CN103278892A

CN103278892A - 一种光连接器

Info

Publication number: CN103278892A
Application number: CN2013102102861A
Authority: CN
Inventors: 叶银; 黄祖炎
Original assignee: BWT Beijing Ltd
Current assignee: BWT Beijing Ltd
Priority date: 2013-05-30
Filing date: 2013-05-30
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-30
Also published as: CN103278892B

Abstract

本发明公开一种光连接器，包括：固定部、连接该固定部并位于该固定部的前侧的由透光材料制成的光透过部，以及贯穿该固定部和该光透过部的光纤。光纤包括穿设于该光透过部中的一段第二裸光纤、位于该第二裸光纤的前侧并穿出该光透过部的一段裸露在外的第一裸光纤、位于该第二裸光纤的后侧的一段第三裸光纤。第一裸光纤、第二裸光纤和第三裸光纤，均具有纤芯和包覆纤芯的包层。通过第一裸光纤使杂散光疏散开，通过光透过部使第二裸光纤之中的包层光疏散开，避免杂散光和包层光集中转化为热而损伤连接器。

Description

一种光连接器

技术领域

本发明涉及光耦合领域，特别涉及一种光连接器。

背景技术

一般来说，空间光的光纤耦合主要是将固体激光器、半导体激光器等发出的激光光束通过光束整形后聚焦或者成像到光纤纤芯端面上，光纤的导光部分是由纤芯和包层组成，纤芯的折射率会略大于包层的折射率，这样的话，当入射到光纤纤芯端面的光发散角小于光纤的数值孔径NA时，进入纤芯后将在纤芯和包层的界面处发生全反射，而入射到光纤纤芯端面的光发散角大于光纤数值孔径NA时，即使进入纤芯也不会在纤芯和包层的界面处发生全反射，因此会很快折射出光纤而不能在纤芯传输。一般来说，空间光的光纤耦合总是有一定的耦合效率，很难达到100%，也就是说总存在一些光最终无法沿着光纤纤芯传输。

图1为空间光束光纤耦合的示意图，单包层光纤导光部分包括纤芯61和包层62，空间光束64在光纤耦合时，除了进入纤芯61且满足全反射条件的光65可以沿着纤芯传输外，其他的光都是未耦合进去的光，可以分为三部分：在光纤的端面63反射的端面反射光68、在包层62传输的包层光66，以及杂散光67。包层光66以及杂散光67最终都会转变成热。

现有的光连接器一般都是通过悬臂梁结构让光纤头附近被气隙保护，然后在后面进行模式剥离，防止包层光传输到后端损伤光纤涂覆层和护套。这种结构适合用来做光纤与光纤的对接，但是对于激光器的空间光的耦合时，耦合的光束是从激光器腔面发出的激光束经过一系列的光学元件进行光束整形后得到的，由于剩余衍射和光学元件引起像差，所以耦合到光纤端面的激光束很可能不是理想的高斯光束，即使是光纤直对的方式，也很难做到光纤参数与激光器完全匹配，因此损失的光功率中端面附近的杂散光会占很大的比重，而未耦合进光纤的光实际上会全部打在光连接器上转变成热，容易导致光连接器温度过高而损坏。另有授权公告号是CN201408271Y的中国实用新型专利，介绍了一种高同心度金属化光纤跳线接头。该方案通过金属化光纤与连接器用金锡焊料焊接，避免了光纤端面附近使用胶，从而不会因为胶受热燃烧等原因而引起连接器失效。同时光纤头采用市场上常见的悬臂梁结构，可以避免光纤端面受热失效，但是该方案只能增强光连接器的热损伤阈值，并不能减少光纤跳线在使用时连接器上产生的热量。图2为授权公告号CN201408271Y的中国实用新型专利的光纤跳线接头的示意图，悬臂梁结构的插芯71前端有一个凹槽72，光纤73固定在插芯71的中心，且通过凹槽72形成悬臂梁结构。当空间光束74入射到光纤端面时，未耦合进光纤的杂散光75并未远离插芯71，而是直接照射到插芯71上转化成热。同时，由于插芯71的尺寸一般比较小，散热结构也比较差，因此很容易使温度升高而损坏插芯71。

发明内容

本发明提供了一种光连接器，以最大限度地使未耦合进光纤纤芯的杂散光和包层光疏散开，避免其转化为热而损伤连接器。

本发明公开的一种光连接器，包括：固定部、连接该固定部并位于该固定部的前侧的由透光材料制成的光透过部，以及贯穿该固定部和该光透过部的光纤；该光纤，包括穿设于该光透过部中的一段第二裸光纤、位于该第二裸光纤的前侧并穿出该光透过部的裸露在外的一段第一裸光纤、位于该第二裸光纤的后侧的一段第三裸光纤，以及套置于该第三裸光纤外的光纤涂覆层；所述第一裸光纤、第二裸光纤和第三裸光纤，具有纤芯和包覆纤芯的包层。

其中，该光透过部，包括围绕该第二裸光纤的裸插芯；该裸插芯的折射率大于或等于该第二裸光纤的包层的折射率。

其中，该光透过部，还包括位于第二裸光纤和裸插芯之间，并将第二裸光纤和裸插芯粘合的光学凝胶层；该裸插芯的折射率大于或等于该光学凝胶层的折射率；该光学凝胶层的折射率大于或等于该第二裸光纤的包层的折射率。

其中，该裸插芯的外表面毛化。

其中，该光纤，还包括围绕该光纤涂覆层的光纤保护部。

其中，该光纤保护部，包括套置于该光纤涂覆层外且邻近该光透过部的过渡小套管以及套置于该过渡小套管外的光纤保护套。

其中，该固定部，包括固定连接于该裸插芯的尾座。

其中，该固定部，还包括位于光纤保护套与尾座之间，并将光纤保护套与尾座粘合的粘合层。

其中，该尾座的材料是金属；该裸插芯的材料是氧化锆陶瓷，或玻璃，或蓝宝石。

其中，所述第一裸光纤、第二裸光纤和第三裸光纤一体成型；该第一裸光纤的前端具有一层增透膜。

本发明的有益效果是：通过第一裸光纤使大部分未耦合进光纤的杂散光疏散开，通过光透过部使第二裸光纤之中的包层光疏散开，因此可以剥离包层光和杂散光，同时剥离的包层光和杂散光不会集中照射到连接器上产生热，避免连接器因高温而损坏。

附图说明

图1为空间光束光纤耦合的示意图；

图2为授权公告号CN201408271Y的中国实用新型专利的光纤跳线接头的示意图；

图3为本发明实施例的光连接器的剖面示意图；

图4为本发明实施例的光连接器的局部放大示意图；

图5为本发明实施例的光连接器的光纤的示意图；

图6为本发明实施例的光连接器的固定部和光透过部的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。并且，为了方便描述本发明各结构的位置关系，本发明将靠近入射光的方向的一侧定义为前侧，相反一侧定义为后侧。

图3为本发明实施例的光连接器的剖面示意图。本发明中总体技术方案为：光连接器包括固定部30、连接该固定部30并位于该固定部30的前侧的由透光材料制成的光透过部20，以及贯穿该固定部30和该光透过部20的光纤10。

该光纤10，包括穿设于该光透过部20中的一段第二裸光纤112、位于该第二裸光纤112的前侧并穿出该光透过部20的一段裸露在外的第一裸光纤111、位于该第二裸光纤112的后侧的一段第三裸光纤113。进一步地，所述第一裸光纤111、第二裸光纤112和第三裸光纤113一体成型，该第一裸光纤111的前端具有一层增透膜（图未示），从而减少端面反射光。

所述第一裸光纤111、第二裸光纤112和第三裸光纤113，均具有纤芯和包覆纤芯的包层，包层的折射率小于纤芯的折射率。本实施例之中，采用工业常用的光纤制成所述第一裸光纤111、第二裸光纤112和第三裸光纤113。

使用本发明的光连接器进行空间光41的耦合时，由于光连接器的前端是一段第一裸光纤111，裸光纤的材质一般是熔融石英，杂散光47会在第一裸光纤111的外表面被疏散，不会沿着光纤传输，一般地，杂散光47从第一裸光纤111靠近前侧端面的外表面被疏散，因此，杂散光47不会集中照射到连接器（即本发明的固定部30）上产生热。又由于光透过部20的折射率大于空气，包层光46传输到第二裸光纤112时，部分或全部的包层光46被光透过部20剥离出包层，最终通过光透过部20的外表面折射出去，不会集中照射到连接器上产生热。

进一步地，该光透过部20，包括围绕该第二裸光纤的裸插芯21，裸插芯21的折射率大于或等于第二裸光纤112的包层的折射率。进一步地，裸插芯21的外表面211毛化。由于裸插芯21的折射率大于或等于第二裸光纤112的包层的折射率，包层光能够被剥离出包层而进入裸插芯21；由于裸插芯21的外表面211是粗糙的，使得从裸插芯21的内部传输到外表面211的大多数光能够折射出去。本实施例中，裸插芯21由高透光的材料制成，例如裸插芯21的材料能够是氧化锆陶瓷，或玻璃，或蓝宝石。

本实施例之中，该光透过部20，还包括位于第二裸光纤112和裸插芯21之间，并将第二裸光纤112和裸插芯21粘合的光学凝胶层22。该裸插芯21的折射率大于或等于该光学凝胶层22的折射率；该光学凝胶层22的折射率大于或等于该第二裸光纤112的包层的折射率。光学凝胶层22的折射率大于或等于第二裸光纤112的包层的折射率且粘合第二裸光纤112的外表面，使得包层光46能够被剥离出包层而进入光学凝胶层22；裸插芯21的折射率大于或等于光学凝胶层22的折射率且光学凝胶层22粘合裸插芯21的内表面，使得被剥离出包层而进入光学凝胶层22的包层光46进入裸插芯21并最终通过裸插芯21的毛化的外表面211折射出去。本实施例的光学凝胶层22由折射率小于裸插芯21的折射率的光学凝胶制成，同时达到了粘合第二裸光纤112和裸插芯21，以及充分剥离和传导包层光46的效果。

本实施例的光纤10，还包括套置于该第三裸光纤113外的光纤涂覆层12，以及围绕该光纤涂覆层12的光纤保护部13。该光纤保护部13，包括套置于该光纤涂覆层12外且邻近该光透过部20的过渡小套管131以及套置于该过渡小套管131外的光纤保护套132。本实施例之中，光纤涂覆层12和过渡小套管131之间通过胶固定；过渡小套管131和光纤保护套132之间通过胶固定。

光纤涂覆层12可以由多种材料例如丙烯酸酯或硅橡胶制成，用于提高光纤10的机械强度。过渡小套管131和光纤保护套132用于保持光纤10和固定部30基本同心并提高光纤10的机械强度。

本发明的固定部30，包括固定连接于该裸插芯21的尾座31，以及位于光纤保护套132与尾座31之间，并将光纤保护套132与尾座31粘合的粘合层32。本发明的粘合层32，将光纤10和尾座31粘合，能够由透光的胶制成，也能够由不透光的胶制成。本实施例中，该尾座31的材料是金属，通过机械压接或胶黏的方式固定连接于该裸插芯21，粘合层32由光学凝胶制成。

进一步地，本实施例的裸插芯21，具有开设在后端面的呈漏洞状的凹槽212，第三裸光纤113穿过该凹槽212并固定在凹槽212的中心。另外，本实施例设置凹槽212的目的是便于产品装配，更具体地，是为了便于将光纤准确地穿设于裸插芯21。

图4为本发明实施例的光连接器的局部放大示意图，显示包层光46传输到第二裸光纤112时，被剥离出包层，最终通过裸插芯21的毛化的外表面211折射出去。具体而言，包层光46入射到第二裸光纤112的包层1121与光学凝胶层22的内表面的交界面时，由于光学凝胶层22的折射率等于或者大于包层1121的折射率，因此包层光46会折射入光学凝胶层22，形成胶层光51，胶层光51入射到光学凝胶层22与裸插芯21的内表面的交界面时，由于裸插芯21的折射率等于或者大于光学凝胶层22的折射率，因此胶层光51会折射进入裸插芯21，由于裸插芯21的外表面211为毛化的，因此裸插芯21内的光52入射到毛化的外表面211时大部分会折射出去而不会反射回裸插芯21。

图5为本发明实施例的光连接器的光纤的示意图。图6为本发明实施例的光连接器的固定部和光透过部的示意图。以下通过图5和图6，对本实施例的光连接器的装配过程进行说明。

如图5所示，将工业用光纤（包括裸光纤和裸光纤外涂覆的一层光纤涂覆层）在端面附近去除一段光纤涂覆层12，留下一段裸光纤11；在光纤涂覆层12外面套上一根过渡小套管131，过渡小套管131外面套上光纤保护套132，光纤保护套132、过渡小套管131和光纤涂覆层12三者之间通过胶固定，则形成光纤10。当然也可以在光纤涂覆层12外面套上一根过渡小套管131，过渡小套管131外面套上光纤保护套132，然后在端面附近去除一段光纤涂覆层12而留下一段裸光纤11。本实施例中，过渡小套管131和光纤保护套132的前侧留有一段涂覆有光纤涂覆层12的光纤，本领域技术人员应了解，设置这一段光纤涂覆层12是为了配合凹槽212而保护位于凹槽212之中的裸光纤，较佳地，过渡小套管131和光纤保护套132的前侧的光纤涂覆层12的长度大致相当于凹槽212的深度。

如图6所示，裸插芯21和尾座31通过机械压接固定，裸插芯21内部包围有定位孔213，裸插芯21的外表面211毛化；尾座31内部有内孔311，内孔311和定位孔213同轴，定位孔213的孔径小于内孔311的孔径。

另外，能够将裸插芯21的内表面设置为毛化的，则胶层光51（如图3所示）入射到毛化的裸插芯21的内表面和光学凝胶层22的交界面时，大部分胶层光51会折射入裸插芯21而不会反射回光学凝胶层22。

装配时，在内孔311中注入适量的光学凝胶，将如图5所示的光纤10前端的裸光纤11从尾座31的内孔311中穿入，通过裸插芯21的呈漏洞状的凹槽212插入裸插芯21的定位孔213，并进一步地穿过裸插芯21的定位孔213，直到光纤保护套14（的前端）与裸插芯21相抵，则光纤保护套14与内孔311之间用胶（光学凝胶）固定，以保证光纤与光连接器同心，尽量减小光纤应力。裸光纤11穿入定位孔213时，会把事先注入在内孔311中的胶带入定位孔213中，这时裸光纤和定位孔213之间充满胶，裸插芯21与裸光纤之间用光学凝胶固定。进一步，可以清洗裸插芯21前侧的裸光纤以去除光学凝胶，再通过适当的加热使光学凝胶固化。结合图3可知，装配完毕后，位于裸插芯21前侧的裸光纤即为第一裸光纤111，被裸插芯21所包围并与光学凝胶层22粘合的裸光纤即为第二裸光纤112。因此，本发明的光连接器，能够通过进行两步光剥离，分别将杂散光和包层光疏散开而且疏散的杂散光和包层光不会直接照射到固定部，能够避免连接器因高温而损坏。

关于光纤端面的处理方法，至少有如下两种：（一）、在将裸光纤11穿过裸插芯21之前，先将裸光纤11的前端面切平整，如需要可以用激光抛光；（二）、在裸光纤11穿过裸插芯21并将胶固化后再将裸光纤11的端面切平整，如需要可以用激光抛光或研磨抛光。

进一步地，在上述处理光纤端面的操作后，可以在该第一裸光纤111的前端镀一层增透膜，从而减少端面反射光。

本发明的实施例具有以下的优点：

（一）与现有的光纤跳线接头相比较，本发明的光连接器，可以通过第一裸光纤使杂散光疏散开，通过光透过部使第二裸光纤之中的包层光疏散开，避免杂散光和包层光集中转化为热而损伤连接器；

（二）通过设置裸插芯，使包层光能够从包层被剥离；

（三）通过将裸插芯的外表面设置为毛化的表面，使裸插芯中的光充分地通过毛化的外表面折射出去；

（四）通过光学凝胶层将第二裸光纤和裸插芯粘合，通过粘合层将光纤和尾座粘合，从而减小光纤应力；并通过光学凝胶层的折射率大于或等于第二裸光纤的包层的折射率且紧密粘合在第二裸光纤的外表面，以及裸插芯的折射率大于或等于光学凝胶层的折射率且光学凝胶层紧密粘合在裸插芯的内表面，使包层光能够被更充分地从包层剥离；

（五）通过在裸插芯的后端面设置凹槽，便于装配光连接器。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims

1.一种光连接器，其特征在于，所述光连接器包括：固定部、连接该固定部并位于该固定部的前侧的由透光材料制成的光透过部，以及贯穿该固定部和该光透过部的光纤；

该光纤，包括穿设于该光透过部中的一段第二裸光纤、位于该第二裸光纤的前侧并穿出该光透过部的一段裸露在外的第一裸光纤、位于该第二裸光纤的后侧的一段第三裸光纤；

所述第一裸光纤、第二裸光纤和第三裸光纤，具有纤芯和包覆纤芯的包层。

2.根据权利要求1所述的光连接器，其特征在于，

该光透过部，包括围绕该第二裸光纤的裸插芯；

该裸插芯的折射率大于或等于该第二裸光纤的包层的折射率。

3.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，

该光透过部，还包括位于第二裸光纤和裸插芯之间，并将第二裸光纤和裸插芯粘合的光学凝胶层；

该裸插芯的折射率大于或等于该光学凝胶层的折射率；该光学凝胶层的折射率大于或等于该第二裸光纤的包层的折射率。

4.根据权利要求2所述的光连接器，其特征在于，

该裸插芯的外表面毛化。

5.根据权利要求2至4任一权利要求所述的光连接器，其特征在于，

该光纤，还包括涂覆于该第三裸光纤外的光纤涂覆层，以及围绕该光纤涂覆层的光纤保护部。

6.根据权利要求5所述的光连接器，其特征在于，

该光纤保护部，包括套置于该光纤涂覆层外且邻近该光透过部的过渡小套管以及套置于该过渡小套管外的光纤保护套。

7.根据权利要求6所述的光连接器，其特征在于，

该固定部，包括固定连接于该裸插芯的尾座。

8.根据权利要求7所述的光连接器，其特征在于，

该固定部，还包括位于光纤保护套与尾座之间，并将光纤保护套与尾座粘合的粘合层。

9.根据权利要求7所述的光连接器，其特征在于，

该尾座的材料是金属；

该裸插芯的材料是氧化锆陶瓷，或玻璃，或蓝宝石。

10.根据权利要求1至4任一权利要求所述的光连接器，其特征在于，

所述第一裸光纤、第二裸光纤和第三裸光纤一体成型；

该第一裸光纤的前端具有一层增透膜。