CN103354913B - 具有光纤接入孔的光缆组件及组装方法 - Google Patents

Abstract

光纤连接器组件包括具有附着到光纤连接器的一或多个光纤带的光缆。连接器包括套圈组件及具有光纤接入孔的卷曲体。孔具有至少两个壁，所述至少两个壁界定第一宽度及第二宽度，所述孔界定预定的Δ及预定的纵横比。Δ与纵横比为光纤带与光纤套圈组件的对准提供光纤接入。本发明同样公开一种制造光纤连接器组件的方法。

Description

具有光纤接入孔的光缆组件及组装方法

相关申请案的交叉引用

本申请案根据专利法主张申请于2010年8月23日的美国专利申请案第12/861,489号的优先权的权利。本申请案依据所述申请案的内容，所述申请案的全部内容以引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明公开一种光纤连接器，且更具体而言，本发明公开通过附着光缆到壳体而界定的光纤组件。

背景技术

光纤连接器在电信领域中已取得日益重要的角色，频繁地替代现有的铜连接器。这种趋势已在电信的所有领域中具有重大影响，极大地增加了传输的数据量。随着光纤局域网络被推出以向住宅及商业用户递送持续增长的容量的音频、视频及数据信号，已预见光纤连接器的使用的进一步增长，尤其在地铁与光纤到家应用中。此外，光纤已开始在家庭及商业驻地网络中用于内部数据、音频及视频通信，并期待增长。

光缆组件要求光纤在光纤连接器中对准。对准问题可产生光学衰减，且当存在未对准时，信号强度可显著地降级。此外，光缆必须牢固地附着到连接器。如果光缆与连接器分离，那么光纤将中断且光缆组件将被破坏。传统光缆组件的对准与光缆附着特征对衰减损失提供充足的保护，但不对光缆分离力提供充足的抵抗。

发明内容

一种光纤连接器组件包括光缆，所述光缆具有至少一个光纤带及光纤连接器。光纤连接器包括至少一个光纤套圈组件；卷曲体，所述卷曲体界定通道及光纤接入孔，所述光纤接入孔具有至少两个壁，所述至少两个壁界定第一宽度及第二宽度，其中光纤接入孔界定预定的Δ及预定的纵横比，所述预定的Δ及预定的纵横比为光纤带与光纤套圈组件的对准提供光纤带接入；及卷曲带，所述卷曲带用于固持光缆到光纤连接器。

一种组装光缆组件的方法涉及将具有至少一根光纤的光缆附着到光纤连接器，连接器包括具有光纤接入孔的卷曲体。将至少一根光纤插入到卷曲体中，且可通过光纤接入孔观察与操作光纤。

在以下具体实施方式中提出额外的特征，且在某种程度上，通过那些描述，所述特征对所属领域的技术人员将显而易见，或者通过实践描述的实施方式与权利要求以及附图而认识到所述特征。

应了解，一般描述与详细描述两者都为示范性的，且意图提供概览或框架以理解权利要求。包括附图以提供对本说明书的进一步理解，且所述附图并入本说明书中并组成本说明书的一部分。附图说明一或多个实施方式，并与描述一起用于解释实施方式的原理及操作。

附图说明

图1为连接器子组件的分解图；

图2为用于制造卷曲带的套筒的透视图；

图3到图5图示用于图1的连接器子组件的光纤引导；

图6到图8图示用于图1中的连接器子组件的另一个光纤引导插入件；

图9为用于附着到光缆的示范性卷曲体的透视图，所述光缆具有纤维强度元件；

图9A为图9的卷曲体的详细视图；

图10为图5的插入件的横截面透视图，所述插入件部分地插入到图9的卷曲体中；

图11为图5的插入件的横截面透视图，所述插入件完全地固定到图9的卷曲体中；

图12为连接器子组件的一部分的部分横截面详图，所述连接器子组件通过光纤引导插入件接收光纤阵列；

图13为图12中的连接器子组件n的部分横截面详图，所述连接器子组件具有在卷曲体的一部分周围的光缆的一部分及定位在光缆周围的套筒；

图14为图12的连接器子组件的部分横截面详图，所述连接器子组件具有环绕卷曲体的一部分的光缆的一部分及定位在光缆的一部分及卷曲体的一部分二者周围的套筒；

图15为用于形成卷曲带的卷曲模具的透视图；

图16为附着有图15的一对卷曲模具的手动卷曲工具的侧视图；

图17为附着有图15的一对卷曲模具的动力卷曲工具；

图18为图12的连接器子组件，所述连接器子组件具有通过图15的卷曲模具形成的卷曲带；

图19为图18中的卷曲带n的侧面横截面；

图20为光纤连接器的部分横截面，所述光纤连接器具有图18的连接器子组件；

图21为图18的连接器子组件的界面的部分横截面详图，突出卷曲体与卷曲带的特征的关系；

图22为图21的横截面视图的特写详图，突出高压缩点；

图23为用于附着到光缆的示范性接合组件，所述光缆具有纤维强度元件；及

图24为用于附着到光缆的示范性分叉组件，所述光缆具有纤维强度元件。

具体实施方式

本发明公开一种卷曲体，所述卷曲体与卷曲带配合以增加强度。卷曲体可包括在光纤连接器组件、光缆组件、接合组件或分叉组件中。卷曲体具有与卷曲带上的特征联锁的特征，以卷曲具有纤维强度元件的光缆到适当的子组件。卷曲体可进一步包括用于在光缆组件的组装期间光纤。

移动的接入孔。

在示范性实施方式中，光缆子组件10包括至少一个保护罩11、光缆12、卷曲带20及连接器子组件30（图1）。连接器子组件30包括至少一个光纤引导插入件40、卷曲体50、光纤套圈组件60及内壳体70。套圈组件60可包括圆弹簧62、弹簧定心套64、套圈保护罩66及多光纤套圈68。可通过内壳体70将套圈组件60固定到卷曲体50的一端。

保护罩11可适于（例如）在光缆12周围轴向地平移并向光缆子组件10提供应变消除。保护罩11可为（例如）可使用粘合剂固定到光缆12与连接器子组件30的预成型的保护罩。或者，保护罩11可为可通过使用模压过程应用到光缆12及连接器子组件30的模压保护罩。在示范性实施方式中，保护罩11可为由（例如）聚烯烃制成的可热缩保护罩。

光缆12可包括（例如）圆光缆护套14，但能可选地包括方形、矩形、椭圆形或狗骨形光缆护套。光缆12可包括（例如）12根松散的光纤，所述光纤具有至少一部分纤维转换为（例如）带18。作为可选方案，光缆12可包括光纤带。光缆12具有纤维强度元件16，所述纤维强度元件16选自由以下组成的群组：玻璃纤维、芳纶纤维或纱线、钢丝网及碳纤维。在示范性实施方式中，强度元件16包括2000至3000分特玻璃纤维。

卷曲带20可包括（例如）扩口22、压痕24及肋26。卷曲带20可由（例如）套筒19（图2）形成。套筒19可大体上为具有长度、宽度及壁厚度的管状。壁厚度可为从约0.25毫米（mm）到约0.75mm，且在示范性实施方式中壁厚度可为约0.35mm。套筒19具有从约8.5mm到约9.5mm的长度，且在示范性实施方式中具有约9.0mm的长度。套筒19具有从约8.2mm到约9.2mm的外部宽度或直径。套筒19可由选自由以下组成的群组的可锻金属合金制成：黄铜、青铜、钢、铅、铜、铝、锡、锌、铁及镍，然而其他可锻金属也为可能的。

插入件40（图1与图3到图5）可插入在卷曲体50中且可适于接收至少一根光纤并可接收（例如）具有12根光纤的带18。插入件40的替代实施方式可包括（例如）插入件40a（图6到图8），所述插入件40a适于接收至少一根光纤并可接收具有四根光纤的带。只要可能，为清楚起见，本发明将涉及插入件40及插入件40a二者共有的元件。

插入件40、40a可包括（例如）第一端41、41a、通道42、42a、第二端43、43a、过渡表面44、44a、光纤入口45、45a、至少一个接触表面46、46a、光纤出口47、47a、至少一个对准槽48、48a及接界表面49、49a。通道42、42a从第一端41、41a上的入口45、45a通过到第二端43、43a上的出口47、47a。通道42、42a在入口45、45a处具有第一高度及第一宽度并在出口47、47a处具有第二高度及第二宽度。通道42的高度可从约1.9mm到约0.7mm改变，且通道47a的高度可从约1.9mm到约0.6mm改变。通道47的宽度可从约3.5mm到约3.1mm改变，且通道47a的宽度可从约3.5mm到约1.1mm改变。

表面44、44a可与第一端41、41a相邻，且可为实质上锥形的或截头圆锥形表面。接界表面49、49a可与表面44、44a相邻，与第一端41、41a相对。表面49、49a可包括插入停止件。用于在卷曲体50中旋转地对准插入件40、40a的至少一个对准槽48、48a沿着插入件40、40a的外部实质上从表面49、49a到第二端43、43a纵向地延伸。在示范性实施方式中，插入件40、40a可包括两个对准槽48、48a。

至少一个接触表面46、46a可沿着插入件40、40a的外部实质上从表面49、49a到第二端43、43a纵向地延伸。在示范性实施方式中，插入件40、40a可包括两个表面46、46a。在进一步的示范性实施方式中，插入件40、40a可包括四个表面46、46a。至少一个表面46、46a可包括锥形以促进（例如）摩擦配合。插入件40、40a可包括具有从约70到约90的肖氏D硬度的热塑性弹性体。示范性实施方式可包括具有约82肖氏D硬度的热塑性弹性体（可从DuPont^TM购得）。然而，可用其他合适弹性聚合物。

卷曲体50（图9）可包括（例如）过渡表面51、插入件接收区域52及卷曲区53。区53可包括至少一个压缩区域54、后阶55a、前阶55b及至少一个箍56。卷曲体50可进一步包括至少一个位于接收区域52中的对准键57、接界表面59及光纤接入孔58。

卷曲体50可适于（例如）机械地联锁到卷曲带20以在一个端上固定光缆12，且可进一步适于接收内壳体70（见图1）到相对端。接收区域52可适于接收插入件40、40a。接收区域52的至少一部分可包括与插入件40、40a的表面46、46a配合的锥形内部表面。至少一个对准键57可与在插入件40、40a上找到的至少一个对准槽48、48a相关联。可配置至少一个对准键57以干涉至少一个对准槽48、48a以在插入件40、40a与卷曲体50之间引起紧密干涉配合。表面59可位于与表面51相邻。当插入件40、40a插入到卷曲体50中时，表面49可实质上接界表面59，从而停止任何进一步插入。在插入件40、40a上找到的表面44、44a符合表面51，从而产生实质上连续的过渡表面以从光缆12释放强度元件16到卷曲区53（见图10及图11）上。

压缩区域54可从卷曲带20接收压缩力。在示范性实施方式中，至少一个箍52可位于在至少一对压缩区域54之间。在其他示范性实施方式中，多个箍52可位于在多个压缩区域54之间。至少一个箍52可具有外部宽度或直径，所述外部宽度或直径可大于压缩区域54的外部宽度。箍52的外部宽度可为（例如）约7.90mm。压缩区域54的外部宽度可为（例如）约7.70mm。箍52可包括相对于卷曲体50的纵向轴约135度角处的倾斜侧壁。后阶53与前阶55可同样具有约135度角处的倾斜侧壁并可具有约7.90mm的宽度。

在其他示范性实施方式中，具有卷曲区53的本体或壳体可包括（例如）接合组件130（图23）及光缆分叉140（图24）。接合组件130包括接合壳体132，所述接合壳体132具有用于固定光缆12的加强元件16的一或多个卷曲区53，使用套筒19形成卷曲带20。具有纤维强度元件的其他光缆可为适合的。接合组件130可用于（例如）修复切断的光缆到先前未切断的光缆的实质上额定的屈服强度。光缆分叉140可包括分叉壳体142，所述分叉壳体142具有用于固定强度元件16的至少一个卷曲区53。光缆分叉140可使用附着耳148附着到（例如）壁、架子、杆等等。或者，可使用（例如）夹子或棒附着光缆分叉140。

接入孔58（图9A）可为通过卷曲体50的实质上横向的通路，靠近一端，例如，与卷曲区53相对。接入孔58可包括第一宽度d1及第二宽度d2。接入孔58包括纵横比（AR），所述纵横比定义为第一宽度与第二宽度之间的比率，且数量地定义为d1:d2（d1除以d2），因此d1:d2=AR。AR比可为从约0.5到约1.4。在示范性实施方式中，AR为约1.33。

接入孔58允许在连接器组装期间光纤的操作。可通过接入孔58，利用距离Δ应用一种工具（例如，镊子、拾取器、指状件等），以当带18通过卷曲体50插入时引导、修正、推动或者操作所述带18。Δ定义为在安装期间用于操作带18的带18的每一侧上的工作距离。带18具有公称带宽度（W）。在所述的实施方式中，d3等于约d1的一半，且d4等于约带宽度的一半。Δ可数量地定义为d3与d4之间的差，因此1/2(dl)=d3、1/2(W)=d4且d3-d4=Δ。Δ可为从约0.0mm到约3.0mm。在示范性实施方式中，Δ可为从0.5mm到约1.0mm。

卷曲体50可由（例如）具有从约100到约120的罗克韦尔硬度值的紫外线稳定、玻璃填充的聚醚酰亚胺热塑性塑料制成，例如可从位于Houston,TX的Saudi Basic Industries Corporation(SABIC)Innovative Plastics购得的ULTEM2210。然而，同样可使用其他合适材料。举例而言，可使用不锈钢或其他合适的金属或塑料。

在示范性实施方式中，组装连接器子组件30的步骤可包括以下步骤：轴向地组装套圈组件60，并通过放置内壳体70在套圈组件60周围且附着内壳体70到卷曲体50来固定套圈组件60到卷曲体50的一端。在连接器子组件30的组装之后，但在插入件40、40a的安装之前，可引入粘合剂（例如环氧树脂）到套圈68的后部中。可使用注射器或一些其他类似的粘合剂递送系统以进入接收区域52并轴向地穿过卷曲体50的长度且进入套圈组件60中。受控量的粘接剂可被放置在套圈78的后部中。在放置粘接剂之后，从卷曲体50移除递送系统且可将插入件40、40a安装在接收区域52中。在示范性实施方式中，插入件40插入在插入件接收区域56中。

在插入件40、40a安装之后，带18通过插入件40、40a插入并插入到卷曲体50（图12）中。为清楚起见，内壳体70不可见。接入孔58提供操作带18以确保光纤通过卷曲体50并进入套圈组件30中的正确传播的机会。一旦带18正确地固定在套圈68中，可使用例如紫外线或激光定位焊的固化方法来将带18固定就位，且可处理套圈，例如抛光。

强度元件16可放置在卷曲区53（图13）的周围。已预先螺纹连接在光缆12上的套筒19可沿着光缆12轴向地移动直到所述套筒19在强度元件16及卷曲区53（图14）二者周围就位。一旦套筒19就位，连接器子组件30可放置在用于卷曲的工具上。

在另一个示范性实施方式中，用于组装连接器子组件30的步骤可包括自由组装。自由组装可包括但不限于以下步骤：将插入件40、40a插入到卷曲体50中，将带18螺纹连接穿过插入件40、40a与卷曲体50，露出带18的一长度。强度元件16可放置在卷曲区53周围且套筒19可沿着光缆12轴向地移动直到所述套筒19在强度元件16及卷曲区53二者周围且卷曲就位。换句话说，带18从卷曲体50突出且强度元件16在安装套圈组件60或内壳体70之前被实质上卷曲到卷曲区53。一种工具（例如配备具有至少从约60到约90的肖氏A硬度值的一对弹性垫（例如硅树脂垫或橡胶垫）的镊子）可安装到接入孔50中。可施加充足的压缩力到工具以在弹性垫之间锁紧带18，使在安装套圈组件60及内壳体70之前能处理（例如，剥离、切割等）带18。在套圈组件60与内壳体70的安装期间锁紧带18的步骤大体上使带18稳定且实质上抑制以下中的一或多个：在移动及带加工期间带18的轴压屈曲；在移动及带加工期间回撤带18到光缆12中；或在移动及加工期间从光缆12推出进一步量的带18。套圈组件60可作为组件安装，或可单独地安装每一部件62、64、66及68。

卷曲模具80可在强度元件16与卷曲体50（图15到图17）周围卷曲套筒19。卷曲模具80具有至少一个压痕表面82、至少一个肋浮雕84、至少一个下脊状浮雕86、至少一个上脊状浮雕87及至少一个扩口浮雕88。在示范性实施方式中，卷曲模具80可具有四个压痕表面。在示范性实施方式中，肋浮雕84位于两个压痕表面84之间的纵向空间中。在示范性实施方式中，下脊状浮雕86位于卷曲模具80的拱形特征中。当两个卷曲模具80放置在一起以使得各自的模具80上的下脊状浮雕区域86相邻时，拱形特征彼此互补以界定用于卷曲套筒19到卷曲带20中的孔口。卷曲模具80可由硬金属（例如，工具钢或陶瓷，例如碳化物）制成，然而其他材料也是可能的。卷曲模具80粘接到一种工具，所述工具设计来施加力以使两个模具80结合到一起。适合于接受卷曲模具80的两个工具可为手动卷曲工具90（图16）或（例如）可从Manchester，NH的Schleuniger Inc购得的动力卷曲工具100（图17），然而其他工具也是可能的。

在卷曲操作期间，压痕表面82可遭遇套筒19。在压缩负荷下，套筒19可同时地从相对侧变形。至少一个压痕表面82压迫套筒19的材料向下到强度元件16上并进入压缩区域54中。未被压痕表面82捕获的材料（例如，在肋浮雕84、下脊状浮雕86、上脊状浮雕87及扩口浮雕88下的材料）可压缩或可不压缩，而相反地可留在浮雕中（图18）。

在卷曲操作（图18到图19）之后，卷曲带20可包括至少一个扩口22，所述至少一个扩口22界定至少一个扩口内部23；至少两个压痕24，所述至少两个压痕24界定纵向地定位于卷曲带20的外表面上并由距离隔开的至少两个压缩表面25。距离可为从约1.0mm到约2.2mm。在示范性实施方式中，距离可为从约1.75mm到约1.95mm。在进一步的示范性实施方式中，距离为约1.85mm。界定至少一个肋内部27的肋26可位于距离的至少一部分中。界定至少一个脊内部29的至少一个脊28可在卷曲带20的外表面上。示范性实施方式包括至少四个压痕24。在可选的实施方式中，距离可存在于额外对的纵向地相邻的压痕之间，其中可形成类似于肋26的肋。在示范性实施方式中，可存在两对或四对完全相对的压痕24。

光缆组件110（图20）可包括卷曲的连接器子组件30（图18）。保护罩11可放置在光缆12与连接器子组件30的周围。卷曲带20实质上机械地与卷曲体50联锁，俘获强度元件16。卷曲带20、强度元件16与卷曲体50的横截面详图突出卷曲体50与卷曲带20（图21）的特征的关系。通过说明方式，将由力矢量112表示的光缆分离力施加到强度元件16。

当张力施加到纤维强度元件16上时，卷曲带20的特性起作用以防止断裂及/或分离。扩口22向强度元件16提供从压缩状态到自由状态的渐变。压迫到压缩区域54中的压缩表面25向强度元件16提供最大量的初始压缩力。在产生某些滑移的情况下，通常从约850牛顿（N）到约890N。卷曲带20将在张力矢量112的方向上轴向地平移，遭遇机械地联锁到肋24的箍56。在所述点处卷曲带20将停止平移。强度元件16的纤维将在肋24下的内部沟道25中成一串，增加可忍受的光缆分离力的量。通过重新定向由力矢量112表示的力，在卷曲带20的内部上向外推动，当力增加时产生卷曲带20的向外偏向来防止任何进一步的滑移。力的重新定向产生由力矢量114表示的反压缩力，从而恰好在卷曲带20足够偏移以滑移通过箍56或强度元件16（图22）的断裂之前，在点112处集中压缩力。

描述使用具有施加的卷曲带20的卷曲体50的概念实物模型的示范性测试的结果。概念实物模型为ULTEM1000（非玻璃填充的热固性聚合物）的固体的车床加工的测试样本，所述测试样本具有卷曲体50的卷曲带53的几何形状。测试的最小要求是使卷曲体50与卷曲带20抵抗约445N（约100磅力（lbf））的光缆分离力。测试目标是使卷曲体50与卷曲带20抵抗约667N的（约150lbf）的光缆分离力。从测试的失效处的各自的力为从约1000N到约1200N（约225lbf到约270lbf）。平均失效力为从约1068N到约1112N（约240lbf到约250lbf）。使用卷曲体50的概念实物模型的示范性测试导致约1082N（约243lbf）的平均失效力。

使用由（例如）ULTEM2210制成的卷曲体50的另一个示范性测试超过约667N的光缆分离力。由测试得到的光缆分离力为从约890N到约1780N（约200lbf到约400lbf）。观察到失效处的各自的力为约1179N到1223N（约265lbf到约275lbf）。另一个示范性测试导致失效处约1209牛顿（约272lbf）的平均力。

如公开的结果可提供与卷曲体50配合的卷曲带20使得使用例如玻璃纤维的比较便宜的纤维强度元件来替代例如芳纶纱线或玻璃钢的昂贵材料成为可能。

卷曲区53可按比例缩放以适应具有纤维强度元件的任何直径的任何光缆。此外，卷曲区53可适于转移任何适合的光缆的额定屈服强度到具有卷曲区53的任何本体，例如，产生从光缆到可具有类似的额定屈服强度的卷曲体的过渡。举例而言，具有从约890N到约2670N（约200lbf到约600lbf）的屈服率的光缆可使用适当缩放的卷曲带20固定到具有适当缩放的卷曲区53的适合的壳体。光缆的屈服强度可有效地转移到壳体中，导致光缆连接，可作为与原光缆相同的的拉力的抵抗。

除非另外清楚的阐明，本文中提出的任何方法决不应当理解为需要以特定的顺序执行所述方法的步骤。因此，当方法权利要求项没有实际上叙述所述方法的步骤遵循的顺序，或在权利要求项或描述中没有另外明确地阐明步骤由特定顺序限制，决不应当推测任何特定的顺序。

所属领域技术人员将清楚了解到，在不背离所公开的光纤连接器夹的精神及范畴的情况下，可对本发明做出各种修改及变更。因为所属领域技术人员可想到合并本发明的精神与实质的所公开的实施方式的修改组合、子组合及变更，所以本发明应理解为包括在附加权利要求书及所述附加权利要求书的等效物的范畴中的一切。

Claims (6)

1.一种光纤连接器组件，所述光纤连接器组件包含：

光缆，所述光缆具有至少一个光纤带；

光纤连接器，所述光纤连接器包括；

至少一个光纤套圈组件；

卷曲体，所述卷曲体界定通道和光纤接入孔，所述光纤接入孔具有至少两个壁，所述至少两个壁界定第一宽度及第二宽度，其中所述光纤接入孔界定预定的Δ及预定的纵横比，所述预定的Δ及所述预定的纵横比为所述光纤带与所述光纤套圈组件的对准提供光纤带接入，所述Δ界定为所述至少两个壁的一个壁与所述光纤带之间的所述光纤带的每一侧上的距离，其中所述Δ为从约0.0mm到约3.0mm，所述纵横比界定为所述第一宽度与所述第二宽度的比率；以及

卷曲带，所述卷曲带用于固持光缆到所述光纤连接器。

2.如权利要求1所述的连接器组件，其中所述Δ为从约0.5mm到约1.0mm。

3.如权利要求1所述的连接器组件，所述光纤接入孔具有从约0.5到约1.4的纵横比。

4.如权利要求1所述的连接器组件，所述光纤接入孔具有约1.33的纵横比。

5.如权利要求1所述的连接器组件，所述连接器组件进一步包括光纤引导插入件，其中所述光纤引导插入件界定通过所述光纤引导插入件的锥形通道。

6.如权利要求5所述的连接器组件，所述卷曲体进一步界定插入件接收区域。