材料制成，聚合材料例如为高玻璃填充的聚苯硫醚(polyphenylene sulfide，PPS)。然而，应当理解的是，本发明不限于MT套管本身，而是能够通过具有对准销通道的任意套管实施。因此，本发明的套管可以由替代材料生产，替代材料例如为陶瓷(例如氧化锆)或金属(例如不锈钢、镍-银、钛)。此外，虽然MT套管一般模制而成，然而本发明的套管可以使用包括模制和机械加工的任何已知方法制造。

光纤通道103限定在套管中以可靠地保持裸光纤。应当理解的是，这里广泛使用术语“通道”描述用于保持光纤的钻孔(bore hole)、V形槽、或其它已知结构。如何形成这样的光纤通道以及其所需要的公差在现有技术中是众所周知的。尽管不是必须地，然而一般地，光纤通道103配置在套管端面上的对准销通道104、105之间。尽管MT套管一般包括多于一个的光纤通道，然而应当理解的是，本申请不限于多通道的MT套管，也能够使用于单个的光纤通道。在一个实施例中，如图1所示，套管包括平行于套管的第一轴线106排列成一个或更多的行107的两个或更多的光纤通道。尽管图1仅示出了光纤通道103的单个行107，然而应当理解的是，本发明不限于单行的光纤通道，而是可以包括两行或更多行的光纤通道。例如，本发明可以实施为包括6行、每行中12个光纤的72-光纤套管。

对准销通道104、105用于接收对准销以将两个配合套管对准。应当理解，这里广泛使用的术语“销通道”意指保持对准销的任意通道，包括例如钻孔、V形槽、U形槽或其它已知结构。对准销的使用是众所周知的，并且它们在MT套管中的公差有非常多的记载，因此这里将不再对它们进行详细描述。

在本发明的一个实施例中，第一对准销通道104与传统的MT类型的套管的对准通道基本上相同，并构造成接收对准销。例如，对准销可以具有圆形的横截面和0.6985±0.0005mm的直径，并且对准销通道可以具有0.7±0.001mm的直径。通常，对准销通道仅大于对准销1-2微米以确保配合套管能够使用对准销作为基准点以对齐其它的关键特征，具体地，光纤通道。

第二对准销通道105偏离传统的MT类型的套管。具体地，第二对准销通道105沿着第一轴线106延长使得对准销能够在第二对准销通道内沿着第一轴线移动。如以上提及的，这样的布置消除了套管配合时对准销之间的应力。

尽管对准销能够在第二对准销通道内沿着第一轴线(即x轴线)移动，然而对准销不能在垂直方向上(即y轴线)移动，或者对准销在垂直方向上的公差较小。因此，在一个实施例中，第一和第二对准销通道在y轴线方向上的尺寸基本上相同。通过限制这个尺寸并且确保对准销通道的中心线平行于光纤通道，对准销之间的角错位具有较小公差。

根据本申请第一和第二对准销通道的构造能够变化。例如，如图1所示，第一对准销通道具有圆形的横截面以与对准销的横截面相匹配，同时第二对准销通道为椭圆形并因而沿着第一轴线延长。尽管描述了圆形和椭圆形的销通道，应当理解的是，本发明不限于这些构造。例如，第一对准销通道可以构造成具有多边形的横截面，例如三角形(如V形槽作为对准销通道的情形)、四边形或八边形。同样地，除了椭圆形状，第二对准销通道可以是沿着单个轴线延长的任何形状，包括延长的多边形例如狭槽(slot)(延长的四边形)、梯形(延长的三角形)，或延长的八边形。虽然对于实施本发明不是必须的，然而通常为了模制的目的，优选地使用圆边。

本发明的套管能够用于使用MT套管的任何已知连接器。参照图3，示出了配合套管301、302的相反的透视图。在这个实施例中，套管302包括销保持器303，销保持器303具有从其突出的两个完全相同的对准销3 10。对准销310插入套管302的后部并且销保持器相对于对准销向前推，使得对准销从套管302的端面304突出。配合套管301的对准销通道现在可以接收对准销310以将两个套管对准。销保持器303以及其与套管的互相接合是众所周知的。

使用MT套管的一般连接器包括例如MPO连接器、MP连接器、MT-RJ连接器、Lightray连接器(Tyco Electronics Corporation，Harrisburg，PA)。参照图4，MPO连接器400示出为包括本发明的套管401。该MPO具有用于保持套管的外壳402，外壳402适于连接到适配器(未示出)。由于这个外壳的细节在现有技术中是已知的，因而这里没有描述。

Claims

1.构造成彼此配合的光学套管，包括第一光学套管(302)和第二光学套管(301)，在所述第一光学套管中彼此相距固定距离地设置有第一和第二对准销，所述第二光学套管具有：

限定了端面(102)的主体(101)；

从所述端面延伸穿过所述主体(101)的一个或更多的通道(103)，每个所述通道适于接收光纤；和

限定在所述端面(102)中的第一对准销通道和第二对准销通道(104，105)，每个所述对准销通道具有中心点，所述中心点(104a，105a)沿着第一轴线(106)配置，所述第一对准销通道(104)具有基本上与第一对准销(310)的横截面相同的第一横截面并且适于接收所述第一对准销，所述第二对准销通道(105)适于接收所述第二对准销并且具有沿着所述第一轴线(106)延长的第二横截面，使得所述第二对准销能够沿着所述第一轴线在所述第二对准销通道中移动以释放所述第一和第二对准销之间的应力。

2.根据权利要求1的光学套管，其中，所述第一横截面具有垂直于所述第一轴线(106)的y尺寸，并且其中所述第二横截面具有基本上相同的y尺寸。

3.根据权利要求1的光学套管，其中，所述第一横截面为圆形，并且所述第二横截面为椭圆形或狭槽。

4.根据权利要求1的光学套管，其中，所述一个或更多的通道包括平行于所述第一轴线(106)排列的两个或更多的通道(107)。

5.根据权利要求4的光学套管，其中，所述光学套管为MT类型的套管。

6.一种光学连接器，包括：

如权利要求1所述的光学套管；

一个或更多的光纤，每个所述光纤配置在所述一个或更多的通道(103)中的一个通道中；和

用于保持其中设置有所述一个或更多光纤的所述光学套管的外壳(402)。

7.根据权利要求6的光学连接器，其中，所述第一横截面具有垂直于所述第一轴线(106)的y尺寸，并且其中所述第二横截面具有基本上相同的y尺寸。

8.根据权利要求6的光学连接器，其中，所述第一横截面为圆形，并且所述第二横截面为椭圆形或狭槽。

9.根据权利要求6的光学连接器，进一步包括销保持器(303)，所述销保持器(303)配置在所述第一光学套管后面并且包括两个对准销(310)，所述对准销(310)穿过所述第一对准销通道和第二对准销通道(104，105)，并且突出超出所述端面(102)。

10.根据权利要求6的光学连接器，其中，所述一个或更多的通道包括平行于所述第一轴线(106)排列的两个或更多的通道。

11.根据权利要求10的光学连接器，其中，所述光学套管为MT套管。

12.根据权利要求11的光学连接器，其中，所述连接器为MPO类型、Lightray MPX类型或MT-RJ类型中的一种。