CN103597393B - 横向插入光纤的套管组件 - Google Patents

Abstract

一种光纤套管组件，包括具有一光纤收容槽的一套管本体，所述光纤收容槽设置为收容多根光纤。所述槽相对于光纤轴线横向开设，以便于所述多根光纤插入到所述光纤收容槽中。所述槽包括多个拱形表面，所述多个拱形表面设置为接合所述多根光纤并使所述多根光纤对准。一盖件固定于所述套管本体，以将所述多根光纤固定于所述光纤收容槽内。还提供了一种套管以及一种组装方法。

Description

横向插入光纤的套管组件

相关申请的交叉引用

本申请主张在2011年6月14日向美国专利商标局提交的题为“平行光链路套管组件(Paroli-Type Ferrule Assembly)”的在先美国临时专利申请61/496,715的优先权，上述专利申请的内容整体上并入本文。

技术领域

本申请概括而言涉及光纤套管组件，且更具体而言涉及一种多光纤套管组件，其具有设置为横向插入多根光纤的一光纤收容槽。

背景技术

用于互相连接多根光纤的系统典型地采用多个对接套管组件，以便于对多根光纤进行操作和精确对位。多根玻璃光纤典型地固定于延伸穿过套管本体的多个孔内，同时各光纤的一端面定位成基本与所述套管本体的一端面齐平或从所述套管本体的所述端面稍微突出。当互补的多个套管组件对接时，一个套管组件的每根光纤与另一套管组件的一根对接光纤对准。

随着塑料光纤的传输速度和传输距离的增加，塑料光纤已逐渐用于替代玻璃光纤。相比玻璃光纤，由于塑料光纤的特性和尺寸，塑料光纤的端接和操作受到另外不同的挑战。例如，塑料光纤典型地是非常柔性的而且可以容易地变形，这会影响到它们的光传输特性。因此，需要提供一种多光纤套管组件，其可以用于以更有效的方式端接多根塑料光纤并且由此使得光纤套管组件更小。

发明内容

在一方面，一种光纤套管组件包括多根基本平行的光纤。一套管本体具有一前表面和一相反朝向的后表面。所述套管本体具有一光纤收容槽，所述光纤收容槽设置为收容基本对准的所述多根光纤，同时所述多根光纤的轴线基本平行于一光纤轴线。所述光纤收容槽相对于所述光纤轴线横向开设，以便于所述多根光纤插入到所述光纤收容槽中。所述光纤收容槽具有一光纤对准面，所述光纤对准面具有多个拱形表面，各拱形表面设置为接合所述多根光纤之一，以使该光纤相对于所述光纤轴线对准。一盖件固定于所述套管本体，以将所述多根光纤固定于所述光纤收容槽内。

在另一方面，一种光纤套管包括一套管本体，所述套管本体具有一前表面和一相反朝向的后表面。所述套管本体还包括一光纤收容槽，所述光纤收容槽基本在所述前表面和所述后表面之间延伸，并且设置为收容基本对准的多根光纤，同时所述多根光纤的轴线基本平行于一光纤轴线。所述光纤收容槽具有一光纤对准面，所述光纤对准面具有多个拱形表面，各拱形表面设置为接合所述多根光纤之一。所述光纤收容槽相对于所述光纤轴线横向开设以便于所述光纤横向插入到所述光纤收容槽中。

在再一方面，一种组装光纤套管组件的方法，包括：设置一套管本体，所述套管本体具有一前表面、一相反朝向的后表面、以及位于所述前表面和所述后表面之间的一光纤收容槽。所述光纤收容槽具有一光纤对准面，所述光纤对准面包括基本在所述前表面和所述后表面之间延伸的多个拱形通道。一光纤与所述多个拱形通道之一对准。所述多根光纤移动进入到开设的所述光纤收容槽内并且横向靠在所述多个拱形表面上，以形成一基本平行的光纤阵列。所述光纤阵列固定于所述光纤收容槽内。

附图说明

通过结合附图参考下面的详细说明，可以最佳地理解本申请在结构和工作上的组织及方式及其另外的目的和优点，其中，相同的附图标记表示相同的部件，并且在附图中：

图1是一已端接的套管组件的一实施例的一立体图；

图2是图1的套管组件的一分解立体图；

图3是基本沿图1的3-3线作出的一剖视图；

图4是基本沿图1的4-4线作出的一剖视图；

图5是图2的一前视图，但仅示出了一套管本体、一个光纤阵列、以及一个盖件；

图6是套管本体的一替代实施例的一前视图，同时光纤与套管本体间隔一定距离；

图7是套管本体的另一替代实施例的一前视图，同时光纤与套管本体间隔一定距离；

图8是与图3类似的但为一替代实施例的一剖视图；

图9是与图5类似的但示出的是一替代实施例的一前视图；

图10是与图8类似的一视图，但同时多个光纤阵列具有一连接元件；

图11是一固定装置和一光纤阵列的示意图；

图12是与图11类似的一视图，但同时光纤阵列插入到固定装置中且一适形覆盖层应用于所述阵列；

图13是与图12类似的一视图，但同时适形覆盖层均匀分布于所述阵列上方；以及

图14是与图13类似的一视图，但同时所述阵列从固定装置上拆下。

具体实施方式

尽管本申请允许具有多种不同形式的实施例，但示出在附图中且本文将详细说明的是几个具体实施例，同时应理解的是，本说明书应视为本申请原理的一个示例，且不意欲将本申请限制于本文所示出的图样。

同样地，对一特征或方面的引用意欲描述本申请的一实例的一特征或方面，不意味着其每个实施例必须具有所述的特征或方面。此外，应该注意的是，说明书示出了多个特征。尽管某些特征已组合在一起以说明潜在的系统设计，但是这些特征还可以采用其它未明确公开的组合。因此，除非另有说明，所述组合不意欲为限制。

在附图中所示出的实施例中，方向表示诸如上、下、左、右、前和后等不是绝对的，而是相对的，用于解释本申请中不同部件的结构和运动。当部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。但是，如果元件位置的说明发生变化，那么认为这些表示也将相应地发生变化。

参考图1-4，其示出带透镜的多光纤的一套管组件10。套管组件包括：一套管本体11，具有固定于套管本体11的多根光纤50。一光或光束扩展元件(诸如一透镜板30)可以固设于套管本体11。如所示出的，套管组件10包括两排光纤50，每排光纤为16根光纤50，但是如果需要，套管组件可以设置为收容更多根或更少根光纤。

套管本体11基本为矩形而且具有基本为平面的一前表面12以及基本为平面的一后表面13。基本为矩形的一凸缘14邻近后表面13围绕套管本体11延伸。凸缘14可便于套管组件10安装于另一构件(诸如一壳体(未示出))内。一对相反朝向的光纤收容槽15在前表面12和后表面13之间延伸。光纤收容槽15设置为以各根光纤基本互相平行的并排结构方式来收容所述多根光纤50。各光纤收容槽15具有一光纤接合面或光纤对准面16，用于定位和支撑位于光纤收容槽15内的各光纤50。

对准面16可包括多个拱形或扇形部17。各拱形部17支撑光纤50之一。如果所述多个光纤50由通常容易变形的塑料材料形成，则希望所述多个拱形部17不仅用于使所述多根光纤对准而且用于支撑所述多根光纤并防止所述多根光纤变形。光纤的变形(例如它们的横截面由圆形变为椭圆形或形成一扁平面)会对该光纤的光学性能产生负面影响。如果插入到套管本体11中的所述多根光纤50由玻璃形成，则拱形部17可以不必用于支撑所述多根光纤以防止变形但可以依然用于精确对位各光纤。

套管本体11可以包括：一对对位孔18，其穿过前表面12向后延伸。所述对位孔位于前表面12的水平中心线上。所述对位孔18可基本为圆柱形且延伸穿过前表面12和后表面13之间的套管本体11。所述对位孔18设置为将一杆件(未示出)收容于其内，以在一对光纤组件对接时便于对位。

一对位盖20设置为收容于各光纤收容槽15内，以将多根光纤50固定于该光纤收容槽15内。各对位盖20可基本为一矩形，具有一外表面21和一相反朝向的内表面22。外表面21可以基本为平面，而内表面22可以包括多个拱形或扇形部23，所述多个拱形或扇形部23与光纤收容槽15的所述拱形部17相对应以定位和支撑光纤50。如拱形部17一样，在固定塑料光纤50时，将力均匀分布在所述多根光纤上以减少这些光纤的变形是理想的。

如果需要，光纤收容槽15和对位盖20可以是渐缩的以便于对位盖20组装于套管本体11。更具体而言，光纤收容槽可以是自套管本体11的前表面12向后表面13渐缩，从而光纤收容槽15在邻近前表面处比邻近后表面处稍宽(图5)。相似地，对位盖20可以自其前表面24向其后表面25渐缩，从而对位盖在邻近前表面处比邻近后表面处稍宽。由此，对位盖20在邻近其后表面25处比光纤收容槽15在邻近其前表面12处窄。该种结构允许对位盖20自套管本体11的前表面12插入并朝后表面13向后移动，直至对位盖20的侧壁26完全与套管本体11的内壁19接合。

套管本体11的内壁19和对位盖20的侧壁26可以倾斜，从而将对位盖20插入到光纤收容槽15中就将所述多根光纤固定在正确的位置处并且对位盖不需要任何另外的扣合机构。如果需要，套管本体11的内壁19和对位盖20的侧壁26也可以向下渐缩或倾斜，从而对位盖20滑入到光纤收容槽15中的运动也使对位盖20的内表面22朝向光纤收容槽15的光纤对准面16移动。

光纤收容槽15的各拱形部17与对位盖20的拱形部23之一对准。沿光纤收容槽15的对准面16的多个拱形部17之间的间距和沿对位盖20的内表面22的多个拱形部23之间的间距可以根据需要设置。在一个实施例中，如图5所示，所述多个拱形部17和所述多个拱形部23设置为四根光纤50的阵列成一组，同时在光纤组之间具有一相对小的间隔或间隙27。这样可以令人满意地便于塑料光纤的端接。在另外的实施例中，所述多个拱形部17和所述多个拱形部23可以均匀地间隔开，从而所述多根光纤50要么以相邻光纤相互接触的方式均匀隔开(图6)，要么以相邻光纤之间具有一间隙51的方式均匀隔开(图7)。

套管本体11和对位盖20可以由能够注射成型的树脂(诸如聚苯硫醚或聚醚酰亚胺)形成，而且可以包括一助剂(诸如二氧化硅(SiO2))以增加树脂的强度和稳定性。按照需要，可以使用其它材料。

透镜板30基本为矩形而且具有一前表面32和一后表面33。透镜板30可以由光学级树脂形成，所述光学级树脂能够注射成型且具有与光纤50紧密匹配的折射指数。在一个例子中，透镜板可以由聚醚酰亚胺形成。一凹部34可以位于透镜板30的前表面32的中心而且包括多个透镜元件35。当透镜板30固定于套管本体11的前表面12时，一个透镜元件与相应一根光纤50对准。在所示出的实施例中，透镜元件35属于交叉聚焦型而且包括自凹部34的底表面36朝向透镜板30的前表面32突出的一凸形(图4)。透镜板30的后表面33可以位于邻近套管本体11的前表面12，同时各光纤50的一端面52接合透镜板30的后表面33。

透镜板30可以包括：一对圆柱型引导孔或引导插口37，其设置为与套管本体11的对位孔18对准。各引导孔37的直径可以设置为匹配于或大于套管本体11的对位孔18的直径。

透镜板30可以具有：一对圆形间隔件或垫(未示出)，其自后表面33突出同时围绕对应引导孔37。所述间隔件的长度可以选择为限定套管本体11的前表面12和透镜板30的后表面33之间的一致且预定的距离或间隙。储存部40可以设置于透镜板30的上下表面内，以便于在光纤50的端面52和透镜板30的后表面33之间应用一指数匹配介质(诸如环氧树脂)。

在组装过程中，所述多根光纤50被定位于套管本体11的光纤收容槽15之一内。每根光纤50皆被定位,以便于接合光纤收容槽15内的光纤对准面16的拱形部17。

使对位盖20位于邻近光纤收容槽15，同时对位盖20的后表面25基本邻近套管本体11的前表面12。对位盖20被定位成内表面22的各拱形部23与所述多根光纤50之一对准。然后，可以使对位盖20相对于套管本体自前表面12朝向后表面13移动。套管本体11的渐缩的内壁19和对位盖20的渐缩的侧壁26将使对位盖20固定于正确位置，同时光纤50夹于套管本体11和对位盖20之间。如果需要，粘接剂(诸如环氧树脂)可以应用于在光纤收容槽15内的光纤50以及对位盖20的内表面22，以进一步固定套管本体11、对位盖20和光纤50。如果套管本体11包括一另外的光纤收容槽15，则可以重复上述过程以将多根光纤50固定于这个光纤收容槽15内。

在所述多根光纤50固定于套管本体11的光纤收容槽15内之后，所述多根光纤可以在基本邻近前表面12处劈开或端接。如果需要，可以对光纤50的端面52进行另外的处理。例如，如果光纤是由玻璃制成的，则正如现有技术中所公知的，可以抛光端面52。随后，通过在套管本体的前表面12和透镜板30的后表面33之间施加粘接剂，透镜板30可以被固定于套管本体11。在一个实施例中，一固定装置(未示出)可以用于使透镜板30定位于邻近套管本体11的前表面12，而且粘接剂(诸如环氧树脂)施涂于透镜板30的上下表面附近的储存部40。粘接剂将自储存部40并沿套管本体11的前表面12和透镜板30的后表面33之间的间隙移动，以将透镜板固定于套管本体并在多个光纤50的端面52和透镜板的多个透镜元件35之间形成一均匀的间隙。在许多情况下，可取的是采用具有一折射指数的粘接剂,所述粘接剂的折射指数基本上与透镜板30和光纤50的折射指数相匹配，以使透光率最大化。

在一替代实施例中，可以取消透镜板30，从而一个套管组件10的光纤50直接与另一套管组件(未示出)对接，所述另一套管组件具有与所示出的套管组件的多根光纤50分别对准的多根光纤。

参见图8至图10，示出一套管组件110的一替代实施例。相同的附图标记用于表示相同的部件，而且在此不再重复其说明。在图8至图10中，对位盖120被修改，但是套管组件110基本上与上述套管组件10相同。更具体而言，对位盖120的内表面122基本是平面而且沿内表面的所述平面接合光纤50。

在某些情况下，诸如，当采用某些类型的塑料光纤50时，可以令人满意地为光纤50的与基本为平面的内表面122邻近的表面提供另外的支撑。如图12所示，所述多根光纤50可以通过一种材料(诸如一适形覆盖层53)来固定，适形覆盖层53完全或部分围绕所述多根光纤，以支撑和定位所述多根光纤。该材料具有的另外的好处是将来自基本为平面的内表面122的力均匀分布以减少塑料光纤50将变形的可能性。该结构也使光纤50装入到光纤收容槽15中变得简单。

为了形成一基体元件或连接元件54，可以设置一固定装置70(图11)。固定装置70可以包括：一光纤收容槽71，其一下表面73上具有多个拱形或扇形部72。光纤收容槽71可以具有侧壁74，侧壁74限定连接元件54的外边界以使连接元件54形成于固定装置70内。

如图12所示，多根光纤50可以位于固定装置70的光纤收容槽71内，同时光纤的一下表面接合相应一个拱形部72，以使光纤按照要求对准。一适形覆盖层53可以应用于所述多根光纤50的上表面。在一个实施例中，适形覆盖层53可以选择为具有这样的粘度，该粘度足够低以使适形覆盖层53在所述多根光纤50上方形成一基本扁平的、自调平的表面55，且该粘度足够高以使适形覆盖层在相邻的光纤50之间基本不流动或渗漏(图13)。适形覆盖层固化或以其它方式硬化之后，光纤50和连接元件54的组件可以作为一单个单元从固定装置70上拆下(见图14)。

如图10所示，光纤50和连接元件54的组件可以插入到一套管本体11的一光纤收容槽15和对位盖120中，该对位盖具有位于光纤收容槽15内的基本为平面的内表面122，使得连接元件54的基本为平面的表面55接合对位盖120的基本为平面的内表面122。根据连接元件54的厚度，可以令人满意地减小盖120的厚度(与图8和图9的对位盖相比)，从而过多的作用力不会施加于所述连接元件。如果需要，如上所述，粘结剂(诸如环氧树脂)可以施涂于光纤收容槽15内，以固定套管本体11、光纤50和对位盖120。对位盖120施加的作用力将被所述连接元件的基本为平面的表面55均匀分布，并由此使光纤50的任何变形或扭曲最小化。当采用容易变形的塑料光纤时，该结构尤其有效。

在另一替代实施例中，光纤收容槽15的光纤对准面16和对位盖120的内表面122均可基本为平面。换言之，套管本体11和对位盖120都不包括任何用于使光纤50对准的拱形部。在该情况下，通过利用上述连接元件54或利用与连接元件54相关联的一对准元件(未示出)可以实现上述对准。

尽管示出并说明了本申请的优选实施例，但是可以设想到的是，本领域技术人员在不脱离前面的说明书和随附权利要求的精神和范围的情况下可做出各种各样的修改。

Claims (11)

1.一种光纤套管组件，包括：

多根光纤，基本平行且各光纤具有一轴线，以及一连接元件，沿着所述多根光纤的一侧将所述光纤固定到一起，所述连接元件具有基本平的表面；

一套管本体，具有一前表面和一相反朝向的后表面，一光纤收容槽设置为收容基本对准的所述多根光纤，所述多根光纤的轴线基本平行于一光纤轴线，所述光纤收容槽相对于所述光纤轴线横向开设，以便于所述多根光纤插入到所述光纤收容槽中，所述光纤收容槽具有一光纤对准面，所述光纤对准面具有多个拱形表面，各拱形表面设置为接合所述多根光纤之一以使所述光纤相对于所述光纤轴线对准；以及

一盖件，具有基本平的表面，所述盖件固定于所述套管本体，以将所述多根光纤固定于所述光纤收容槽内，所述盖件的基本平的表面与所述光纤收容槽间隔开，以为所述连接元件提供间隙；以及

光束扩展元件，所述光束扩展元件设置为邻近所述前表面，所述光束扩展元件包括具有多个透镜元件的透镜阵列，每个透镜元件与所述多根光纤之一轴向对准。

2.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述多根光纤以并排结构布置。

3.根据权利要求2所述的光纤套管组件，其中，各光纤与一相邻光纤接触。

4.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述多个拱形表面为扇形，以限定基本平行于所述光纤轴线延伸的多个拱形通道。

5.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述盖件定位于所述光纤收容槽内。

6.根据权利要求5所述的光纤套管组件，其中，所述光纤收容槽和所述盖件设置为将所述盖件锁定于所述光纤收容槽内。

7.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述盖件包括：至少一个对位元件，用于使所述多根光纤相对于所述光纤轴线对准。

8.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述套管本体包括：一第二光纤收容槽，设置为收容基本对准的多根第二光纤，所述多根第二光纤基本平行于所述光纤轴线，所述第二光纤收容槽相对于所述光纤轴线沿与所述光纤收容槽相反的方向横向开设，以便于所述多根第二光纤插入到所述第二光纤收容槽中，所述第二光纤收容槽具有一第二光纤对准面，所述第二光纤对准面包括至少一个第二对位元件以及一第二盖件，所述至少一个第二对位元件用于使所述多根第二光纤相对于所述光纤轴线对准，而所述第二盖件固定于所述套管本体，以将所述多根第二光纤固定于所述第二光纤收容槽内。

9.根据权利要求1所述的光纤套管组件，其中，所述光束扩展元件具有一指数匹配介质，所述指数匹配介质设置为邻近所述光纤的端面，所述指数匹配介质匹配到所述光纤。

10.一种光纤套管，所述光纤套管构造成接纳多根基本上平行的光纤，所述多根光纤具有沿着一侧将所述光纤固定到一起的连接元件，所述连接元件具有基本上平的表面，所述光纤套管包括：

一套管本体；

一前表面及一相反朝向的后表面；以及

一光纤收容槽，在所述前表面和所述后表面之间延伸，并且设置为收容基本对准的多根光纤，所述多根光纤的轴线基本平行于一光纤轴线，所述光纤收容槽相对于所述光纤轴线横向开设以便于所述光纤横向插入到所述光纤收容槽中，所述光纤收容槽具有一光纤对准面，所述光纤对准面具有多个拱形表面，各拱形表面设置为接合所述多根光纤之一；

盖件，所述盖件具有基本平的表面，且构造成固定所述套管本体，以将所述多根光纤固定于所述光纤收容槽内，所述盖件的基本平的表面与所述光纤收容槽间隔开，以为所述连接元件提供间隙；以及

光束扩展元件，所述光束扩展元件设置为邻近所述前表面，所述光束扩展元件包括具有多个透镜元件的透镜阵列，每个透镜元件与所述多根光纤之一轴向对准。

11.根据权利要求10所述的光纤套管，其中，所述多个拱形表面均为扇形，以限定基本平行于所述光纤轴线延伸的多个拱形通道。