CN103630982A - 一种小型光纤连接器及其适配器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种小型光纤连接器及其适配器，小型光纤连接器包括外套、弹性装置、陶瓷插芯装配体，陶瓷插芯装配体由陶瓷插芯、尾柄、光纤组成，尾柄由防旋转结构、外圆柱体、台阶面组成，防旋转结构为多边形，台阶面是位于防转结构与外圆柱体之间的过渡平面且垂直于尾柄本体轴线；外套为中空结构，外壁上设置有两个对称且穿透外套壁的“d”形轨迹凹槽，该轨迹凹槽由与外套本体轴线竖直设置的导入槽、垂直外套轴线的轴向止动面、与外套本体轴线平行的旋转止动面、连接旋转止动面的止动凹槽组成；适配器同小型光纤连接器相匹配安装；本发明组件装置结构简单，成本低廉，安装方便，是很多空间有限的光模块中实现光路快速热插拔耦合的优选方案之一。

Description

一种小型光纤连接器及其适配器

 

技术领域

本发明涉及一种光纤连接器及其匹配安装的适配器,特别是涉及一种小型化封装的光纤物理对接连接器及其适配器,本发明属于通信领域。 

 

背景技术

光纤与光纤之间的连接，以及光纤与设备之间的连接基本都是通过连接器来实现的，随着信息互联网爆炸式的增长，光纤连接密度的要求也不断的提高，即在单位体积内要实现更多路的光纤连接。在那些需要光路的高密度连接场合，及一些空间十分有限的光模块中，一种长度与截面面积比常规连接器小，并且便于安装操作的小尺寸连接器就显得非常必要。通常一些研发工程师们会把普通连接器的护套截短，或者直接通过两个陶瓷插针耦合后点胶来实现光纤的小尺寸对接。但是这些方法都有这样或者那样的技术性问题，比如仅仅截短普通连接器的护套，对连接器的实际长度改变不会很大，因为连接器一般还包含前套，后套等零件；而直接用两个插针通过点胶方式耦合的结构虽然可以大浮减小产品体积，但裸插针没有保护而暴露在模块盒里并且点胶固定导致连接器器没有了弹性装置，产品的失效风险将大幅加大。那么一种尺寸比常规连接器小，性能稳定可靠的小型连接器方案需求就显得非常迫切。

 

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提出一种小型化连接器组件以满足目前市场对小型连接器的一些特别需求，特别是为一些空间非常有限的模块定做小尺寸连接器以及配合安装的适配器组件。

本发明所采用的技术方案是：

一种小型光纤连接器，包括外套、弹性装置、陶瓷插芯装配体，陶瓷插芯装配体由陶瓷插芯、尾柄、光纤组成，尾柄由防旋转结构、外圆柱体、台阶面组成，防旋转结构为多边形，台阶面是位于防旋转结构与外圆柱体之间的过渡平面且垂直于尾柄本体轴线；外套为中空结构，外壁上设置有两个对称且穿透外套壁的“d”形轨迹凹槽，该轨迹凹槽由与外套本体轴线竖直设置的导入槽、垂直外套轴线的轴向止动面、与外套本体轴线平行的旋转止动面、连接旋转止动面的止动凹槽组成；弹性装置安装于外圆柱体上，并与尾柄一并设置于外套中空内孔中；弹性装置的前端面与台阶面切合，弹性装置后端面与外套的中空内孔壁接触，弹性装置被限制于外套内孔壁与尾柄台阶面所围成的空间内。

所述外套尾部设置有两个对称的平台，该平台与外套轴线平行且未穿透外套壁。

所述止动凹槽为半圆形。

所述防旋转结构的多边形结构是正六边形或者正方形。

小型光纤连接器的适配器,包含外壳、套筒挡块、准直套筒依次设置，外壳表面设置有止动凸台和防旋转凹槽，四个止动凸台对称分布于外壳的两端，止动凸台直径小于外套上的导入槽宽度；两个防旋转凹槽是贯穿外壳圆柱面而分别设置外壳两个端面的方形凹槽，防旋转凹槽与防旋转结构相互切合，外壳中空结构由三个尺寸不同的内孔组成，套筒挡块为两个尺寸不同的内孔组成的圆柱体，套筒挡块端面到其内孔之间形成的台阶面距离大于准直套筒的长度。

所述止动凸台是与外壳轴线垂直的圆柱台。

所述套筒挡块端面到其内孔之间形成的台阶面距离超出准直套筒长度为0.15mm-0.3mm 。

所述套筒挡块端面到其内孔之间形成的台阶面距离超出准直套筒长度为0.2mm 。

本发明的有益效果是：

1、本发明提供一种小尺寸连接器设计方案，长度尺寸只有常规LC连接器的1/3，截面尺寸只有常规LC连接器的3/4，并且拥有其他常规连接器所有的基本功能。本发明与常规连接器SC,ST,FC等连接器相比，尺寸会更小。

2、本发明组件装置产品结构简单，成本低廉，安装方便，是很多空间有限的光模块中实现光路快速热插拔耦合的优选方案之一。

 

附图说明

图1、本发明小型连接器结构爆炸示意图；

图2、本发明小型连接器的外套结构示意图；

图3、本发明小型连接器陶瓷插芯装配体结构示意图；

图4、本发明小型连接器相互对接耦合典型案例剖面示意图；

图5、本发明连接器相互对接耦合典型案例所用适配器结构示意图；

图6、本发明适配器外壳结构示意图；

图7、本发明适配器外壳剖面结构示意图；

图8、本发明适配器的套筒挡块剖面结构示意图；

图9、本发明连接器与LC型连接器耦合方案实例的适配器剖面示意图；

图10、本发明连接器与LC型连接器耦合方案实例剖面示意图；

图11、本发明连接器与单通道ROSA耦合连接的实例剖面示意图；

其中：

1、外套；                          2、弹性装置；

3、陶瓷插芯装配体；                4、适配器；

5、LC型适配器；                   6、外壳；

7、套筒挡块；                      8、准直套筒；                     

9、光学参考面；                    10、 LC型连接器；            

11、ROSA；

1-1、止动凹槽；                    1-2、平台；  

1-3、导入槽；                      1-4、轴向止动面；

1-5、旋转止动面；                  3-1、陶瓷插芯；

3-2、尾柄；                        3-3、光纤；

6-1、止动凸台；                    6-2、防旋转凹槽；

6-4、内孔；                        6-5、第一台阶面；

6-6、第二台阶面；                  7-1、第三台阶面

10-1、LC型连接器上的陶瓷插芯；

11-1、ROSA陶瓷插芯；              3-1-1、光耦合面；

3-2-1、防旋转结构；                 3-2-2、外圆柱体；

3-2-3、台阶面；        

10-1-1、LC型连接器光耦合面；

11-1-1、ROSA光耦合面；

具体实施方式

本发明所述连接器包含陶瓷插芯装配体，弹簧与外套。其中陶瓷插针装配体由陶瓷插芯与尾柄及光纤组成，陶瓷插芯通过压合的方式過盈配合安装在尾柄中，光纤放置在陶瓷插针的中心孔位里，并点胶固定；弹簧穿到陶瓷插芯装配体的弹簧导向圆柱上，并一起插入到外套的内孔中；这样就组成了一个尺寸小、有外套保护并且拥有弹力装置的简易连接器，而此连接器耦合的轴向与径向定位由与其连接的适配器完成。

下面结合附图给出具体实施实例，进一步说明本发明是如何实现的。

如图1所示，本发明小型连接器包含外套1、弹性装置2、陶瓷插芯装配体3；其中如图3所示，陶瓷插芯装配体3由陶瓷插芯3-1、尾柄3-2、光纤3-3组成，陶瓷插芯3-1上设置有光耦合面3-1-1，尾柄3-2上设置有防旋转结构3-2-1、外圆柱体3-2-2、台阶面3-2-3,其中防旋转结构3-2-1是一个正六方形，外圆柱体3-2-2是一个圆柱形，台阶面3-2-3是正六方形防旋转结构，防旋转结构3-2-1与外圆柱体3-2-2之间的过渡平面并且垂直于尾柄本体轴线；陶瓷插芯3-1与尾柄3-2通过压合的方式固定连接到一起，光纤3-3放置于陶瓷插芯3-1的中心孔并点胶固定。如图2所示，外套1为中空结构，其中空结构的外壁上设置有两个对称的“d”形轨迹凹槽，其中“d”形轨迹凹槽由有与外套1本体轴线竖直设置并且穿透外套壁的导入槽1-3、垂直外套轴线并且穿透外套壁的轴向止动面1-4、与外套1本体轴线平行的的并且穿透外套壁的旋转止动面1-5、连接旋转止动面1-5并且穿透外套壁的半圆形外套安装的止动凹槽1-1组成；在外套尾部设置有对称的平台1-2，平台1-2是与外套轴线平行但没有穿透外套壁的两个平台，供组装时夹持外套用。而弹性装置2安装在陶瓷插芯装配体3的外圆柱体3-2-2上，弹性装置2的前端面与台阶面3-2-3切合，并一起安装到外套1的中空内孔中，弹性装置2的后端面与外套1的中空内孔壁接触，弹性装置2就被限制在外套1的中空内孔壁与尾柄台阶面3-2-3所围成的空间里，这样就组成了如图1所示的本发明连接器。

而与本发明连接器相匹配的适配器，其结构如图5所示，适配器包含外壳6、套筒挡块7、准直套筒8依次设置；如图6、图7所示，外壳6表面设置有四个对称的止动凸台6-1以及两个对称的防旋转凹槽6-2，止动凸台6-1分布在外壳6的两端，止动凸台6-1为一个设置在外壳6外表面上的小圆柱台，并且与外壳6本体轴线垂直，设计上需要使止动凸台6-1的圆柱直径小于外套1上“d”形轨迹凹槽的宽度；防旋转凹槽6-2为一个方形凹槽，设置在外壳6本体的端面并且贯穿外壳6的圆柱面，外壳6的中空结构里设置有三个尺寸不同内孔组成的内孔6-4，在内孔与内孔相连接的过渡位置形成第一台阶面6-5、第二台阶面6-6，而外壳6本体为圆柱形状；如图8所示，套筒挡块7为中空圆柱体，其中空结构由两个尺寸不同的内孔组成，两内孔相连接位置形成了一个第三台阶面7-1，在设计上使套筒挡块7的端面到第三台阶面7-1的距离大于准直套筒8的长度，长度余量范围为0.15mm-0.3mm ,一般长度余量为0.2mm；准直套筒8放置在外壳6的内孔6-4中，准直套筒8的一个端面与外壳6上的第一台阶面6-5对齐；套筒挡块7通过压合方式安装在适配器外壳6的内孔6-4中，设计上使套筒挡块7的外圆面与外壳6上的内孔6-4过盈配合，套筒挡块7的端面与外壳6的第二台阶面6-6对齐，这样准直套筒8就被限制在适配器外壳6上的第一台阶面6-5与套筒挡块7内孔中的第三台阶面所围成的空间里，因为套筒挡块7使准直套筒8在该空间有一定活动余量，当准直套筒8受到外力的时，可以有效防止连接器在准直套筒中对接时引起卡死的情况发生。当本发明连接器与适配器安装到一起后，就可以实现光路的物理对接耦合。

本发明连接器如何防止陶瓷插针3-1轴向旋转是本发明与现有技术中常规连接器在结构设计上的最大区别，常规连接器的在连接器内部设计上已经保证了光纤插芯与连接器内套，外套在连接器内部不会发生相对的轴向旋转，也即在普通连接器中，防旋转功能都是在连接器内部实现。而本发明连接器的陶瓷插针3-1与外套1在连接器内部是不具备防旋转功能的，本发明连接器只有在光路系统中与本发明适配器安装配合后，本发明连接器的陶瓷插芯装配体3与适配器上的防旋转凹槽6-2相互切合才会实现连接器陶瓷插芯的轴向防旋转功能，也就是说，本发明连接器陶瓷插针3-1的防旋转功能在结构设计上，是本发明连接器的陶瓷插芯装配体3与本发明连接器对应的适配器在安装过程中共同完成的。这是本发明连接器不同于常规连接器的最主要特点，由于本发明连接器在设计上对光学陶瓷插针防旋转功能进行了有效调配组合，把防旋转结构一部分放在连接器尾柄3-2上，另一部分放在适配器外壳6上的防旋转凹槽6-2上，这样才为本发明连接器的尺寸小型化在设计上提供了可能，节约了连接器内部布局空间，而适配器外壳6上增加防旋转凹槽6-2，对适配器本身的尺寸影响不大。此防旋转功能的具体实施方式描述如下：在本发明连接器的尾柄3-2上设置有防旋转结构3-2-1，此防旋转结构3-2-1可以是任何具有防旋转功能的结构，例如正六边形，正方形或者三边形等多边形，本发明的实施案例使用正六边形来说明防旋转结构的使用方式。当本发明连接器与本发明对应的适配器安装时，本发明连接器上的防旋转结构3-2-1与本发明连接器对应适配器外壳上的防旋转凹槽6-2切合，就实现了面与面的定位，那么陶瓷插针装配体相对于适配器外壳6就不会发生轴向旋转。当外套1被固定时，陶瓷插芯3-1就可以在弹性装置2的作用下自动调准轴线方向的耦合距离而实现连接器的物理对接功能。

下面根据本发明连接器相互之间通过与本发明相匹配的适配器对接耦合的实例来详细描述说明本发明连接器使用装配过程。与此对应的本发明适配器由两个本发明连接器组件的适配器4组成。为了描述方便，我们假设适配器外壳在此装配过程中是固定不动的，并且假设两个连接器在适配器中耦合对接时的耦合面为光学参考面9。如图4所示，本发明连接器的陶瓷插芯3-1穿过套筒挡块7的中空过孔中，然后插入到准直套筒8的内孔中，止于适配器光学参考面9的位置；在陶瓷插芯3-1插入到准直套筒8的内孔过程中，操作上使尾柄3-2上的防旋转结构3-2-1的正六方形平台与适配器外壳6上的防旋转凹槽6-2相互对齐，这样就限制了陶瓷插芯装配体3与适配器外壳6的相对轴向旋转；这时候，由于本发明连接器中弹性装置2的作用，外套1会承受弹性装置2施加的预紧力。在操作上使外套1克服弹性装置2的预紧力继续向前移动，当适配器外壳6上的止动凸台6-1经过外套1上“d”形轨迹凹槽上的导入槽1-3，到达外套1上的轴向止动面1-4后，操作上使外套1相对于适配器外壳6顺时针旋转一定角度，当止动凸台6-1到达外套1上的旋转止动面1-5位置后松开外套1，这时外套1会在弹性装置2预紧力作用下沿轴线向远离光学参考面9的方向移动，并且适配器外壳6上的止动凸台6-1会沿着旋转止动面1-5划入到外套1上的止动凹槽1-1中，也即适配器外壳上的止动凸台6-1与外套1上的止动凹槽1-1在弹性装置2的作用下，紧紧地固定在一起，那么外套1就被外壳6固定不动了。以上就是本发明连接器与本发明适配器安装时各组件的机械装配过程。在这个过程中，陶瓷插芯3-1上的光耦合面3-1-1到达光学参考面9的位置，会与光学参考面9上另一连接器的光耦合面通过物理对接耦合而停止运动，陶瓷插芯组装体3也会停止继续向前运动；而弹性装置2的预紧力通过尾柄3-2作用于陶瓷插芯3-1，从而使光耦合面3-1-1始终承受一定的弹性预紧力；弹性装置2提供的预紧力保证了本发明连接器在物理对接过程中始终可以施加给光学参考面9一定的耦合力，使连接器耦合时陶瓷插芯3-1的光耦合面3-1-1与光学参考面9始终切合在一起，从而保证了对接的可靠性。尾柄3-2上的防旋转结构3-2-1与外壳6上的防旋转平台6-2保证了本发明连接器相对于本发明适配器不会发生轴向旋转；而外套1被外壳6上的止动凸台6-1固定于止动凹槽1-1处，使连接器与适配器连接为一起而形成连接器组件；准直套筒8保证陶瓷插芯3-1在耦合过程中的轴向与径向精度。本发明连接器就是如上所述实现其对光信号的物理耦合过程，并且如上所述可以发现，本发明可以实现其他连接器应有的所有基本功能。

如图9、图10所示，是本发明连接器与LC型连接器耦合的方案实例剖面示意图，本发明连接器与LC型连接器耦合对接时，与此耦合方案对应的本发明适配器由本发明连接器组件中的适配器4与LC适配器5组成。其包含外套1，套筒挡块7与准直套筒8；准直套筒8放置在外壳6的内孔6-4中，准直套筒8的端面与外壳6上的第一台阶面6-5对齐；套筒挡块7通过压合方式也安装在适配器外壳6的内孔6-4中，设计上使套筒挡块7的外圆面与外壳6上的内孔6-4过盈配合，套筒挡块7的端面与外壳6的第二台阶面6-6对齐，这样准直套筒8就被限制在适配器外壳6上的第一台阶面6-5与套筒挡块7上的第三台阶面7-1所围成的空间里；如图10所示，LC连接器如同普通LC连接器与普通LC适配器适配一样，装配到本发明适配器的LC适配器5里面，设计上可以使LC连接器耦合面10-1-1正好位于光学参考面9的位置；而本发明连接器与本发明适配器的的安装如上所述，陶瓷插芯3-1穿过套筒挡块7的内孔，插入到准直套筒8的内孔后，止于适配器光学参考面9的位置；在陶瓷插芯3-1插入到准直套筒8的内孔的过程中，操作上使尾柄3-2上的防旋转结构3-2-1正六方形平台与适配器外壳6上的防旋转凹槽6-2相互切合，以限制陶瓷插芯组装体3与适配器外壳6的相对轴向旋转；与此同时，外套1套在适配器外壳6上的外圆柱面上继续沿着轴线方向向光学参考面9方向移动，并且使外壳6上的止动凸台6-1在外套1上的导入槽1-3中移动，在这个过程中，陶瓷插芯3-1上的光耦合面3-1-1在到达光学参考面9的位置后，与光学参考面9上另一耦合面10-1-1物理对接耦合而停止运动，陶瓷插芯组装体3也会停止向前运动；而由于本发明连接器弹性装置2的作用，外套1会承受弹簧2施加的预紧力，这时候在操作上使外套1克服弹簧2的预紧力继续向光学参考面9的方向移动，当适配器外壳6上的止动凸台6-1到达外套1上的轴向止动面1-4时，然后操作上使外套1相对于适配器外壳6顺时针旋转一定角度，使止动凸台6-1到达旋转止动面1-5位置后松开外套1，外套1会在弹簧2的预紧力作用下沿轴线向远离光学参考面9的位置移动，直到外套1上的止动凹槽1-1与止动凸台6-1卡住为止，这样外套1被外壳6上的止动凸台6-1固定于止动凹槽1-1位置，也即外套1与外壳6固定连接为一起。这样就完成了LC连接器与本发明适配器的LC适配部分固定连接，本发明连接器与本发明适配器固定连接步骤，并且LC连接器光耦合面10-1-1与本发明连接器上的光耦合面3-1-1在光学参考面9的位置实现光路的物理对接耦合。

如图11所示，是本发明本发明连接器与单通道ROSA耦合连接的实例剖面示意图。根据本发明方案设计，本发明连接器与ROSA进行光路对接耦合时，ROSA外壳即为本发明适配器外壳6，而ROSA光耦合面11-1-1一般是被设计固定在光参考面9的位置；本发明连接器与本发明适配器安装过程与其他案例中的方法类似，在此不重复描述。

本发明的陶瓷插芯为能够传输光信号的导光部件，而不仅仅局限于可以传输光信号的陶瓷插芯，同样也包括具有相同功能的玻璃插芯，金属插芯或者塑料插芯等能够传光的部件；本发明方案中的弹性装置其实包含可以实现弹性功能的任何弹性装置，例如弹片，弹簧，弹性材料等；本发明所述的防旋转结构包含可以实现两个零件防转的任何防旋转结构，例如正多边形柱与正多边形孔，凹坑与凸台，销钉与键槽等，本文所述实例都使用正六边形内孔与正六边形柱实现防转功能。

如上所述，本发明是一种小型连接器的方案，此小型连接器可以相互之间耦合实现光路连接，也可以与LC,SC,ST等常规连接器实现光路的耦合连接，如上所述只有对应变更耦合用的适配器即可，也可以与光模块的光路直接实现热插拔物理耦合。本发明技术是一种小型连接器解决方案，所用零件少，结构简单，比常规的光纤连接器方案成本要低很多,尺寸也小很多，满足市场上对产品封装小型化，安装简易化的行业要求。

虽然本发明已经详细地示出并描述了相关的特定的实施例参考，但本领域的技术人员应该能够理解，在不背离本发明的精神和范围内可以在形式上和细节上作出各种改变。这些改变都将落入本发明的权利要求所要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种小型光纤连接器，包括外套（1）、弹性装置（2）、陶瓷插芯装配体（3），其特征在于：陶瓷插芯装配体（3）由陶瓷插芯（3-1）、尾柄（3-2）、光纤（3-3）组成，尾柄（3-2）由防旋转结构（3-2-1）、外圆柱体（3-2-2）、台阶面（3-2-3）组成，防旋转结构（3-2-1）为多边形，台阶面（3-2-3）是位于防旋转结构（3-2-1）与外圆柱体（3-2-2）之间的过渡平面且垂直于尾柄本体轴线；外套（1）为中空结构，外壁上设置有两个对称且穿透外套壁的“d”形轨迹凹槽，该轨迹凹槽由与外套（1）本体轴线竖直设置的导入槽（1-3）、垂直外套轴线的轴向止动面（1-4）、与外套（1）本体轴线平行的旋转止动面（1-5）、连接旋转止动面（1-5）的止动凹槽（1-1）组成；弹性装置（2）安装于外圆柱体（3-2-2）上，并与尾柄（3-2）一并设置于外套（1）中空内孔中；弹性装置（2）的前端面与台阶面（3-2-3）切合，弹性装置（2）后端面与外套（1）的中空内孔壁接触，弹性装置（2）被限制于外套（1）内孔壁与尾柄台阶面（3-2-3）所围成的空间内。

2.根据权利要求1所述的一种小型光纤连接器，其特征在于：所述外套（1）尾部设置有两个对称的平台（1-2），该平台（1-2）与外套（1）轴线平行且未穿透外套壁。

3.根据权利要求1或2所述的一种小型光纤连接器，其特征在于：所述止动凹槽（1-1）为半圆形。

4.根据权利要求1或2所述的一种小型光纤连接器，其特征在于：防旋转结构（3-2-1）的多边形结构是正六边形或者正方形。

5.一种使用如权利要求1中所述的小型光纤连接器的适配器，其特征在于：包含外壳（6）、套筒挡块（7）、准直套筒（8）依次设置，外壳（6）表面设置有止动凸台（6-1）和防旋转凹槽（6-2），四个止动凸台（6-1）对称分布于外壳（6）的两端，止动凸台（6-1）直径小于外套（1）上的导入槽（1-3）宽度；两个防旋转凹槽（6-2）是贯穿外壳（6）圆柱面而分别设置外壳（6）两个端面的方形凹槽，防旋转凹槽（6-2）与防旋转结构（3-2-1）相互切合，外壳（6）中空结构由三个尺寸不同的内孔组成，套筒挡块（7）为两个尺寸不同的内孔组成的圆柱体，套筒挡块（7）端面到其内孔之间形成的台阶面距离大于准直套筒（8）的长度。

6.根据权利要求5所述的适配器，其特征在于：所述止动凸台（6-1）是与外壳（6）轴线垂直的圆柱台。

7.根据权利要求5所述的适配器，其特征在于：所述套筒挡块（7）端面到其内孔之间形成的台阶面距离超出准直套筒（8）长度为0.15mm-0.3mm 。

8.根据权利要求7所述的适配器，其特征在于：所述套筒挡块（7）端面到其内孔之间形成的台阶面距离超出准直套筒（8）长度为0.2mm 。

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