CN103076656A - 一种新型光纤对接装置 - Google Patents

Abstract

一种新型光纤对接装置，包括一由记忆合金材料构成的管状结构，所述的管状结构由三段内径粗细不同的管子构成，管状结构第二段管内径最小，其初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤的关系是：[1-(1-S)×K]×D_F＜D_T1＜D_F (1)D_F＜D_T2＜D_F×(1+S×K) (2)D_F是对接时光纤的外径，K是由记忆合金材料构成的管状结构的形状记忆应变系数，S是选取的比例系数；所述管状结构的第一段管和第三段管相对于第二段管内径较大，其初始内径D_C1、低温扩张后内径D_C2与光纤涂覆外径D_S的关系是：[1-(1-S)×K]×D_S＜D_C1＜D_S (3)D_S＜D_C2＜D_S×(1+S×K) (4)该装置具有成本低、使用简单方便、长期稳定性好的特点。

Description

一种新型光纤对接装置

技术领域

本发明涉及一种光纤连接的装置，具体是一种利用记忆合金管进行光纤端头连接的装置。

背景技术

光纤作为通信线路已广泛应用于全世界各个地区，而作为新型传感装置也具有巨大的应用前景。由于目前应用于实际中的大多数光纤是石英光纤，其芯径一般在4-80微米的范围内，所以对光纤的接头要求很高，如单模光纤的芯径一般在8-10微米之间，两根光纤的接头偏差一微米就会出现较大的损耗。中国专利申请号为201020519978.6的《一种光纤对接装置》的文献中揭示了一种通过记忆合金材料加工的光纤对接装置，其结构简单、使用方便，具有较好的应用前景。但该专利所公开的光纤对接装置在实际使用中仍有问题，该光纤对接装置只能将光纤的裸纤部分夹持并使光纤对准，但裸纤与未去除涂覆层的光纤间会留出空隙，稍对光纤有所了解的人都知道：没有涂覆层的保护，裸纤的强度是很低的，这样就导致该空隙出的裸纤极易断裂，而造成光纤对接的失败。当然，该缺陷也可使用热缩套管或环氧树脂等胶黏剂的粘接来弥补空隙，这又会导致体积增大、操作复杂、长期可靠性下降等问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种新型记忆合金管进行光纤端头连接的装置，该装置具有成本低、使用简单方便、长期稳定性好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种新型光纤对接装置，包括一由记忆合金材料构成的管状结构，其特征在于：所述的管状结构由三段内径粗细不同的管子构成，管状结构第二段管内径最小，其初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_F＜D_T1＜D_F    (1)

D_F＜D_T2＜D_F×(1+S×K)        (2)

D_F是对接时光纤的外径，K是由记忆合金材料构成的管状结构的形状记忆应变系数，S是选取的比例系数。

所述管状结构的第一段管和第三段管相对于第二段管内径较大，其初始内径D_C1、低温扩张后内径D_C2与光纤涂覆外径D_S的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_S＜D_C1＜D_S    (3)

D_S＜D_C2＜D_S×(1+S×K)        (4)

常见的镍钛记忆合金最大的单程形状记忆效应可达到8％，即K值为8％，S一般选取的值是0.5。

沿所述管状结构的轴向管状结构有一道开口缝隙。

所述的管状结构的内壁上有镀膜层。

所述的管状结构第一段管和第三段管内壁上涂覆有热熔材料。

所述的管状结构第一段管和第三段管内部设置有热收缩材料构成的管子。

所述的管状结构的外壁上有热收缩材料构成的管子。

在由记忆合金构成的管状结构外还有一套管。

所述的套管与由记忆合金构成的管状结构之间有填充物。

所述的填充物是具有良好导热性的材料。

所述的管状结构的中段与另外两段之间的连接处的内部空腔是锥形的。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的一种新型光纤对接装置，具有结构简单、设计合理、价格低廉、长期稳定性好、体积小、易固定、操作方便、非高温或电弧熔接处理；

2、本发明的一种新型光纤对接装置，可以做成多芯预制件，同时完成多根光纤的接续，适用于带状光纤的接续，并且长期性能稳定、体积小、成本低，特别是每芯光纤均是以自对准方式对接，对接质量高，对接损耗低可以满足大规模的带状光纤的对接；

3、本发明的一种新型光纤对接装置，在选择合适的双程记忆效应构成的管状结构，以及合适的相变条件如磁场，可以构建成光纤自动对接装置，可以适用于光纤光缆厂或光纤传感公司的大批量光纤测试任务，大幅度减少测试时间及成本。

4、本发明的一种新型光纤对接装置适于特种光纤的接续，如光子晶体光纤、特种涂覆光纤等光纤的接续使用，不仅可以形成牢固接头，同时不会破坏光纤的结构或光纤的特种涂层；

5、本发明的一种新型光纤对接装置，也适合于光电混合电路板以及纯光路板中光路的连接，该装置不仅体积小、成本低、操作方便，而且易操作、长期性能稳定、耐冲击、固定容易，并可以完成大量并行光路的对接，是一种良好的光路接续子；

6、本发明的一种新型光纤对接装置，在完成两个光纤端头的对接和对准同时，还将部分具有涂覆层的光纤固定，从而大幅度提高光纤接头的可靠性。

综上所述，本发明装置具有结构简单、设计合理、价格低廉、长期稳定性好、体积小、易固定、操作方便、无高温或电弧熔接过程、使用效果好，具有广阔的使用前景。

下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的第一具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明的第一具体实施方式的剖面结构示意图。

图3为本发明的第一具体实施方式的光纤对接时剖面结构示意图。

图4为本发明的第一具体实施方式光纤对准时剖面结构示意图。

图5为本发明的第二具体实施方式的结构示意图。

图6为本发明第三具体实施方式的结构示意图。

图7为本发明第四具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明：

1-第一段管；2-第二段管；3-第三段管；4-内腔；

6-裸光纤；7-折射率匹配液；8-涂覆层；9-填充物；

10-锥形导入口；11-套管；12-光纤连接器；15-填充物。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，包括一由记忆合金材料构成的管状结构的光纤连接器12，特别是：所述的光纤连接器12由三段内径粗细不同的管子构成，分别是第一段管1、第二段管2和第三段管3，其中第二段管2内腔4的内径最小，其初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与裸光纤6的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_F＜D_T1＜D_F      (5)

D_F＜D_T2＜D_F×(1+S×K)        (6)

D_F是对接时裸光纤6的外径，K是由记忆合金材料构成的光纤连接器12的形状记忆应变系数，S是选取的比例系数。

所述光纤连接器12的第一段管1和第三段管3相对于第二段管2的内腔4内径较大，其初始内径D_C1、低温扩张后内径D_C2与具有涂覆层8的光纤外径D_S的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_S＜D_C1＜D_S     (7)

D_S＜D_C2＜D_S×(1+S×K)         (8)

常见的镍钛记忆合金最大的单程形状记忆效应可达到8％，即K值为8％，S一般选取的值是0.5。

将需对接的两裸光纤6的端头从光纤连接器12的两端分别导入，并在光纤连接器12的第二段管2内腔4的中部相接触，待接续的光纤的具有涂覆层8的部分光纤分别位于所述光纤连接器12的第一段管1和第三段管3中，根据记忆合金的性质及事先的设置，用相应的方法使该第一段管1和第三段管3收缩并将两裸光纤6的端部箍紧，使两裸光纤6自对准并形成接头，同时光纤连接器12的第一段管1和第三段管3也收缩并将对接的两个光纤的具有涂覆层8的部分的光纤箍紧，从而完成对接。所述的使光纤连接器12收缩的方法有加热法、冷却法、应力诱导法和磁场诱导法，这些需要根据不同种类的记忆合金的特性及加工过程来选择应用，其中最常用的和技术最成熟的是镍钛记忆合金及加热法，特别是以弥散方式掺有钕的镍钛记忆合金具有良好的常温储存性，其使用方法是：常温下加工由镍钛钕记忆合金材料构成的光纤连接器12第二段管2内腔4的内径D_T1为D_F的96％，光纤连接器12第一段管1和第三段管3内径D_C1为D_S的96％，在低温下将镍钛钕记忆合金材料构成的光纤连接器12第二段管2内腔4的内径D_T1扩张为D_F的104％左右的内径D_T2，光纤连接器12第一段管1和第三段管3的内径D_C1扩张为D_S的104％左右的内径D_C2，当然在需要时进行形状恢复效应的训练，加工后恢复至常温保存。在使用时，将两光纤端头切割处理后轻松的分别从第一段管1和第三段管3导入，裸光纤6进入内径为D_T2的并在第二段管2的中部接触，并保证具有涂覆层8的光纤有一部分位于光纤连接器12第一段管1和第三段管3中，然后对光纤连接器12加热(如镍钛钕记忆合金材料需加热至90℃左右)至构成光纤连接器12的钛镍钕记忆合金材料的逆相变温度，这时光纤连接器12径向收缩并牢牢的箍紧两裸光纤6的端头和一部分具有涂覆层8的光纤，并使两光纤自动对准，完成光纤的接头。

优选的，光纤连接器12也可以是沿纵向有一开口缝隙，该结构可以减少光纤连接器12在径向收缩时对裸光纤6的压力。

优选的，所述的光纤连接器12的内壁上有镀膜层，如铝或铝合金、铜或铜合金，高分子镀膜层等。该薄膜可以均衡光纤连接器12在径向收缩时第二段管2对裸光纤6的压力，防止裸光纤6接头外侧表面上出现尖锐的应力点。

优选的，所述的光纤连接器12除第二段管2外的内壁上涂覆有热熔材料。如热熔胶。

优选的，所述的光纤连接器12除第二段管2外的内部有热收缩材料。如辐射交联热收缩材料。

优选的，所述的光纤连接器12的第二段管2内腔4中有折射率匹配液7，从而使裸光纤6的对接性能更好。

优选的，所述的光纤连接器12外壁上有热收缩材料构成的管子。

优选的，所述的光纤连接器12的第二段管2与第一段管1和第三段管3之间的连接处的内部空腔是锥形的。这样便于裸光纤6的导入。

优选的，如图5所示，所述的锥形空间内有填充物9，所述的填充物9可以是阻水油膏或胶黏剂。

优选的，所述光纤连接器12的形状记忆效应是磁敏诱导型。

优选的，所述的光纤连接器12是具有双程可逆形状记忆效应，可以在光纤对接后完成相应的工作后解除光纤的对接状态，如以光纤连接器12为主的光纤自动对接装置用于光纤光缆生产过程的测试的。

优选的，所述的光纤连接器12是由记忆合金薄膜构成。

优选的，所述的光纤连接器12是由厚度大于100微米的记忆合金薄板经弯曲或轧制构成。

优选的，所述的光纤连接器12也了可以有两个或两个以上的管状结构并联构成阵列型光纤连接器，可以用于多根光纤的同时对接，如带纤。

实施例2

如图6所示，本实施例中，与实施例1不同的是：在由记忆合金构成的管状结构外还有一套管11。

优选的，所述的套管11与由记忆合金构成的管状结构之间有填充物15。

优选的，所述的填充物15是具有良好导热性的材料。如导热硅胶、导热硅脂、导热树脂。

优选的，所述的填充物15具有粘接性能。

本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图7所示，本实施例中，与实施例1不同的是：光纤连接器12的两端的具有锥形导入口10。该结构可以方便裸光纤6的导入和对接。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型光纤对接装置，包括一由记忆合金材料构成的管状结构，其特征在于：所述的管状结构由三段内径粗细不同的管子构成，管状结构第二段管内径最小，其初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_F＜D_T1＜D_F    (1)

D_F＜D_T2＜D_F×(1+S×K)       (2)

D_F是对接时光纤的外径，K是由记忆合金材料构成的管状结构的形状记忆应变系数，S是选取的比例系数。

所述管状结构的第一段管和第三段管相对于第二段管内径较大，其初始内径D_C1、低温扩张后内径D_C2与光纤涂覆外径D_S的关系是：

[1-(1-S)×K]×D_S＜D_C1＜D_S    (3)

D_S＜D_C2＜D_S×(1+S×K)       (4)

2.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：沿所述管状结构的轴向管状结构有一道开口缝隙。

3.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构的内壁上有镀膜层。

4.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构第一段管和第三段管内壁上涂覆有热熔材料。

5.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构第一段管和第三段管内部设置有热收缩材料构成的管子。

6.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构的外壁上有热收缩材料构成的管子。

7.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：在由记忆合金构成的管状结构外还有一套管。

8.根据权利要求7所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的套管与由记忆合金构成的管状结构之间有填充物。

9.根据权利要求8所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的填充物是具有良好导热性的材料。

10.根据权利要求1所述的新型光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构的中段与另外两段之间的连接处的内部空腔是锥形的。

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