CN102792202A - 具有可平移套管的光纤接口装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于进行光学连接或光学连接及与电气连接的光纤套管（10，20），与使用所述套管的插座光纤接口装置和插头光纤接口装置（60，70）和使用所述光纤接口装置的电缆总成（6，7）。光纤套管支撑光学路径（14）并具有前端（12F，22F），所述前端（12F，22F）具有促进相对较高数目的插/拔次数的插配几何结构。套管在壳体（62e，72e）内是可平移的。当光纤接口装置未插配和插配时，弹性部件（75）分别向套管提供前偏位置和后偏位置。

Description

具有可平移套管的光纤接口装置

优先权请求 

本申请案根据专利法请求2010年3月19日申请的题为“Ferrules with complementary mating geometry and related fiber optic interface devices”的第61/315,418号美国临时申请案的优先权的权利。 

技术领域

本公开案是针对其中通过在一个或两个插配组件（例如，插头、接头和光纤接口装置）中包括可伸缩元件来实现便于清洁的任何光学接口。更具体地，本公开案是针对具有互补插配几何结构的光纤接口装置，包括具有光学连接能力或电气连接能力及光学连接能力的光纤接口装置，其中光纤接口装置套管是可平移的。 

背景技术

光纤越来越多地用于各种应用，包括（但不限于）宽带语音、视频和数据传输。由于消费类装置逐步使用更多的带宽，用于这些装置的光纤接口装置将可能为了增加的带宽摒弃电气连接而使用光学连接。通常来说，用于电信网络的传统光纤接口装置等并不适用于消费类电子装置。 

举例来说，与消费类电子装置及消费类电子装置的接口相比，传统光纤接口装置相对较大。另外，传统光纤接口装置谨慎地部署到相对干净的环境中及/或在连接前由技术人员清洗。进一步，尽管光纤接口装置可重配置（即，适用于插/拔），但并不希望有相对较大的插拔次数。相反，传统的光纤接口装置是高精密度的连接器，设计用来减少光学网络中的插配光纤接口装置之间的插入损耗的。 

另一方面，预期消费类电子装置在一般操作期间具有相对较大的插/拔次数。消费类电子装置将在常遭遇尘土、灰尘和其它碎屑的众多环境中作业。进一步，消费类电子装置通常对进行连接有大小和空间限制。因此，有待解决对 适用于消费类电子装置的光纤接口装置的需求。 

发明内容

本公开案是针对具有套紧光纤插头、接头、互连件的光纤接口或具有可平移的套管的光纤接口装置。更具体地，本公开案是针对具有互补插配几何结构的套紧光纤接口装置，包括具有电气连接能力和光学连接能力的光纤接口装置，其中光纤接口装置套管是可平移的，以使得光纤接口装置套管可处于缩回（后偏）位置或未缩回（前偏）位置。未缩回位置允许容易地清洗套管的前端，而缩回位置用以减少套管前端受到环境污染物（例如尘土、碎屑、灰尘、液体等）污染的可能性。 

一个公开的实施例是针对具有主体和插配几何结构的第一光纤套管，所述主体具有多个光学路径，所述插配几何结构具有以单片形式形成在主体中的至少一个插槽。第一光纤套管的插槽允许相对较多的插/拔次数而不产生额外的磨损和碎屑，从而使得所述插槽适用于消费类电子装置等等。 

本公开案也是针对光纤接口装置和使用第一光纤套管的电缆总成。 

另一个实施例是针对具有与第一光纤套管互补的插配几何结构的第二光纤套管。第二光纤套管包括具有多个光学路径的主体和插配几何结构，所述插配几何结构具有以单片形式形成在主体中的至少一个导引销和放置在光纤套管后部的至少一个弹簧保持构件。第二光纤套管减少光纤接口装置所需的零件的数目并允许快速简易的组装。 

本公开案也是针对光纤接口装置和使用光纤套管的电缆总成。本公开案可包括可伸缩的对准结构，例如，可伸缩销。 

本公开案的一方面包括具有套管主体的光纤接口装置，所述套管主体具有通过一或多个光学路径连接的前端和后端，所述一或多个光学路径配置为分别可操作地支撑一或多个光波导。所述装置还包括分别由一或多个光学路径支撑的一或多个光波导。装置具有壳体，所述壳体具有前端和后端及内部，套管主体可平移地支撑在所述内部中。内部具有邻近套管主体的存放区域，所述存放区域配置为宽松地存放一或多个光波导的一或多个多余部分。装置还包括至少一个弹性部件，所述至少一个弹性部件相对于套管可操作地配置为在光纤接口装置未插配时提供套管的前偏位置并在光纤接口装置插配时提供套管的后偏 位置。 

在各种实例中，本文所描述的光纤连接配置为以合理大小的力来插和拔，例如，用25gf到1,500gf之间的克力，且更优选为500gf到1,000gf之间的克力。 

将在以下具体实施方式中阐述另外的特征及优点，且特征及优点在某种程度上将根据描述而易于对本领域技术人员显而易见，或通过实践本文所述的实施例将了解所述特征及优点，本文所述的实施例包括以下具体实施方式、权利要求书以及附随图式。 

应了解，前述总体描述及以下详细描述呈现实施例，意在提供用于了解权利要求书的本质及特性的综述或框架。包括附随图式以提供对本公开案的进一步了解，且附随图式被并入且构成本说明书的一部分。图式说明各种实施例并与描述一起用以解释原则和操作。 

附图说明

图1A为具有第一光纤套管的近距视图的光纤接口装置的等距端视图，所述第一光纤套管具有用于与图2和图3所示的光纤套管插配的互补插配几何结构； 

图1B为图1A的套管和图2的套管的插配几何结构协作的示意图； 

图2和图3分别为第二光纤套管的前等距视图和后等距视图，所述第二光纤套管具有适用于与图1的第一套管插配的插配几何结构； 

图4和图5分别为使用另一类型的互补插配光纤套管的插配光纤接口的等距正视图和分解图，所述互补插配光纤套管具有与图1到图3所示的光纤套管类似的插配几何结构； 

图6和图7为分别图示示例性插座光纤接口装置和插头光纤接口装置的等距正视图，所述示例性插座光纤接口装置和插头光纤接口装置分别使用图1A、图2和图3所图示的第一示例性套管和第二示例性套管并形成电缆总成的一部分； 

图8为图7的插头光纤接口装置的前端等距视图与图示插头光纤接口装置细节的近距视图； 

图9为图7和图8的移除了护罩的插头光纤接口装置的等距正视图与图示 插头光纤接口装置细节的近距视图； 

图10为图6的插座的等距后正视图，所述等距后正视图图示电气连接； 

图11为具有根据本文所公开概念的凹形插配几何结构和凸形插配几何结构的另一光纤套管的等距端视图； 

图12为图示插配几何结构不同形状的示意图； 

图13为示例性手持消费类电子装置的俯视等距视图，示例性插头光纤接口装置可操作地连接到所述示例性手持消费类电子装置； 

图14类似于图13，且图14图示与消费类电子装置断开连接的插头光纤接口装置，所述消费类电子装置包括处于消费类电子装置内的插座光纤接口装置； 

图15和图16为图14的示例性插座光纤接口装置和插头光纤装置各自的前视图； 

图17为在正处于插配过程的示例性基于USB的插座光纤接口装置和插头光纤接口装置的剖视、等距正视图，其中为了便于说明仅图示插头光纤接口装置的插头套管； 

图18为图17的插座套管和插头套管的近距视图，其中插座光纤接口装置和插头光纤接口装置处于插配状态； 

图19和图20分别为处于未缩回状态和缩回状态的插座光纤接口装置的套管导引件和套管的近距视图、剖视等距正视图； 

图21为插配的插座光纤接口装置和插头光纤接口装置的部分的近距横截面图，图示当插座光纤接口装置和插头光纤接口装置插配时，支撑在各自的光学路径中的梯度折射率（GRIN）透镜元件分隔一小间隙的实例； 

图22类似于图17，且图22图示基于USB的插座光纤接口装置的另一示例性实施例； 

图23图示了图22的与插头光纤接口装置啮合的插座光纤接口装置； 

图24A到图24C为插座光纤接口装置和插头光纤接口装置的俯视等距视图，图示插座插头插配操作的不同阶段； 

图25为示例性插头的等距前正视图，图示了包括经配置以减轻污染的凹槽的示例性导引销配置； 

图26为图25的插头的插头套管的部分横截面近距视图，图示导引销和周 围的沟槽； 

图27A和图27B为具有可延伸销的示例性插头的等距前正视图，其中图27A图示缩回的销位置且图27B图示未缩回的（延伸的）销位置；以及 

图28A和图28B为具有可伸缩导引销的示例性插头70的俯视图，图示两个不同的导引销配置。 

具体实施方式

现详细参阅本公开案的优选实施例，所述优选实施例的实例在随附图式中加以说明。在任何可能之处，相同元件符号用来指代相同组件或部分。

本文所描述的套管、光纤接口装置及/或电缆总成适用于为各种装置进行光学连接或光学连接和电气连接，且尤其非常适用于消费类电子装置。由于相对多次的插拔次数，本公开案的概念有利地允许简单、迅速及经济地连接和断开光纤接口装置。 

在下文的论述中，术语“电子装置”意谓具有电子组件或光学及电子组件和功能性的装置，包括光纤接口装置和相关联的硬件，所述相关联的硬件经配置以接收、传输或传输并接收光学信号且也传递电力。同样，在下文的论述中且在权利要求书中，可交替使用术语“套管”和“套管主体”。具有互补插配几何结构的示例性套管 

图1A、图2和图3为图示第一光纤套管10（图1A）和第二光纤套管20（图2和图3）的实例的等距视图。第一光纤套管10和第二光纤套管20具有互补插配几何结构以在合适的互补结构中使用以制造光纤接口装置，包括（例如）光纤插头、接头、互连件和光纤接口装置。具体地，图1A为第一光纤套管10（下文中称为套管）的等距视图，所述第一光纤套管10为第一光纤接口装置60的一部分。图2和图3为第二套管20的等距视图。如图所示，第一套管10包括具有前端12F的主体12，所述主体12以插配几何结构配置以用于与第二套管20接合并进行光学连接，所述第二套管20具有主体22，所述主体22具有前端22F和后端22R。 

第一套管主体12还包括在套管主体前端12F处的具有末端14E的多个光学路径14。如本文中所使用，“光学路径”意谓允许传输光学信号的套管的 任何合适的结构或组件。举例来说，一或多个光学路径14可能包括光纤孔以用于在光纤孔中收纳及支撑各自的光波导（如光纤、光学透镜（透镜元件））、有源装置（如垂直腔面发射激光器（VCSEL）、光电二极管、光电探测器或其它有源装置），或用于传输或接收光学信号的其它结构或套管的组件或附接到套管的组件。 

第一套管10的插配几何结构包括插槽15，所述插槽15用于在套管插配在一起时收纳第二套管20的导引销25。在此实施例中，第一套管10的插配几何结构还包括第二凹部，如在与互补套管插配时与插槽15协作的孔16。换句话说，插槽15和孔16各自收纳第二套管的各自的导引销25。插槽15和孔16经调整大小并隔开以与第二套管20的导引销25协作。 

如本文中所使用，插槽意谓插配几何结构相对于插配几何结构的互补插配几何结构在穿过插配几何结构的两个中心线的方向（即X轴）上充分地加大，从而允许插槽和插槽的相应插配几何结构（如销）之间的较大对准公差。具有包括一或多个插槽的插配几何结构的套管允许较多次的插拔次数，是因为所述套管不像具有用于产生过盈配合的紧密公差孔和导引销插配几何结构的传统套管那样以相对较多的插拔次数产生高量的碎屑。 

另外，插槽15允许互补插配几何结构（如插配套管的导引销）之间的较大公差。换句话说，第二套管的插配几何结构的公差可具有较大变化，同时仍提供合适的对准及光学性能。 

图1B为第一套管10与第二套管20之间的插配几何结构的示意图。具体地，第一套管10的插配几何结构由阴影区域表示，且第二套管20的插配几何结构由虚线表示。尽管插配几何结构示意性地描绘为圆形或具有圆形端的插槽形状，但任何合适的形状，如正方形、矩形、六边形等，可用于插配几何结构（即插槽、孔及/或销）。如图所示，第一套管10与第二套管20之间的插配几何结构的左侧使用相同形状而具有相对滑动配合，从而产生对准参考基准面。另一方面，第一套管10与第二套管20之间的插配几何结构的右侧不具有相同形状。换句话说，第一套管10的插槽15比第二套管20的插配构件（例如导引销25）大，且因此提供关于左侧插配几何结构与右侧插配几何结构之间的中心线距离L的公差，如图所示。另外，插配几何结构可包括在边缘处的腔室等，以帮助对准及/或减少随着重复配合产生的磨损和碎屑。 

图2和图3图示呈适用于与第一套管10插配的形式的第二套管20的示例性实施例。第二套管20包括具有呈多个孔形式的上述多个光学路径14的主体22，所述多个孔用于收纳和支撑各自的光波导，如光纤40（图2和图3未图示，参见图9）。第二套管20包括具有至少一个导引销25的插配几何结构，所述至少一个导引销25经调整大小并经配置为由第一套管10的插配几何结构收纳，从而对准两个插配套管的光波导。如图所示，导引销25随着第二套管20的主体22以单片形式形成。换句话说，导引销25由相同材料制成并与套管20的主体22集成在一起。 

在所示的实施例中，第二套管20具有两个导引销25，所述两个导引销25在多个光学路径14的相对侧上以单片形式形成在第二套管20的主体中。不同于使用精加工导引销的传统光纤套管，第二套管20的导引销25模制到主体22中、加工或另外以单片形式形成，所述精加工导引销收纳在套管的导引销孔中并用销保持器保持在原位。进一步，套管20的导引销25突出足够距离以啮合第一套管10的插配几何结构（例如插槽15和孔16），从而对准安装在插配的套管10和套管20各自的光学路径14（例如孔）内的光波导（例如光纤40；参见图9）。然而，第一套管10可使用传统类型的套管与互补套管插配，在传统类型的套管中，一或多个传统的导引销收纳在套管的导引销孔中。 

出于众多原因，本文所公开的第一套管10和第二套管20的插配几何结构提供优于传统插配几何结构的优点。传统的插配几何结构使用适合传统套管的导引销孔的专用导引销并通常由于导引销孔间隔的变化而引起导引销和导引销孔之间的过盈配合。这种用于传统套管的过盈配合在经受相对较多次的插拔次数时导致磨损和碎屑。 

另一方面，使用具有至少一个插槽15的第一套管10减少由多次插拔次数产生的磨损和碎屑量。另外，随着第二套管20的主体22以单片形式形成导引销25提供可靠且低成本的解决方案，所述解决方案适用于相对较多的插拔次数，如消费类电子装置所经历的插拔次数。换句话说，插配几何结构是有利的，因为所述插配几何结构允许较多次的插/拔次数，诸如消费类电子装置所特有的插/拔次数。而且，与传统的插配几何结构相比，具有至少一个插槽15的第一套管10的插配几何结构减少套管的插配几何结构之间的磨损。 

第二套管20可能可选地包括其它构件。如图所示，第二套管20具有放置 在主体22的后端22R上的至少一个保持构件27。更具体地，第二套管20具有放置在套管的后端22R处及放置在多个光学路径14的相对侧上的至少两个保持构件27。保持构件27经配置以保持各自的弹性部件75（如下文中所介绍和论述，例如参见图9），如弹簧。尽管保持构件27图示为突出物，但其它结构也是可能的，如盲孔、凹槽、可脱卸结构等等。 

进一步，第二套管20可能可选地包括一或多个止挡28’（参见图2）。具体地，第二套管20包括从套管主体前端22F凹陷并放置在多个光学路径14的相对侧上的两个止挡28，但所述止挡可能是齐平的或延伸到套管主体前端22F之外。第二套管20的其它区域还可能具有凹陷区域。举例来说，第二套管20可选地包括导引销25周围的凹陷区域26，所述导引销25和所述凹陷入区域26均以单片形式形成在套管主体22中，如图2中最佳地图示。 

减轻由污染物引起的不利影响的另一类型的凹槽26呈沟槽形式，如图11中所示且如有关图26在下文中所论述。另外，本文所公开的套管除了光学连接外还可提供电气连接，从而提供混合连接。下文描述支持光学连接和电气连接的示例性套管。因此，本文所公开的光纤接口装置可具有光学连接能力或光学连接能力及电气连接能力，为了便于解释，两种类型的光纤接口装置在本文中均被称为光纤接口装置。 

第一套管10和第二套管20还可包括邻近光学路径14的倾斜部分19。倾斜部分19允许激光处理由第一套管10和第二套管20支撑在光学路径14中的光纤40。具体地，通过在由光学路径14支撑的光纤40的激光处理期间提供对套管的前端的标记及/或损伤抑制的解除，倾斜部分19有助于制造。因此，倾斜部分19配置为在用激光束切割及/或抛光光纤40的期间抑制激光束LB及/或碎屑之间的相互作用，从而抑制对套管10的前端12F的标记及/或损伤（参见图1A）。 

如图1A和图2中所示，倾斜部分19可包括相对于套管10和套管20的纵轴倾斜的表面。倾斜部分19可具有任何合适的角度及/或几何结构，如与前面呈30度到45度，但其它合适的角度/几何结构也是可能的。进一步，倾斜部分19可在与光学路径14相距的任何适当距离处开始，只要维持套管的尺寸和结构完整性。 

在其它变化中，倾斜部分19还可能可选地从具有光学路径14的套管的前 表面向后凹陷。举例来说，肩部可形成为邻近倾斜表面19，从而允许倾斜表面从套管的前表面向后凹陷。举例来说，肩部可具有距离套管的前表面（例如套管主体前端22F）约2微米或更深的深度。 

由于套管10和套管20包括倾斜部分19，处理由套管支撑的多个光纤40可包括在一或多个步骤中用激光束LB切割及/或抛光多个光纤（参见图1A）。举例来说，单独的步骤可用来以激光束LB切割及抛光光纤40，但切割和抛光也可用激光束在一个步骤中发生。可使用用于产生激光束LB的任何合适类型的激光器及/或操作模式。 

举例来说，用于产生激光束LB的激光器可为以脉冲模式、连续模式或其它合适模式操作的CO₂激光器。激光束LB和光纤40之间的角度还可经调节以在光纤40的末端上产生所要的角度，如12度、8度或平角。由于包括孔的套管主体前端12F的部分和前端的外侧部分之间的距离，激光束LB大体上避免在切割及抛光多个光纤40的期间与套管10及套管20相互作用。 

提供可选的倾斜部分19以进一步减少激光束LB的缩回部分、任何碎屑和套管之间相互作用的可能性。举例来说，激光束LB可经对准以在从套管10和套管20的底部到倾斜部分19的大致方向上切割及/或抛光多个光纤40。 

举例来说，使用第一套管10和第二套管20的合适的互补结构包括分别在一个实例中配置为插座光纤接口装置（“插座”）60（参见图6）和插头光纤接口装置（“插头”）70（参见图7）的第一光纤接口装置和第二光纤接口装置，所述插座光纤接口装置和所述插头光纤接口装置允许使用者在插座光纤接口装置和插头光纤接口装置之间进行快速及可靠的光学连接及/或混合连接（即光学连接/电气连接）。更具体地，第一套管10和第二套管20形成各自的USB光纤接口装置类型的部分，所述部分可能可选地包括各自的电触头63和电触头73（参见图6和图7），或者可能形成光学USB光纤接口装置的一部分。换句话说，在实例中，插头70配置为USB插头光纤接口装置，且插座60配置为USB插座光纤接口装置，如图所示。 

下文结合图6到图10中所示的插座60和插头70描述第一套管10和第二套管20的其它细节。第一套管和第二套管的概念适用于其它类型的套管、光纤接口装置和插配装置。 

示例性基于MTP的光纤接口装置 

图4和图5为光纤接口装置100和光纤接口装置101各自的实例的各自的等距正视图和分解图，所述光纤接口装置100和光纤接口装置101使用具有互补的基于MTP的插配几何结构的另一组示例性第一套管110和第二套管120。类似于作为插配几何结构一部分的套管10，第一套管110包括具有形成在主体112中的至少一个插槽115的插配几何结构。同样地，类似于作为插配几何结构一部分的套管20，第二套管120包括具有随着主体而以单片形式形成的至少一个导引销125的插配几何结构。插配第一套管110和第二套管120配置为MPO型的光纤接口装置，如使用接头（未图示）而插配在一起的MT光纤接口装置，但使用所公开的概念的其它光纤接口装置配置也是可能的。进一步，光纤接口装置100和光纤接口装置101为具有一或多个光波导（如插入套管的孔中的光纤40）（为清楚起见而未图示）的电缆总成的部分。光纤接口装置100和光纤接口装置101仅为可根据所公开的概念合并套管的光纤接口装置和电缆总成的实例。 

更具体地，图4图示组装的光纤接口装置100的等距视图，而图5图示类似光纤接口装置101的分解图。光纤接口装置100和光纤接口装置101中的相同部分由相同元件符号表示。光纤接口装置100可能可选地包含弹簧座104、螺旋弹簧105、弹簧推杆118、引入管130和大体上空心的光纤接口装置外壳102。图4所示的示例性实施例的可选弹簧座104可定位为邻近套管110的后端的后表面、邻近套管和螺旋弹簧105。在长度方向上延伸穿过弹簧座104的开口106可配置为允许引入管130和光波导的端部（未图示）穿过弹簧推杆118到达套管110的后表面。引入管130可定位在弹簧推杆118的开口122、螺旋弹簧110的开口112和弹簧座104的开口106内。在长度方向上延伸穿过引入管130的开口132收纳并引导各自套管的各自孔中的光纤电缆的光纤的端部。 

光纤接口装置100可包括对准结构及/或附接结构以用于将所述光纤接口装置100插配及固定在接头（未编号）内。如图所示，套管110、弹簧座104、螺旋弹簧105、弹簧推杆118的向前部分124和引入管130可至少部分地定位在光纤接口装置外壳102内。在一个实例中，挠性锁存器（例如设置在弹簧推杆118上的具有呈臂126形式的凸起的锁存器）可在长度方向上从向前部分 124延伸以啮合在光纤接口装置外壳102中形成的开口103，以用光纤接口装置外壳102将弹簧推杆122固定。向前机械止挡（不可见）可设置在光纤接口装置外壳102的内表面上，以使得套管110在放置于光纤接口装置外壳102内时可移动但保持在所述光纤接口装置外壳102内。通过螺旋弹簧105和弹簧座104在向前方向上偏置套管110。 

图5的光纤接口装置101具有与光纤接口装置100类似的构造，但图5的光纤接口装置101包括套管120而非套管110，从而提供适用于与光纤接口装置100插配的电缆总成。 

基于USB的光纤接口装置的第一实例 

图6到图10为分别图示基于USB的光纤接口装置的第一实例的等距正视图，所述基于USB的光纤接口装置分别使用图1A中图示的第一套管10及图2和图3中图示的第二套管20。具体地，图6和图10图示插座60，且图7到图9图示插头70。插座60附接到电缆69，从而形成插座电缆总成6，而插头70连接到电缆79，从而形成插头电缆总成7。插座60和插头70在一个相对方位上直接插配在一起且通过一起推动插座60和插头70而形成插座60和插头70之间的光学连接或光学连接及电气连接。尽管，套管10和套管20图示为插座60和插头70的部分，但套管或套管的变形可用于其它类型的光纤接口装置，如仅为光学性的光纤接口装置。 

插座60包括至少部分地放置在壳体61e的内部62i的第一套管10，所述壳体61e在实例中呈护罩62的形式，如图6和图10所示。在实例中，护罩62为具有大体上矩形的横截面的圆筒状金属外壳。插座60配置为USB光纤接口装置。具体地，在即时实例中的插座60与仅具有电气连接的USB插头反向兼容，且所述插座60可与具有光学连接或光学连接和电气连接两者的合适的USB插头一起使用。 

具体地，插座60还包括用于与插头70的电触头73进行电气连接的多个电触头63。电触头63可用套管10模塑以使得电触头63略微突出套管的擦拭表面（即包括电触头的套管的水平面）或与所述擦拭表面相对齐平或具有其它合适的附接器件。插座60具有传输元件69（例如电线和光纤），所述传输元 件69路由到光纤接口装置的后部以与电触头63进行电气连接或路由到套管10的多个光学路径14。在实例中，传输元件69共同组成电缆且因此在本文中也被称为电缆69。 

护罩62还包括用于将插座60固定到电路板等及/或接地的耳片65。如图10中最佳所示，护罩62包括用于在插头和插座60插配在一起时固定插头与插座60的多个锁存臂62a。尽管不可见，但第二组锁存臂62a放置在护罩62的下表面上。如图所示，锁存臂62a为悬臂式但可具有其它合适的构造或可完全省略。进一步，如图10中所图示，示例性护罩62由两个半边构成，且锁定片62b用以在缝62s处固定两个半边。 

图7到图9为适用于与插座60插配的示例性插头70的前端等距正视图。插头70包括壳体71e，所述壳体71e包含外壳71及可操作地连接到外壳末端的护罩72。壳体71e界定内部72i。插头70还包括上述第二套管20，所述第二套管20为至少部分地放置在由护罩72所界定的内部72i的部分内。护罩72类似于插座护罩62但安装在插座护罩62内。图8包括图示放置在插头套管导引件74内的套管20的近距视图，且图9图示插头70，所述插头70移除了护罩72以图示在套管导引件74内协作的套管20。 

因此，示例性插头70包括套管20、包含外壳71和护罩72的壳体71e、电触头73、套管导引件74、用于将套管20向前偏置的一对弹性部件75。如同插座60，示例性插头70配置为USB光纤接口装置，但对于本文中所公开的概念，其它类型的光纤接口装置也是可能的。具体地，示例性插头70与仅具有电气连接的USB插座反向兼容，且所述示例性插头70可与具有光学连接或光学连接和电气连接两者的合适的USB插座一起使用。具体地，插头70包括用于在插座60和插头70之间进行电气连接（即，与插座60的对应电触头63电气连接）的上述多个电触头73。 

就插座60来说，电触头73可用套管20模塑，以使得电触头73与套管的擦拭表面（即包括电触头的套管的水平面）相对齐平或具有其它合适的附接器件。插头70具有传输元件79（即电线和光波导），所述传输元件79路由到光纤接口装置的后部以与电触头73进行电气连接或路由到套管20的多个光学路径14，如图所示。在实例中，传输元件79共同组成电缆且因此在本文中也被称为电缆79。 

图9的近距视图图示放置在插头套管导引件74的开口76内并通过一或多个弹性部件75偏置到向前位置的套管20。如图所示，套管导引件74包括连接到开口76的通道78，所述开口76通往套管主体后端22R以提供用于将电缆79的光波导（即传输元件）引导到套管20的通路。在此实施例中，弹性部件75为螺旋弹簧，但其它合适的弹性部件（如片弹簧等）也是可能的。 

如图2中最佳所示，套管20包括在多个光学路径14的相对侧上的保持构件27。如所图示，保持构件27为将弹性部件75定位到套管主体后端22R的突起。另外，插头套管导引件74包括用于定位弹性部件75的第二端的突起或类似物（未图示）。插头套管导引件74还包括用于将套管20的移动限制在套管引导开口76内的套管止挡74a。套管止挡74a具有与套管20（参见图2）上的止挡28’互补的形状和位置。另外，套管止挡74a和止挡28具有互补的倾斜表面以有助于用插头套管导引件74的开口76使套管20定心并抑制过度侧向位移。 

当安装护罩72时，套管20限制在插头套管导引件74和护罩72之间，如图7和图8所示。护罩72还包括多个窗口72a，所述多个窗口72a用于与插座60的锁存臂62a协作以在插头70和插座60插配时将插头70固定到插座60。进一步，插头套管导引件74的相对侧用来将电触头73安装到所述相对侧，如所图示。 

另外，第一套管10可具有其它插配几何结构同时仍使用本文所公开的插槽配置。举例来说，图11图示具有套管10的示例性插座60，所述套管10类似于上文所描述但包括具有放置在光学路径14的相对侧上的插槽15和导引销25的插配几何结构的套管。换句话说，图11的示例性套管10具有凹部和凸部而不是两个凹部。在同一套管上使用凹形插槽部分和凸形销的概念可用于任何合适的套管及/或光纤接口装置设计。图11还图示处在光学路径端14E处的光纤端40E。 

而且，如上所述，插配几何结构可具有除了圆形外的形状。说明性地，图12为图示具有用于第一套管的插槽15和矩形孔16的非圆形互补插配几何结构的示意图。第二套管20具有配置为矩形导引销的互补插配几何结构，所述矩形导引销经调整大小并经成形以用于与插槽15和孔16插配。使用具有平坦表面的插配几何结构可减少两个相对套管的插配几何结构之间的力。换句话 说，与圆形几何结构产生的线接触相比，所述力随着平坦表面（即正方形和矩形）在较大表面上扩散。因此，使用平坦表面可减少磨损和碎屑形成。而且，使用平坦表面可增加沿着套管之间的弱轴的稳定性。换句话说，因为在沿着弱轴引起套管之间的角度（即围绕销的中心线弯曲）之前，必须将更多的材料随着平坦表面变形，所以可提高连接稳定性。 

基于USB的光纤接口装置的实例 

如上文所论述，存在对适用于电子装置（如消费类电子装置）的光纤接口装置的不断增长的需求，所述电子装置通常在常遭遇呈尘土、灰尘及其它碎屑形式的污染物的众多环境中作业。此种污染物可不利地影响光纤接口装置与电子装置光学通信或光学及电力地通信的能力。因此，具有对污染物的不利影响有抵抗力并且还能容易地清洗以维持大体上无污染物连接的光纤接口装置是有利的。 

图13为示例性手持电子装置200的俯视等距视图，示例性插头光纤接口装置70在插座60处可操作地连接到所述示例性手持电子装置200。图14类似于图13，且图14图示从电子装置200断开连接的插头光纤接口装置（插头）70。电子装置200包括处于消费类电子装置内的示例性插座光纤接口装置（光纤接口装置）60，如最佳见于图14的插图。 

图15和图16为插头70和插座60的各自的前正视图。插头70包括上述壳体71e，所述壳体71e包含外壳71和护罩72。插头套管20由插头套管导引件74可移动地支撑。电触头73放置在插头套管导引件74的两个臂74A中的每一臂的各自外侧74S上。在实例中，光学路径14包括梯度折射率（GRIN）透镜元件210，所述梯度折射率（GRIN）透镜元件210放置在所述光学路径14中并支撑在套管主体前端22F处。 

插座光纤接口装置60包括套管10，其中套管10的套管主体12具有臂12A、中心主体部分12C及止挡28’，所述套管主体12经配置以收纳套管导引臂74A。臂12A和中心套管主体部分12C界定插槽13，其中臂各自具有放置有电触头63的内侧29S。插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70经配置以插配使得插头和插座光学路径14通过GRIN透镜元件210对准并处于光学通信 中，并使得插座和电触头63及73彼此电气接触。插座光纤接口装置60包括呈护罩62形式的壳体61e。在实例中，壳体61e经配置以强制对准插座套管10和插头套管20并避免线脚。可使用其它插配几何结构（如舌榫），以使得插座套管10和插头套管20套准前端12F和22F。 

在图15和图16所示的实例中，插座套管前端12F和插头套管前端22F基本上是平坦的，即，插座套管前端12F和插头套管前端22F除了光学路径14的末端14E以外没有销、孔或插槽。此情况允许这些套管前端在处于未缩回位置时轻易清除掉污染物。 

图17为在插配过程中的插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70的剖视、等距正视图，其中为了便于说明仅图示插座60的插座套管10。图18为图17的插座套管10和插头套管20的近距视图，但其中插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70处于插配状态。举例来说，插头套管20中的单个光学路径14在图18中以阴影图示。图19和图20分别为插头70的处于未缩回状态和缩回状态的插头套管导引件74和插头套管20的近距视图、剖视等距正视图。插头套管20具有前端22F、后端22R及前套管端与后套管端之间的唇部22L。 

参阅图17和图18，插头70图示为移除了护罩72和外壳71的顶部，仅留下具有前端71F和后端71R的底外壳部分71B。底外壳部分71B包括至少一个保持构件27。插头套管导引件74在切开部分（壁龛）71N中放置于底外壳部分71B的前端71F处，所述切开部分（壁龛）71N形成在底外壳部分71B中。插头套管导引件74具有经调整大小以滑动地啮合插头套管20的中心部分22C的中心开口（插槽）76。插头套管导引件74具有中心插槽76的一侧上的侧插槽77，所述侧插槽77支撑各自的插头电极73。 

至少一个弹性部件75可操作地处在至少一个保持部件27和插头套管后端22R之间，并搁置在外壳底部71B上。四个光纤40图示为穿过处于外壳后端71R的后光纤导引件80并到达光学路径14。光纤40具有包含额外的光纤部分的卷绕的或相反松弛的段40C，所述段40C处于底外壳部分71B上的存放区域（空间）71S并邻近外壳后端71R。在实例中，存放区域（空间）71S通过相对于传统大小的USB插座光纤接口装置延伸的插座外壳底部71B而形成。 

在实例中，插头套管20具有张开的后端22R。此特征允许弹性部件75安 装在插头套管中心轴A20的外侧，以使得光学路径14可定位于插头套管中心轴上或围绕插头套管中心轴而定位。此特征还为光纤40提供空隙。 

图17图示刚好在插配啮合之前的插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70，以便弹性部件75大体上是松弛的（例如，最轻微的压缩），其中插头套管前端22F处于与导引臂74A的前端74F大体上一致的平面中并接触插座套管前端22F。插头套管唇部22L经配置以对接抵压插头套管导引后端74R以防止插头套管前端22F延伸到插头套管导引臂74A的前端74F之外。因此，图17图示处于前偏位置的插头套管20。 

图18图示以插配方式啮合时的插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70以使得弹性部件75大体上由于推动插座套管10抵压插头套管20的力而压缩，所述插头套管20在插头套管引导中心插槽76内滑向插头外壳后端71R。由于光纤40是卷绕的或是另外经配置以具有一些松弛，仅仅按需要移动光纤40以适应插头套管20的前后运动。因此，图18图示处于后偏位置的插头套管20，其中弹性部件75被压缩。 

图19和图20分别为插头光纤接口装置70的处于未缩回状态和缩回状态的插头套管导引件74和插头套管20的近距视图、剖视等距正视图。当以插配形式啮合时，插头套管导引件74的臂74A安装在插座套管10的对应插槽13内，其中插头套管导引臂端74F紧靠插座套管10上的各自的止挡28’。插头套管20相对于插头套管导引件74的臂74A的前端74F（即从插头护罩前端72F）轴向平移距离D。当插头套管20处于后偏位置时，距离D为0.5mm≦D≦20mm，或优选地为4mm≦D≦8mm，且更优选地为5mm≦D≦7mm。 

通常应注意，从壳体71e的前端72F测量距离D。在一些情况下，壳体前端72F对应于插头护罩前端。在其它情况下，D为从外壳前端61F测量的距离，如图22中所示及如下文所论述。因此，距离D为从特定套管（例如套管10或套管20）的前端到含有上述套管的特定结构的最前端的距离，且在此最普遍的意义上关于距离D而使用术语壳体。 

插头套管20的平移配置允许在插头护罩72内建立由插头光学接口装置和插座光学接口装置支撑的各自的光波导40之间的光学连接。此种构造用以通过覆盖插头和插座之间的光学接口来减少污染的不利影响并也改善角度抑制。另外，当无连接时，插头套管前端22F处在插头护罩前端72F或处于非常接近 插头护罩前端72F处，以使得因而可以很容易方便清洗（例如，使用微丹尼清洁布擦拭干净）。此种构造进一步用以减少污染物对光学连接（或光学连接及电气连接，看情形而定）的不利影响。 

图21为插配的插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70的部分的近距剖视图。插座套管10和插头套管20分别将GRIN透镜元件210支撑在插座套管10和插头套管20各自的光学路径14内并将GRIN透镜元件210支撑为邻近插座套管10和插头套管20各自的套管前端12F和22F。GRIN透镜元件210具有各自的前表面212和后表面213。光纤40安装在光学路径14中以使得各自的光纤端40E与GRIN透镜元件210的后表面213接合。在实例中，GRIN透镜元件210的后表面213为平坦的，光纤端40E也是平坦的。 

可能希望一个光纤接口装置与另一光纤接口装置插配时，GRIN透镜元件前表面212不接触另一表面。因此，在实例中，GRIN透镜元件210经安装使得GRIN透镜元件210的前表面212略微从GRIN透镜元件210各自的套管前端12F和22F后缩（例如数十微米）。当套管前表面12F和22F在GRIN透镜彼此相对时接触时，这在GRIN透镜元件210的前表面212之间产生小间隙214，从而避免透镜表面接触。在实例中，间隙214具有25微米和100微米之间的轴向尺寸。GRIN透镜元件的此种间隔配置减少了当插配插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70时损伤GRIN透镜元件前表面212的机会。 

在另一实例中，GRIN透镜元件210的前表面212安装有处于GRIN透镜元件210各自的插头套管前端12F和插座套管前端22F中的各自的前表面212。为避免接触GRIN透镜元件前表面212，在实例中，插配的插座光纤接口装置60和插头光纤接口装置70中的至少一个装置可包括突出的构件（未图示）。 

或者，包括光学路径端14E的插头套管前端12F的部分可略微从套管前端的余下部分后缩，以使得GRIN透镜元件210的前表面212能处在光学路径端处并在插头套管前表面12F以其它方式与插座套管前表面22F接触时仍保持与插座套管20的相对GRIN透镜前表面212略微隔开。此种后缩还可包括在插座套管20的前端22F中，或每个插头套管10和插座套管20可包括此种后缩配置。 

基于USB的光纤接口装置的更多实例 

图22类似于图17，且图22图示基于USB的光纤接口装置的另一实例实施例，在所述基于USB的光纤接口装置中，现插座60配置有可平移的插座套管。因此，在此实例中的插座60的配置类似于上文关于图13到图20所描述的插头70的配置。 

插座60图示于图22中，其中插座60的插座套管10处于缩回（后偏）位置。应注意，插座套管前端12F具有相距外壳前端61F的上述相关联的距离D，所述距离D类似于上文关于插头70所论述的距离。侧视图图23图示与插头70啮合的插座。插座60包括由邻近外壳前端61F的插座外壳底部61B支撑的多个电触头63。插头60和插座70为销对准USB光纤接口装置总成配置的实例。外壳底部61B还包括上述存放区域（空间）61S，在所述存放区域（空间）61S中，光纤40的额外长度可以卷绕形式或相反以松弛形式存放。 

当插座60和插头70插配时，插座套管前端12F接触插头套管前端22F。因为插座套管10配置为是可平移的，所以当使插座和插头聚集在一起时，通过插头套管对插座套管的轴向力将所述插座套管10向后推到缩回位置。应注意，为了便于说明，插座护罩62和插头护罩72从图22和图23中省略。在操作中，插座护罩62充当有助于引导和含有插头套管20的插座套管导引件。 

图24A到图24C为插座60和插头70的俯视等距视图，图示插座插头插配操作的不同阶段。在图24A中，插座60和插头70在插配操作之前沿着公共轴A1相互对立地安装。在此相对位置，插座套管10处于未缩回（前偏）位置并邻近插座护罩62的前端62F。此位置允许根据需要清洗插座套管主体前端12F。根据特定的插座配置，此种清洁（例如）从光纤40的末端40E或GRIN透镜元件210的端面212移除了污染物。 

在图24B中，插头护罩72插入插座护罩62中。当插座60和插头70沿着轴A1被推动在一起且插头护罩72在插座护罩62内滑动时，插头套管20推挤插座套管10，致使插座套管10在弹性部件75压缩时在护罩后端62R的方向上轴向滑动。图24C表示最终插配位置，在所述最终插配位置中，插座套管10处于完全缩回（即后偏）位置，其中插头护罩72大体上完全由插座护罩62包围。 

在实例中，弹性部件75（例如参见图22）配置（为锥底弹簧）为自溃的， 从而允许套管20的更多移动距离。同样在实例中，弹性部件75绕各自的引导杆75R而安装，所述各自的引导杆75R用以在压缩和不压缩弹性部件75时引导弹性部件75。引导杆75R可经配置以延伸穿过保持构件27并在套管20的平移期间移动穿过保持构件27。 

图25为图示了导引销25的示例性配置的示例性插头70的等距前正视图。图26为图示了导引销25的实例的插头套管20的部分横截面近距视图。示例性例导引销配置包括呈沟槽形式的围绕导引销25的基座的凹槽26。凹槽26经配置以收集污染物230，如碎屑、尘土、灰尘、微粒、液体等，而不是使得此等污染物驻留在插头套管前端22F上并干扰插头和插座连接。因此，凹槽26用以减轻污染物对通过使插座60和插头70插配而形成的光学连接（或光学连接及电气连接）的不利影响。 

可伸缩对准结构 

图27A和图27B为具有可伸缩对准结构的示例性插头70的前端等距正视图。可伸缩对准结构可呈突起、销、臂的形式或为用于对准组件的其它合适的对准结构。作为例证，使用导引销25。图28A和图28B为具有可伸缩导引销的示例性插头70的俯视图，图示两个不同的导引销配置。 

可伸缩导引销25以机械方式或者合作方式连接到导引销开关250，所述导引销开关允许导引销处于缩回位置（图27A）或未缩回（延伸）位置（图27B）。图28A和图28B图示通过各自的梁260机械连接到导引销开关250的可伸缩导引销25。在实例中，可伸缩导引销25电气连接到由光纤电缆79承载的各自的电线275且因此可充当能提供电力传输的电触头。 

在实例中，销开关250安装在插头外壳71的顶部并在平移导引销25时沿着插头外壳滑动。在实例中，开关250经配置使得开关250可易于通过使用者的手指而使用。可伸缩导引销25可支撑在插头套管20中的导引销通道266（图28A）中或可（例如）通过套管导引件74中的导引销通道266（图28B）支撑为邻近插头套管。 

当使用者想要清洗插头70时，使用者使用开关250使销25缩回以允许开放（畅通无阻）地通向套管前端22F及由光波导端40E所表示的光学接口。在 图27B的未缩回位置，销25允许通向套管前端22F，但并不是与图27A的凹陷销位置相关联的开放路径。应注意，在图28A和图28B所示的实例中，套管前端22F包括光纤端40E所处的凹陷前端部分22F’。其它实例可具有直接处在套管前端22F处的光纤端。在任何一种情况下，通过使导引销25可伸缩来促进通向光纤端40E。 

尽管已参阅优选实施例和优选实施例的特定实例来在本文中说明和描述本公开案，但对本领域的技术人员将十分显而易见的是，其它实施例和实例可执行类似功能及/或获得类似结果。全部此种等效实施例和实例在本公开案的精神和范围内且希望由附随权利要求书覆盖。对本领域的技术人员将显而易见的是，在不偏离本公开案的精神和范围的情况下，可对本公开案进行各种修改及变更。因此，如果本公开案的修改和变更在所附权利要求书和其等效物的范围内，那么希望本公开案涵盖这些修改和变更。 

Claims (20)

1.一种光纤接口装置，所述装置包含:

套管，所述套管具有由一或多个光学路径连接的前端和后端，所述一或多个光学路径经配置以分别可操作地支撑一或多个光波导；

一或多个光波导，所述一或多个光波导分别由所述一或多个光学路径支撑；

壳体，所述壳体具有前端和后端及内部，所述套管可平移地支撑在所述内部中，所述内部具有邻近所述套管的存放区域，所述存放区域经配置以宽松地存放所述一或多个光波导的一或多个多余部分；以及

至少一个弹性部件，所述至少一个弹性部件相对于所述套管而可操作地配置为在所述光纤接口装置未插配时提供所述套管的前偏位置并在所述光纤接口装置插配时提供所述套管的后偏位置。

2.如权利要求1所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含所述套管后端上的至少一个保持构件，所述至少一个保持构件啮合至少一个弹性部件。

3.如权利要求1所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含：

套管导引件，所述套管导引件支撑在所述壳体内并配置为滑动地啮合所述套管，以使得所述套管可在所述前偏位置和所述后偏位置之间平移。

4.如权利要求1所述的光纤接口装置，其中所述一或多个光波导包括以下各物中的至少一个：一或多个光纤及一或多个梯度折射率（GRIN）透镜元件。

5.如权利要求1所述的光纤接口装置，其中：

当在所述后偏位置中时，所述套管前端处于所述壳体内部中与所述壳体前端相距距离D，其中0.5mm≦D≦20mm。

6.如权利要求5所述的光纤接口装置，其中5mm≦D≦7mm。

7.如权利要求1所述的光纤接口装置，所述套管包含邻近所述套管前端和光学路径端的倾斜部分，所述倾斜部分经配置以允许激光处理所述一或多个光波导。

8.如权利要求1所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含处于或邻近所述套管前端的至少一个对准结构。

9.如权利要求8所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含经配置以提供电力传输的至少一个对准结构。

10.如权利要求8所述的光纤接口装置，其中所述至少一个对准结构是可伸缩的。

11.一种光纤接口装置，所述装置包含:

壳体，所述壳体具有轴、前端和后端及内部；

套管，所述套管经配置以可操作地支撑多个光纤，所述套管支撑在外壳内部并在所述外壳内部中可轴向平移；

多个光波导，所述多个光波导可操作地由所述套管支撑；以及

至少一个弹性部件，所述至少一个弹性部件可操作地安装在所述壳体内部，且所述至少一个弹性部件经配置以在所述光纤接口装置未插配时提供所述套管的前偏位置并在所述光纤接口装置插配时提供所述套管的后偏位置。

12.如权利要求11所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含具有存放区域的所述壳体，所述存放区域经配置以宽松地存放所述多个光纤的多余部分。

13.如权利要求11所述的光纤接口装置，其中所述至少一个弹性部件包含弹簧。

14.如权利要求11所述的光纤接口装置，其中当在所述后偏位置时，所述套管前端在处于所述壳体内部中与所述壳体前端相距距离D，且其中D为0.5mm≦D≦20mm。

15.如权利要求14所述的光纤接口装置，其中D为5mm≦D≦7mm。

16.如权利要求11所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含具有各自的前表面和后表面的一或多个GRIN透镜元件，所述GRIN透镜元件可操作地由所述套管支撑，以使得所述GRIN透镜元件后表面与各自的光纤端接合，且所述GRIN透镜前表面处于所述套管前表面或从所述套管前表面凹陷。

17.如权利要求11所述的光纤接口装置，所述装置进一步包含所述壳体，所述壳体配置为使得所述光纤接口装置构成USB光纤接口装置。

18.如权利要求11所述的光纤接口装置，其中所述套管支撑至少一个电触头。

19.如权利要求11所述的光纤接口装置，其中所述套管前端基本上是平坦的且不具有导引销。

20.如权利要求11所述的光纤接口装置，所述光纤接口装置构成第一光纤接口装置并进一步包含所述第一光纤接口装置，所述第一光纤接口装置与第二光纤接口装置插配以形成光学连接或光学连接及电气连接，所述第二光纤接口装置具有与所述第一光纤接口装置互补的插配几何结构，其中将所述第一光纤接口装置和所述第二光纤接口装置插配使所述套管从所述前偏位置轴向平移到所述后偏位置。

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