CN1028563C - 光导纤维连接件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于连接因制造误差而具有不同直径的光导纤维的两个邻近端头的连接件，包括限定一个横剖面是三角形的光导纤维通道的三个纤维支撑面。支撑上述一对纤维支撑面的第一构件和支撑上述第三支撑面使其向其他支撑面移动的第二构件。上述材料是可塑的并且第二构件有充分的力使两个纤维端头连接并且使上述每个支撑面绕着上述纤维端头均匀地变形，大直径的纤维端头比小直径的端头嵌入上述三个纤维支撑面的深度要深。

Description

本发明涉及光导纤维连接件，即一种经改进的用于光导纤维端头连接和对准的光导纤维对中夹紧装置。

在先有技术中有许多为达到光导纤维端头的连接而使其端头对准的，以便沿着纤维连续传送光线的光导纤维对中装置。用于电信工业的光导纤维主要是简单形状的玻璃纤维。这种纤维包括一根传递光信号的、直径为8微米±1微米的中心玻璃芯。这种芯由直径为125微米±3微米的玻璃包层包围。该包层的折射率与玻璃芯的稍有差别。

先有技术中已设计出许多装置可将简单形状的玻璃纤维永久连接起来。为了较好起作用以及减少连接纤维的损失，这些装置必须把要连接的两个纤维端头的芯部件对准到偏差约为它们芯部直径的10%或少于1微米。

一些先有技术的装置尝试通过将纤维压入一个非整合形的“V”形槽中或者置入非整合形的杆之间来使纤维端头对中和对准。只要被连接的光导纤维直径相同，这些装置的作用是令人满意的。这些装置的例子在美国专利第4，029，390号;第4，274，708号和第4，729，619号中已公开。

当要连接的纤维的相对两端的直径误差范围在122微米和128微米时，非整合形的“V”形槽装置很难达到所要求的把芯对准的精确度。

其他的先有技术装置通过把纤维端头放置在三个等间距的可延伸或有弹性的表面之中的方法来使两根纤维中心线对准。这些表面确定 了一个横剖面为等边三角形的放置纤维的通道。纤维端头的连接点通常是位于通道的中点。这些装置比非整合形的“V”型槽类的装置能提供更好的纤维连接，因为这些装置能较好适应纤维直径的误差。在美国专利第4，391，487号;第4，435，038号和第4，593，971号中可以见到这些装置的例子。

另一个先有技术专利是美国专利第4，339，172号，其利用了一个可折褶的抓手构件，该抓手构件位于一个弹性套筒之中，该弹性套筒对着抓手构件施加压缩力以便在抓手构件圆周的许多等距离的点上抓住所有的电缆线。

本发明的装置如其它先有技术装置一样利用构成一个纤维对中通道的三个接触面，但是本发明的装置比先有技术有容易限定的作用和功能上的改进。下面讨论一下这些结构上的以及操作构件的区别。

本发明的连接件提供了三个高精度的纤维接触面，并且至少一个表面相对于在一个整件执行机构上的其他表面移动，该执行机构的结构能够在一个易于制造的简单零件上作移动。操作开始时纤维夹紧表面要分离开，使得纤维能容易地插入渐渐变窄的通道直到端面相互接触。这种结构通过接触反馈以及或者通过相对的纤维的弯曲来探测在通道中第一根纤维是否已推到并对着相对的那根纤维。当纤维端头互相接触时，连接件闭合以及纤维端头互相对准并且夹紧。

先有技术，如美国专利第4，391，487号的装置和由美国专利第4.391，487号的转让者售出的商业形式的连接件利用成形的弹性块来将纤维对中心和对准。这些块包括一个横剖面为基本三角形的通道，该通道的直径比纤维直径略小。当纤维插入成形通道中时，它们通过使弹性接触表面弹性变形，用力使弹性体表面打开。 这就要求作用在纤维上的有效的压缩力把纤维推入通道。由于这种高嵌入力，经常很难识别纤维端面在连接中实际上是否处于接触状态。另外，由于它们被用力置入弹性体对中块中，所以有可能在压紧时纤维折断。

本发明的连接件要求只纤维固定表面产生很小的延伸或弹性变形，就可达到纤维准确对中和夹紧。这种变形使得在平行于纤维轴线的方向没有外部材料流动并且在夹紧表面周围的铰链结构不产生延伸变形。其他先有技术装置例如专利第4，435，038号的连接器要求纤维夹紧表面及其周围结构有特别大的变形会引起纤维啮合面的所不希望的变形以及在这些面上产生不相等的夹紧力。反过来这还会产生纤维中心线的偏移以及纤维端面的轴向分离。

本发明的连接件通过腿所提供的由铰链接合的杆结构很轻易地产生足够大的力，使得通过可塑变形把纤维一起置入夹紧面。一旦被夹紧，连接件就在纤维上保持均匀的压紧力，产生纤维的高张紧负载保留以及极佳的热循环稳定。纤维夹紧力通过储存在连接件上的腿以及夹紧结构中的弹性能量来保持。其他的先有技术装置，例如美国专利第4，435，038的联接器在移开连接约束件的力以后就会处于释放位置并且弹性复位。这种释放会引起纤维在放置的通道中微微松开，这种放松能够导致减少拉出力并且在热循环期间纤维端面分离。

在本发明的连接件的纤维对中和连接过程中，在纤维上产生夹紧负载。由于玻璃有很高的压缩强度，这些负载把纤维嵌入在连接件中构成纤维通道的三个可塑接触面中。这些在纤维包层上的夹紧负载产生适于连接的极佳的张力保留能力以及热循环稳定性。另外，只要把连接件的腿紧握在一起就很容易和很快地施加了夹紧负载。其他的先 有技术装置例如美国专利第4。391。487号的纤维对中装置需要胶粘剂将纤维粘到纤维对中块外面的外连接结构上。这些胶粘剂的使用及均匀地固化很困难、费时。

本发明的连接件也设计成允许纤维端头的重新打开和释放。如果在连接过程中有必要重新放置纤维。在连接件腿上的夹紧力能够被容易地解除，并且在连接件腿上和铰链部件上的弹性记忆会使纤维固定面和夹紧面移开。然后在纤维上的夹紧负载释放，纤维重新定位。其他先有技术如美国专利第4，391，487和第4，435    038的连接器是永久性地弯曲或者被胶粘住，不能够重新打开。

本发明提供了一个可变形的连接件，该连接件用来连接因加工误差而具有不同直径的两根光导纤维。该元件由可塑材料制成，并且包括限定三个纤维支撑平面的机构，每个上述支承平面与另一个支撑面相交成一个锐角并且限定了一个放置要连接在一起的相贴着的两个纤维端头的光导纤维通道。该通道有一个由三个成角度的纤维支撑平面所构成的大致三角形的横载面。一个面被限定在一个相对于其他纤维支撑面移动的支撑结构上，用足够的力将上述一个支撑面朝着另两个支撑面拉，使得两个纤维端头贴合并且引起所有纤维支撑面绕着靠近端头的纤维均匀变形，纤维端头中较大直径的端头被均匀地嵌入三个纤维支撑表面之中。嵌入深度比小直径的纤维嵌入的深度略大。因此，由于加工误差纤维直径的变化可以适应，并且可使两个纤维端头同心对准并且用足够的压紧力把纤维端头夹紧以便限制纤维端头分离。除非在纤维上施加一个过分的力，或者不足够的力都对光导纤维端头有害的。

在本发明中，三个纤维支撑表面中的二个是固定在连接件的板型 构件上的，并且第三个纤维支撑面是固定在第二扳型构件上的，该构件能绕着一个折褶线移动以便压紧纤维端头，进入在其他扳型构件上的两个面中。扳型构件是腿形的并且纤维支撑表面构成对准通道。

连接件是由一个可变形材料如小薄板做成的整体件构成，这些材料可以是金属或聚合材料，有足够的弹性强度以便在纤维端头施加夹紧力。

下面将参照附图，对本发明作进一步的描述，附图中：

图1是一个构成连接件的薄板的平面图;

图2是一个图1所示薄板的端视图;

图3是一个由图1所示薄板构成的连接件的侧视图;

图4是一个由图1所示的薄板构成的一个已完成的连接的端视图;

图5是一个图3所示连接件接近光导纤维前的放大的局部剖视图;以及

图6是一个按照图1至图5所示的连接件所具有的对齐的表面的连接件的第二实施例的放大局部剖面图，该连接件具有等长的腿，由一个帽将它们推在一起。

本发明参照图1至6可以作进一步的描述，图中示出了连接件70，其包括由塑性的，可变形的弹性材料构成的薄板72。

图1表示了一个构成连接件70的薄板的实施例。在图1中，薄板72具有一定的外形。薄板72有一个减少厚度的部分，即是沿着薄板72的长度延伸的槽73。该槽73把薄板72分隔成第一板构件或腿74和第二板构件或腿75。槽73形成了一条折褶线，薄板72沿该线被折褶起来以形成腿74和75朝着另一个作相对运动。 第一板构件即腿74有一个沿薄板长度延伸的V形槽76，该V形槽由两个成角度的纤维支撑平面78和79构成，见图5。该V形槽76有两个端部，在靠近薄板72的端部的两端是凹槽80和81，它们分别与圆锥形的表面相连接。该V形槽76位于与槽73平行的方向并且比边82更接近于槽73。

扳形腿75与板形腿74沿着由槽73构成的折褶线相互连接。腿74具有一对间隔开的平行凹槽84和85，参见图5，该凹槽84和85延其长度方向延伸并且在它们之间的表面86限定了一条光导纤维通道的三个纤维支撑表面的第三表面，要连接的光导纤维的端头固定在该通道中。腿75有一条与折褶线73间隔的边88，该边88并没有间隔开如边82一样大的距离以使边82在边88上方折褶，这在下面作叙述。边88由端壁在槽73处被连接到薄板72。翼90和91也在槽73处连接到薄板72上。翼90和91从厚度减少的部分73向外延伸，它们分别靠近腿75的两个端壁。翼90和91上设有槽94和95，凹槽94和95与第三纤维支撑表面86对齐，当第一和第二板型腿74和75被折褶成所述放置纤维通道时，凹槽94和95与凹槽80和81相配合，圆锥表面限定了把纤维端头导向放置纤维通道的漏斗型纤维导向孔，该放置纤维通道由表面78、79和86限定。当连接元件闭合时，漏斗型孔和小顶部沿着表面78、79和86的长度导引纤维端头进入通道并且将它们对准放置好。

薄板72最好由金属，如铝构成，由含碳量为0的合金3003的，0.5毫米（0.020英寸）厚的薄板构成。材料的硬度可以在布氏硬度（BHN）23至32之间，材料的抗张强度可以在35 至115MPa（Mega    pascals）（5至17千磅力/平方英吋）。另一种铝合金是1100，其退火后状态为另，H14或H15，抗张强度和硬度在范围之中。这二种合金材料比光导纤维的玻璃要软些，光导纤维上的包层在夹紧力作用下可延伸。这种变形是足够的，以至表面78、79和86要和所接触的光导纤维一致，并且一根光导纤维应该比另一根更粗，表面78，79和86要充分变形，甚至通过两根纤维中最小的一根的变形，以便把纤维的两个端头夹紧。因而，连接件70使光导纤维对准，在对准位置，光导纤维端头的中心部位的90%或90以上表面会对准。薄板72的材料也是有弹性的，以致当侧面部件被折褶起来与其中的一根纤维接触并夹紧它时，由侧面部件提供的迭余部位和杠杆机构材料不会超过弹性限度。材料的弹性使连接后，腿74和75在光导纤维上保留一个压缩力，以限制光导纤维被拉出或者限制纤维的中心与其相互对准的位置的偏移。这种连续的弹性压缩也限制了在光导纤维的连接过程中发生随温度的任何变化。当光导纤维的连接完成时，这种弹性压缩力可一直保留着。

光导纤维的端头留在连接元件中，以使拉出力会超过玻璃纤维的抗张强度。

其他的金属和金属合金，或其薄片用来制作薄板72。这种金属包括铜、锡、锌、铅和其合金。为了有一个无污垢的连接件，可采用聚合材料以及适合的材料包括热成形的聚对苯二甲酸乙酯（PET）材料的薄膜。一种较好的薄膜是聚对苯二甲酸乙酯乙二醇（PETG）薄膜，该薄膜厚度为0.5毫米（0.020英寸）。该材料应该有一个弹性的或抗张强度在21至115MPa（3至 17千磅力/平方英寸）之间，硬度为布氏硬度13至32之间，提供的连接件适宜于为限制纤维分离而将纤维端头对准以及夹紧。

连接件一般有放在放置纤维通道区域中的凝胶100，该凝胶折射率特性与纤维芯相似，以改进连接后的光导纤维传光的连续性。

见图3和图4所示，薄板72沿着由槽73确定的减小部分折褶，以使腿74和75处于图5所示的位置，翼90和91也被折褶成平面对着腿74，并且锥形的凹槽80和81，以及凹槽94和95一起构成了如图4所示的孔，纤维端头能够通过孔中导入在腿74和75之间的纤维放置通道。纤维端头被插进由表面78、79和86构成的通道中。折射率相配的凝胶100放在通道中。然后，腿74和75一起移动，夹紧纤维并且把纤维端头埋入纤维支撑表面，见图6。这些都是在腿74的顶边，是封盖到腿75的边88的上方，使两腿保持在纤维端头的夹紧位置，使得纤维端头处于轴向对准的位置的情况下进行的。连接件的变形材料允许它重新打开，使得各个纤维端头分离。

图6示出了一个连接件，具有一般一样长度的腿120和121。腿120和121的上端是圆的以限定一个穹形的外边缘。因此腿120和121的形状作成可放置一个外部的帽构件，该帽构件能强迫两腿相互靠在一起并夹紧纤维端头。这样的构件可以有在美国专利第4，818，055中公开的一个能配合在连接件中的外形，其中连接件是固定在基座上，对应于本发明的基座41，并且腿120和121能够通过一个相应于本发明的帽60被用力靠在一起成为纤维对准的位置。

在腿74或腿120中的V型槽76有表面78和79，它们互 相成60°角设置。元件120和121由上述材料构成。

Claims (9)

1、一种用于连接因制造误差而具有不同直径的光导纤维的两个邻近端头的连接件，上述连接件由整块薄板的可变形材料构成，该连接件具有相对的边，和通过薄板之间延伸，大致平行于边的，用以将薄板分成两个构件的折叠线，薄板具有限定三个大致成板状纤维支撑面的表面，该三个支撑面可布置成每个面都可与另一个面成一锐角，以致当薄板在折叠线处被折叠起来时，限定了一个在它们之间能放置要被连接在一起的两个邻近的光导纤维端头的光导纤维通道，其特征在于，薄板(72)的腿之一(74)在薄板的一个表面上设置了一个V形槽(76)，V形槽(76)，V形槽(76)通过折叠线限定了两个纤维支撑面(78、79)，该折叠线由在与V形槽(76)相对的薄板表面上设置的并且平行于V形槽(76)的另一个V形槽(73)所限定，并且薄板(72)的另一个腿(75)具有一个与折叠线平行并且设置在V形槽(76)的相对面的第三纤维支撑面(86)，上述腿提供了第三纤维支撑面(86)相对于另一纤维支撑面(78、79)的运动，以致把上述支撑面拉到一起以连接两个纤维端头并且施加足够的力到纤维端头以及引起每个上述纤维支撑面绕着上述纤维端头均匀变形，直径较大的上述纤维端头比直径较小的纤维端头均匀地嵌入，构成上述纤维通道的每个上述三个纤维支撑面的深度要深，以适应因加工误差引起的纤维直径变化，使两个上述纤维端头同心对准和被夹紧，并以足够的压缩力来限制上述纤维端头被从上述纤维对准通道拉出，而不足够的力是对上述光导纤维有害的。

2、按照权利要求1所述的一种连接件，其特征是，上述另一个腿（75）设计成具有一对间隔开的平行凹槽（84，85），位于第三支撑面（86）的相对侧边上以限定第三面。

3、按照权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，上述可变形材料具有充分的抗张强度以将上述夹紧力施加到上述纤维端头。

4、按照权利要求1或2所述的连接件，其特征在于，上述可变形材料具有的抗张强度在21和115MPa之间。

5、按照权利要求4所述的连接件，其特征在于，上述可变形材料是金属的。

6、按照权利要求5所述的连接件，其特征在于，上述金属是一种铝合金。

7、按照权利要求1所述的连接件，其特征在于，上述支撑面是大致平的面，每个面具有相对的端头，并且上述支撑面的端头与凹槽相连，凹槽设计成能将纤维端导入上述通道。

8、按照权利要求1所述的连接件，其特征在于，上述可变形材料具有一个抗张强度在21和115MPa之间。

9、按照权利要求8所述的连接件，其特征在于，上述可变形材料是热成形的聚对苯二甲酸乙酯。

Images