CN104335090A - 用于光纤连接器的高密度多光纤 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于高密度光纤连接器的套箍，其支撑第一组光纤线缆的第一组光纤和第二组光纤线缆的第二组光纤。所述套箍支撑所述第一组和第二组光纤在至少一个平面中。在一个实施例中，所述第一组光纤被支撑在第一排开放槽中，并且所述第二组光纤被支撑在第二排开放槽中。在所述第一排中的光纤相对于在所述第二排中的光纤交错排列。所述套箍包括两个半部，每个具有开放的结构，所述结构具有一排在一个平面中精确地形成在其上的开放槽。在另一实施例中，所述套箍以交替的交叉方式支撑所述第一和第二组光纤在单个排中。

Description

用于光纤连接器的高密度多光纤
优先权要求
本申请要求在2012年4月5日提交的编号为61/620,945的美国临时专利申请的优先权，其通过引用完全并入，如同在本文中完全阐述的。下面提到的所有出版物都通过引用完全并入，如同在本文中完全阐述的。
技术领域
本发明涉及光纤连接器，特别涉及在光纤连接器中的套箍。
背景技术
通过光纤波导传输光信号有许多优点，并且其用途是多样的。单根或多根光纤波导可以被简单地用于传输可见光到远程位置。复杂的电话和数据通信系统可以传输多个特定的光信号。这些设备以端至端的关系耦合光纤，所述耦合是光损耗的一个来源。光纤的两个抛光端部的精密对准是必要的，以确保在光纤链路中的整体光损耗是等于或小于对系统指定的光连接器损耗预算。对于单模电信级光纤，这通常对应于小于1000nm的连接器光纤对准公差。这意味着在以数千兆速率运行的并行光纤和单根光纤链路两者中，应用于对准光纤的部件必须以亚微米级的精度组装和制造。
在光纤连接中，光纤连接器端接包含一根或多根光纤的线缆的端部，并且使能比剪接更快的连接和断开。所述连接器机械地耦合和对准光纤的芯，使得光能够端至端的传递。更好的连接器由于光纤的反射或错位损耗很少的光线。在并行/多光纤和单光纤链路两者中的以数千兆速率工作的连接器必须以亚微米级的精度装配与制造。如同以这样的精度水平生产部件不够挑战似的，为了所得到的最终产品是经济的，其必须以完全自动化、极高速的工艺来完成。
当前的光纤连接器在基本设计上已经很多年都没有改变了。基本的连接器单元是连接器组件。图1示出一种用于包含光纤412的线缆410的光纤连接器400的示例，其是由美国Conec有限公司(US Conec Ltd)商业化的连接器。所述连接器包括部件的集合，所述部件包括套箍402、套箍壳体404、线缆护套或护罩406、对准导销408，和设置在壳体内或壳体外部的其他硬件(例如，电缆压力释放件、压接件、偏置弹簧、间隔件等)。套箍402和光纤412的端接端面是抛光的。在光纤连接器400中的套箍402是弹簧加载的，以提供轴向偏压，以将在两个连接器中的光纤抛光端面以端至端的构造压在一起。在大多数情况下，意图是在耦合光纤之间建立物理接触以防止光的损耗。物理接触避免了在两根光纤之间的空气受困层，所述空气受困层增加连接器的插入损耗和反射损耗。需要未示出的适配器以可靠地耦合两个连接器的套箍(每个连接器的套箍壳体404被插入到适配器)。
示出在图1中的由美国Conec有限公司生产的光纤连接器据称是按照在5,214,730号美国专利中公开的结构，所述专利已转让给日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone Corporation)。如图所示，在'730专利中，所述光纤连接器接收具有多根单独光纤的带状线缆，并保持单独光纤处于预定关系中。所述光纤连接器可与另一个光纤连接器相配合(例如，使用适配器)，以便将一个光纤连接器的多根单独光纤与另一的光纤连接器的多根光纤对准。
来自美国Conec有限公司的套箍402通常处于有一系列过大通孔的塑料块的形式，所述通孔提供用于插入光纤412的端接端部和对准销408到所述块的足够间隙。套箍402由塑料聚合物模制而形成，其通常由玻璃颗粒增强。为了插入多根光纤412的端接端部通过在套箍块402中的孔，所述光纤的保护套和缓冲(树脂)层被剥去，以露出端接端部附近的包覆层，并且所述包覆层涂覆有环氧树脂层。所述光纤的端接端部然后被穿入在套箍中的过大孔内。通过固化环氧树脂，光纤412的端部被可靠地保持在套箍402中。类型地，在插入到在套箍402中设置用于所述销的过大孔之后，对准销408用环氧树脂保持。
上述的套箍具有几个显著缺点。注塑结构本身不能良好地保持公差。聚合物不是刚性的，并在负载(力或力矩)被施加到光纤线缆或连接器壳体时变形。聚合物在较长的时间周期内也容易蠕变和热膨胀/收缩。在套箍的过大孔中的间隙进一步影响光纤的端至端对准的公差。环氧树脂在固化时收缩，这导致塑料套箍的弯曲。此外，环氧树脂随着时间而蠕变，在连接器中弹簧负载施加的轴向偏置下导致光纤端部(其被压靠在邻接光纤的端部)在套箍的孔内的窜动(pistoning)或回缩。这损害了相对光纤端面的表面接触界面的完整性。这些和其它的缺陷导致较差的最终公差，而其对现代光纤的应用还需要很多改进。
目前，人们普遍接受的是制造光纤连接器的成本太高，并且可靠性和损耗特性还需要很多改进。如果光纤要成为对短途和极短距离应用的首选传播媒介，光纤连接器的公差必须改善，而生产光纤连接器的成本必须降低。在通信系统、数据处理和其他信号传输系统中的光纤的相对广泛的并且不断增加的利用已经产生了对令人满意和高效的光纤终端的互相接合装置的需求。
此外，随着对高容量光纤传输的需求的增加，多股光纤被捆绑在一根线缆中(例如，图1中的410)，并且各自具有多根光纤的许多线缆通过光纤网络进行路由。迄今为止，诸如在图1中示出的多光纤连接器具有在单个平面内在一排中终止的光纤。在连接器中终止的光纤是单一光纤线缆的一部分，并从其延伸。所述光纤412被单独地接受在所述套箍块402的分离的孔中，其中来自相同的光纤束或线缆的相邻光纤在套箍块402内分离。因此，设置在套箍412中的孔的数量限制每个光纤连接器400的互相接合的光纤终端的密度。如人们可以理解的，对于在网络中的耦合位置处的互相接合的更大数量的光纤终端，需要具有更大占用面积的光纤连接器，和/或需要更大数量的光纤连接器400。在耦合位置处的更大连接和额外光纤连接器400导致在连接位置处占用更多空间的体积，这可能与光纤线缆410的尺寸是不成比例的。另外，当多个连接器是必要的时，端接和布线成本增加。
迄今为止，美国Conec有限公司供应支撑光纤阵列的模制套箍。对于共72根光纤的单一光纤线缆，12根光纤每排、多达6排的套箍是可得到的。然而，这样的套箍具有为上述支撑线性光纤阵列的模制套箍所提到的相同缺陷。对模制套箍保持所要求的公差变得更难。事实上，由于较差的公差，72芯光纤套箍只适用于多模光纤。此外，在套箍块中的孔的阵列不利于通过冲压工艺形成。
因此，所期望的是开发一种新的高密度的光纤连接器设计，并且特别是新的高密度套箍设计，其能够容纳显著地更高密度的光纤，其导致低插入损耗和低回波损耗，其以低环境敏感性提供了易用性和高可靠性，并且其能够以低成本来制造。
发明内容
本发明提供了一种用于光纤连接器的套箍，其克服了现有技术的套箍和连接器的许多缺点。根据本发明的光纤套箍提供一种光纤连接器，其可容纳显著地更高密度的光纤，其导致低插入损耗和低回波损耗，其以低环境敏感性提供了易用性和高可靠性，并且其能够以低成本来制造。按照本发明，对于套箍的给定宽度或占用面迹，在光纤连接器中的端接光纤的密度可以显著地增加(例如加倍)。在一个方面，所发明的套箍支撑从一根或多根光纤线缆(例如，带状或圆形的线缆)延伸的光纤。在一个实施例中，所述套箍被构造用于容纳捆绑在分离地光纤线缆中的多根光纤。
根据本发明，所述套箍设置有光纤凹槽和对准销凹槽，与在套箍块(例如，模制的套箍块)中的通孔相比，所述凹槽是开放的通道。这避免了如在现有技术中执行的在有额外间隙的孔中插入光纤和对准销的需要。通过为光纤及对准销提供开放的通道，没有间隙需要被提供用于光纤及对准销。通过在套箍中的凹槽与光纤及对准销之间不具有任何间隙，对准销和光纤可以相对彼此更精确地定位，所述间隙原本将导致部件之间的运动。在环境条件的变化下，光纤和销之间的间距可以被更好地保持，例如，所述套箍可以容纳更多的尺寸变化而不影响指定的对准公差。由此形成的光纤连接器导致低插入损耗和低回波损耗。相比将环氧树脂涂覆的光纤穿过在现有技术套箍的通孔中，所述套箍构造还允许易于附加端接光纤的端部到所述套箍。不使用环氧树脂时，光纤连接器的可靠性不会受到环氧树脂材料的任何老化/蠕变的影响。通过选择用于套箍的合适材料，所述光纤连接器的性能对温度变化更不敏感。套箍的开放结构适合于大规模生产工艺，诸如冲压和挤压，其是低成本、高通量的工艺。
在本发明的一个实施例中，第一组端接光纤(例如，第一光纤线缆)被支撑在第一排开放的光纤凹槽中，而第二组端接光纤(例如，第二光纤线缆)被支撑在第二排开放的光纤凹槽中，所述第一排平行于第二排。在一个实施例中，第一排中的光纤相对于所述第二排中的光纤交错排列。
在一个实施例中，套箍包括两个半部，每一个都具有一个开放的结构，所述结构具有在平面中精确地形成在其上的一排开放凹槽。两个套箍半部以凹槽的排彼此平行地堆叠。在套箍半部中的每排凹槽容纳光纤线缆的光纤。在一个实施例中，所述凹槽被构造成开放的光纤夹持凹槽，其可以牢固地夹持光纤，而不需要环氧树脂或互补精密部件。在一个实施例中，所述凹槽的纵向开口的至少一个部分上设置有相对的唇部以提供夹持效果。在沿着凹槽的至少一部分的唇部之间限定的纵向开口的宽度比所述光纤的直径窄，以相对于所述光纤产生紧密的配合(例如，过盈配合)，这允许光纤的端部部分被横向地插入凹槽的纵向开口，但其紧贴地保持光纤在凹槽中。所述凹槽和纵向凹槽开口的宽度成形和形成尺寸，以保持光纤而无任何允许光纤相对于所述凹槽的运动的间隙。
在本发明另一实施例中，套箍被构造为排列端接光纤在一个平面上的一排中，据此相邻光纤的轴线隔开的距离基本上对应于光纤的直径。在一个实施例中，端接光纤在套箍的平面内以相邻光纤互相接触而并排地布置在一排中。在一个实施例中，在端接光纤的排中，两个不同的光纤线缆的光纤被以交错和交叉的方式交替地布置。在一个实施例中，所述套箍上设置有以并排接触构造接收和容纳所述光纤的至少一个单一的宽开口。可以有多于一个的开口，每一个接收和容纳一组光纤在平面内的一排中。在另一个实施例中，端接光纤在套箍/连接器内被布置在多排中。
在本发明的另一个方面中，所发明的套箍是由高通量工艺精确地形成的，所述工艺如冲压和挤压。
在一个实施例中，所述套箍主体由金属材料制成，其可以被选择为具有高刚度(例如，不锈钢)、化学惰性(例如，钛)、高温度稳定性(镍合金)、低热膨胀(例如殷钢(Invar))，或匹配热膨胀到其他材料(如用于匹配玻璃的可伐合金(Kovar))。
根据本发明的套箍克服了现有技术的许多缺陷，导致了高密度的光纤连接器，其导致低插入损耗和低回波损耗，这以低环境敏感性提供了易用性和高可靠性，并且其能够以低成本来制造。
附图说明
为了更充分地理解本发明的性质和优点，以及优选的使用模式，应当参考结合附图阅读的以下详细描述。在下面的附图中，相同的标号表示整个附图中相同或相似的部分。
图1示出了现有技术的光纤连接器。
图2示出根据本发明的一个实施例的高密度光纤连接器的透视图。
图3是图2中的光纤连接器的端视图。
图4是图2中的光纤连接器的分解视图。
图5是图2中的光纤连接器的俯视图。
图6是图2中的光纤连接器的侧视图。
图7是根据本发明的另一实施例的套箍下半部的一部分的剖视图。
图8示出了根据本发明的另外实施例的高密度光纤连接器的透视图。
图9是图8中的光纤连接器的俯视图。
图10是图8中的光纤连接器的侧视图。
图11是图8中的光纤连接器的端视图。
图12是图8中的光纤连接器的分解视图。
图13是根据相对于图8的本发明另一实施例的高密度光纤连接器的端视图。
图14示出了根据本发明的又一实施例的高密度光纤连接器的透视图。
图15是图14中的光纤连接器的分解视图。
图16是图14中的光纤连接器的端视图。
图17是图14中的光纤连接器的俯视图。
图18是图14中的光纤连接器的侧视图。
具体实施方式
本发明参考参照附图的各种实施例在下面描述。虽然本发明以用于实现本发明的目标的最佳模式来描述，本领域技术人员将理解的是，考虑到这些教导，可以实现各种变化，而不脱离本发明的精神或范围。
本发明提供了一种用于光纤连接器的套箍，其克服了现有技术的套箍和连接器的许多缺点。根据本发明的套箍提供一种具有光纤套箍的光纤连接器，其可容纳显著地更高密度的光纤，这导致低插入损耗和低回波损耗，这以低环境敏感性提供了易用性和高可靠性，并且其能够以低成本来制造。按照本发明，对于套箍的给定宽度或占用面迹，在光纤连接器中的端接光纤的密度可以显著地增加(例如加倍)。所发明的套箍支撑从一根或多根光纤线缆(例如，带状或圆形的线缆)延伸的光纤。所述套箍构造用于容纳捆绑在同一或分离的光纤线缆中的多根光纤。在本发明的一个实施例中，第一光纤线缆的第二组端接光纤被布置在第一排开放凹槽中，而第二光纤线缆的第一组端接光纤被布置在第二排开放凹槽中，所述第一排平行于第二排。在一个实施例中，第一排中的光纤相对于所述第二排的光纤交错排列。本发明的一个实施例示出在图2-6中。
图2示出了根据本发明一个实施例的光纤连接器10的透视图，所述光纤连接器10具有包括套箍12的部件的组件。所述连接器10还包括套箍壳体14(以虚线示出)、线缆护罩16(以虚线示出)，和对准导销18。图2是光纤连接器10的简化图示。除了根据本发明构造的套箍12以外，光纤组件10的其它部件还可以包括在图1中示出的光纤组件中见到的那些。(即，可以使根据本发明的套箍向后兼容，以在如由美国Conec有限公司提供的MTO/MPO光纤连接器中使用)等。图3-6是光纤连接器10的套箍壳体14和线缆护罩16从图中省略的各种视图。
在图示的实施例中，套箍12包括两个套箍半部12a和12b。在所示实施例中，套箍半部12a和12b在结构上是相同的。这有利于相同的部件库存。但是，只要它们能够被配合在一起以支撑光纤20a和20b，套箍半部不是必须相同的。
同样参考图4，每个套箍半部(12a、12b)具有大致为T形的结构，包括头部部分(36a、36b)和尾部部分(26a、26b)。所述头部部分(36a、36b)每个具有开放的结构，所述结构具有在平面中精确地形成于其上的一排开放的凹槽(24a、24b)。两个套箍半部12a和12b是堆叠的，以头部部分(36a、36b)装配在一起，并且凹槽24a和24b的排彼此平行。套箍半部(12a、12b)的每一排开放凹槽(24a、24b)容纳分离光纤线缆(22a，22b)的光纤。
在图示的实施例中，十二根光纤20a被保持在护套27a内以形成第一带状光纤线缆22a，并且十二根光纤20b被保持在护套27b内以形成第二带状光纤线缆22b(同样参见图2)。第一光纤线缆22a的端接光纤20a被接收在第一套箍半部12a的头部部分36a的第一排纵向开口凹槽24a中，并且第二光纤线缆22b的端接光纤20b被接收在第一套箍半部12b的头部部分36b的第二排纵向开口凹槽24b中，所述第一排平行于第二排。所述凹槽(24a、24b)以它们的裸露形式接收所述光纤(20a、20b)的端接端部部分，在所述裸露形式中以包覆层露出而没有保护缓冲层和护套层。
从图3的套箍12的端视图中，可更清楚地看出凹槽排的构造。在所示实施例中，每个凹槽具有以大致平行的侧面的大致U形的横截面。套箍半部12a和12b的头部部分36a和36b以凹槽的表面彼此面对而配合。凹槽24a和24b相互错开，使得在第一排中的光纤20a相对于第二排中光纤20b交错排列。特别地，在所述第一套箍半部12a的头部部分26a中凹槽24a的纵向开口每个面对纵向平坦部分13b(或隔离部)，所述平坦部分13b分离限定在第二套箍半部12b的头部部分36b中的相邻凹槽24b，而在所述第二套箍半部12b的头部部分36b中凹槽24b的纵向开口每个面对纵向平坦部分13a，所述平坦部分13a分离限定在第一套箍半部12a的头部部分36a中的相邻凹槽24a。所述凹槽的深度的尺寸形成为完全接收光纤。在图示的实施例中，所述凹槽的深度至少是所述光纤的裸露部分的直径D(例如，125微米)，如贯穿本文所参考的，在所述裸露部分中包覆层露出而没有保护缓冲层和护套层。每个平坦部分(13a、13b)基本上覆盖了对应的相对凹槽开口。在所示实施例中，每个部分(13a、13b)完全地覆盖了对应的相对凹槽开口。
套箍半部的相邻凹槽的横向中心线间隔S等同于凹槽的宽度加上分离平坦部分的宽度(13a、13b)。在图示的实施例中，平坦部分的宽度(13a、13b)基本上类似于U形凹槽的宽度，其基本上对应于光纤的裸露部分的直径D。因此对于图3所示的实施例，相邻的凹槽24a和24b之间的横向(在沿着两个套箍半部之间的界面的平面的方向上)中心线间隔基本上等同于裸光纤(20a和20b)的直径D，并且所述横向中心线间距S基本上等同于2D。
一个头部部分(36a、36b)的平坦部分(13a、13b)用于盖住在另一头部部分的凹槽(24a、24b)中的开口。由于凹槽的深度基本上是D，每个平坦部分(13a、13b)与其相应的相对凹槽共同限定精确定位光纤(20a、20b)的空间。
限定在沿着凹槽的至少一部分的壁之间的纵向开口的宽度比所述裸光纤的直径稍窄，以相对于裸光纤(以包覆层露出而没有保护缓冲层和护套层的裸露部分)产生紧密配合(例如，1微米的过盈配合)，这允许光纤的端部部分被横向地插入到凹槽的纵向开口，但其紧贴地保持所述光纤在凹槽中。所述凹槽和所述纵向凹槽的开口宽度成形和设置尺寸，以保持所述光纤而没有允许光纤相对于所述凹槽的运动的任何间隙。所述凹槽可以具有圆形底部，以符合光纤的外部形状，或者具有平坦底部或V形凹槽(由此导致在光纤和凹槽壁之间的空间)。圆形底部是优选的，因为它增加了与光纤的接触面积，并且在光纤内提供了更均匀的弹性应力。有过盈配合的凹槽的使用与在图1中示出的模制套箍形成对比，所述模制套箍具有公差为比光纤的直径大的孔。因此，过大的孔并不控制光纤的位置。
所述套箍半部12a和12b的尾部部分(26a、26b)比头部部分薄(36a、36b)。尾部部分的相对侧面(26a、26b)一起限定了在其间的凹部28，其形成尺寸，以当套箍半部22a和22b以图2所示的结构配合在一起时，在它们之间接收和夹持护套27a和27b。光纤带22a和22b的护套27a和27b装配在凹部28中，其提供了额外的空间以容纳所述护套(27a、27b)以及在护套(27a、27b)内的光纤20上的保护性缓冲层和护套层的厚度。尾部部分(26a、26b)的端部的外侧变薄以装配到套环52，从而夹持护套(27a、27b)。所述套环52和尾部部分(26a、26b)一起提供在光纤线缆(22a、22b)上的应力释放。所述对准销18由通孔和孔29支撑，所述通孔通过开放凹槽(54a、54b)限定在头部部分(36a，36b)处，所述孔29设置在套环52的端头55处。所述套环52保持套箍半部(12a、12b)的头部部分(36a、36b)处于配合构造中。所述套环52可被视为套箍12的一个组成部分。
应当指出的是，所述套环52可以被省略，并且套箍半部的头部部分可以通过例如激光焊接而保持在配合结构中。
鉴于所述光纤(20a、20b)被完全地保持在凹槽(24a、24b)中，所述光纤(20a、20b)被凹槽(24a、24b)精确地定位在套箍半部(12a、12b)中。所述光纤(20a、20b)的位置和取向由凹槽(24a、24b)的位置和平行度设定。因此，光纤(20a、20b)在套箍半部(12a、12b)中的相对位置(例如，间隔)被精确地保持在套箍内，例如，用于对准到在相对的光纤连接器(其具有母型结构以接收对准销18)中的光纤。无需互补的套箍以将光纤可靠地并且精确地定位在光纤连接器内。即使互补套箍半部不提供任何对准功能或者定位光纤20b在套箍半部12b中的有效支撑，并且反之亦然，但是，通过提供每个具有上述凹槽夹持结构的两个套箍半部12a和12b，套箍半部12a和12b一起形成容纳高光纤密度的套箍12。
在本发明的另一个方面中，上述公开的实施例的光纤凹槽是由高通量工艺精密地形成的，所述工艺诸如冲压和挤压。
在一个实施例中，所述套箍主体由金属材料制成，其可以被选择为具有良好的热尺寸稳定性(例如，殷钢)。
人们可以理解的是，代替带状线缆，光纤可以被以圆形光纤线缆的形式捆绑，而不脱离本发明的范围和精神。
在本发明另一实施例中，所述套箍包括具有开放结构的套箍半部，在所述结构上形成有精密的凹槽夹持特征，其可以牢固地保持光纤而无需环氧树脂或互补精密部件。图7示出了在套箍半部12b的头部部分36b中的凹槽24b的一部分。所述套箍半部12a的可具有类似的凹槽结构。
凹槽24b被构造为通过开口牢固地保持光纤20b(以包覆层露出而没有保护缓冲和护套层的裸露部分)，所述开口例如以过盈配合(或压配合)而夹持所述光纤20b。所述过盈配合确保了光纤20b被夹持到位，并且因此所述光纤的位置和取向是由凹槽24的位置和平行度设置的。过盈配合的使用与在图1中示出的模制套箍形成对比，所述模制套箍具有公差为比光纤的直径大的孔。因此，过大的孔并不控制光纤的位置。
在图7所示的实施例中，凹槽24b的纵向开口23的宽度W制成为比光纤20b的直径略窄。特别地，开口23是由形成在所述纵向开口23的相对纵向边缘的唇部25限定的。纵向开口23的宽度W的尺寸稍有不足以允许光纤的端接端部部分以过盈配合横向地插入到所述凹槽的纵向开口23。过盈的大小可以通过制造工艺而设定，使得加载光纤进入所述凹槽在唇部中仅引起弹性形变或轻微的塑性形变。凹槽不应产生塑性形变；否则它会影响光纤位置的精确度。
具体地，为了附加光纤20b到套箍12b的头部部分36b，光纤20b的端接端部部分通过纵向开口23用卡扣动作纵向地压入到凹槽24b(即，不是在所述凹槽的轴向方向)，光纤的尖端20b稍微突出超过头部部分36b的端面。另外，纵向开口23的宽度W和凹槽24b设置尺寸和成形，以紧贴地保持光纤20b在凹槽24b中，而不提供任用于光纤的端面相对于所述凹槽的轴向和横向运动的任何间隙，以为两个邻接光纤的端面之间的光耦合确保紧密的公差。鉴于沿在光纤20b与凹槽24b之间的配合表面的过盈，无需用于保持裸露光纤部分在所述凹槽中的环氧树脂。
图7所示的实施例示出了开放凹槽24的横截面形状通常地符合光纤20b的主体。所述光纤20b被牢固地“夹持”在凹槽24b内，唇部25在光纤20b的顶部上按压抵靠凹槽24b底部和其它部分。在图示的实施例中，光纤20b的壁示出为压靠凹槽24b除了靠近开口23处的整个壁。这在光纤的基本整个圆周上提供了大致均匀的压力，这对通过光纤20b传输的光信号有较少的影响，所述影响是由于应力在光纤或芯部的折射率上引起的变化。然而，以不同的横截面构造在所述套箍中的凹槽将完全在本发明的范围和精神内，所述不同横截面仍然提供足够的过盈配合以牢固地将光纤20b保持在凹槽24b中。例如，所述凹槽可以具有平坦的或弯曲的底部、弯曲的侧壁、或垂直与平坦底部的平坦侧壁、或与平坦底部成一个很小的发散角的平坦侧壁(例如，V形底部)，并且向内引导唇部以限定所述凹槽的纵向开口。这些凹槽构造将在弯曲纤维壁与所述凹槽的平坦或弯曲侧壁之间导致一定的空间，但通过唇部25和/或所述凹槽的垂直壁对光纤的夹持作用，仍然不会提供允许光纤在凹槽内的运动的任何间隙。空的空间可填充有额外的材料，诸如用于封装目的的环氧树脂，以防止颗粒的截留，特别是在套箍端面的机械抛光过程中。
鉴于光纤20b被完全保持在凹槽24b中，并且诸如唇部25和凹槽底部的凹槽轮廓决定光纤20b在凹槽内的位置，纤维20b通过凹槽精确定位在套箍中。因此，光纤20b在套箍半部12b中的相对位置(例如，间隔)被精确地保持在套箍内，例如用于对准到在相对的光纤连接器(其具有母型结构以接收对准销18)中的光纤。
基于相同的考虑，类似的槽结构可以设置在套箍半部12a的头部部分36a中。除了槽的结构，套箍半部12a和12b的其它部分以及连接器10的其它部件的结构保持与图2所示的实施例类似。
作为一个例子而不是限制，在一个实施例中，对于由二氧化硅制成的并具有125微米直径的光纤20b，在由可伐合金(54％铁，29％的Ni，17％Co)材料制成的套箍中，凹槽24b的长度可以是1至3毫米，凹槽24b的直径或宽度(即，最大横向尺寸D)是0.124毫米，并且纵向开口23的宽度W是105微米。凹槽23的侧壁相对于光纤20b的垂直切线以约5至20度的角度θ朝向开口23倾斜向内。所提供的过盈为约1微米，适合于二氧化硅和可伐合金(kovar)材料。二氧化硅玻璃在压缩上是非常高强度的，所以它会经受住来自于过盈配合的高接触压力。
对于根据图7具有凹槽夹持结构的套箍，无需互补套箍以将光纤可靠地和精确地定位在光纤连接器内。即使互补套箍半部不提供任何对准功能或者定位光纤20b在套箍半部12b中的有效支撑，并且反之亦然，但是，通过提供每个具有上述凹槽夹持结构的两个套箍半部12a和12b，套箍半部12a和12b一起形成容纳高光纤密度的套箍12。
可以从前述的理解的是，相比于在现有技术中实施的在塑料套箍块中形成通孔，诸如在图1中所示的连接器，开放通道或凹槽可以更容易地并且更精确地形成。在一个实施例中，所述凹槽是最先形成的(例如，通过精密冲压)，随后是缩小凹槽的开口，例如，通过冲压或冲切套箍主体的顶表面，以将在开口的两个相对边缘处的材料推入到在凹槽中的开口以形成唇部，或者激光加工以熔化在所述开口的角落处的材料流入到凹槽的开口以形成唇部。在另一个实施例中，所述夹持凹槽可以通过挤出而精密形成。关于在图7中所示的夹持凹槽的高通量成形的进一步信息已经在2012年4月5日提交的序列号为13/440,970的美国专利申请中公开，其被共同转让给本发明的受让人。这个申请以引用的方式完全并入，如同在本文中完全阐述的。
一种精密冲压工艺和设备已经在7,343,770号美国专利中公开，其被共同转让给本发明的受让人。这个专利通过引用全部并入，如同在本文中完全阐述的。其中公开的工艺和冲压装置可以适于精密冲压本发明的套箍。
图8-12示出了根据本发明另一实施例的高密度光纤连接器。除了套箍以外，在本实施例中的光纤连接器110的一般结构类似于图2-6的实施例中光纤连接器10的结构。光纤连接器110包括套箍112，其包括两个套箍半部112a和112b、套环52、套箍壳体和线缆护罩(类似于在图2中示出的，但是为简单起见从图中省略)。套环52的结构类似于示出于图2中的。除了光纤凹槽之外，套箍半部112a和112b的一般结构类似于图2中的套箍半部12a和12b的T形结构。
在本实施例中，套箍112被构造为在一个平面中的一排上排列带状电缆(22a、22b)的端接光纤(20a、20b)，据此相邻光纤(20a、20b)的轴线被隔开的距离基本上对应于裸露光纤(无缓冲和保护层，以包覆层暴露)的直径D。如在图11中所示，端接光纤(20a、20b)在套箍内以相邻光纤互相接触而被并排地布置在一个平面内的一排上。光纤20a和20b交替地从不同的光纤线缆22a和22b延伸。在端接光纤的排中，光纤20a以交错的和交叉的方式与光纤20b交替。在图示的实施例中，套箍112设置有以并排接触的构造接收和容纳所述光纤(20a、20b)的排的至少一个单一的宽平坦开口124。所述宽平坦开口124由互补的套箍半部112a和112b的头部部分(136a、136b)限定。如在图11中更清楚地看到的，每个头部部分(136a、136b)具有带弯曲部的唇部(152a，152b)的宽的平坦部分(150a、150b)(其结构的组合可以被认为是开放的槽)。当套箍半部112a的头部部分136a被配合至套箍半部112b的头部部分136b时，所述宽的平坦部分150a平行于所述平坦部分150b，其一起限定在平坦部分(150a、150b)之间唇部(152a、152b)内的空间，以容纳光纤(20a、20b)的排在紧密的并排构造中。通过依靠光纤的固有精确尺寸以提供在光纤排中所需的空间间隔，所述单独的平坦开口124提供了在光学连接器110中精确地对准光纤(20a、20b)的一种简单结构。鉴于平坦部分(150a、150b)的平坦结构，套箍半部可以更容易地以严格的公差精确成形(例如通过冲压)。套环52保持套箍半部(112a、112b)的头部部分(136a、136b)处于配合构造中。所述套环52可被视为套箍112的组成部分。
在图11所示的实施例中，用于对准销18的孔由设置在一个套箍半部上的圆柱形开放槽和设置在另一套箍半部上的方柱形开放槽的组合限定。在图示的实施例中，套箍半部112a设置有圆柱形凹槽154，而套箍半部112b设置有方柱形凹槽156。然而，在每个套箍半部上设置圆柱形凹槽和方柱形凹槽，从而提供对称的和/或相同的套箍半部，是在本发明的范围和精神内的。圆柱形凹槽154可以精确地形成(例如，通过精密冲压)，并且可以精确地形成方柱形凹槽156的深度而无需精确地形成方柱形凹槽的壁。在方柱形槽156的横向尺寸中的变化不影响销的对准。当头部部分(136a、136b)配合在一起时，精确限定的圆柱形壁和方柱形壁的精确深度的组合准确地并且精确地定位所述对准销18。可以设置与前面的图2-6的实施例类似的销对准支撑结构。
图13示出光纤连接器110'的一个可选实施例，其中，用于对准销18的孔由设置在套箍半部(112a'、112b')的头部部分(136a'、136b')上的开放凹槽的组合限定。与图11相比，光纤连接器110'的其余结构保持类似于图8-12中所示的实施例。
可以有多于一个的平坦开口124，每个接收和容纳在一个平面内成排地支撑的一组光纤。在另一个实施例中，通过分割套箍半部成两层或更多层，端接光纤在套箍/连接器(未示出)内被支撑在多个排/层中。
在一个可选实施例(未示出)中，所述套箍半部可以变得更加对称，其中，每个套箍半部构造有头部部分，所述头部部分具有类似的轻微U形宽槽，所述宽槽通过在每个边缘由弯曲唇部形成侧面的宽平坦部分限定。当所述套箍半部配合好时，套箍半部的U形宽槽共同限定封闭的空间，所述空间可以以紧密并排的构造容纳一排交错/交替的光纤(20a、20b)。对准销的支撑孔在本实施例中也可以成为对称的(例如，用对称的开放槽)，或可以如图11所示的保持非对称。
图14-18示出了根据本发明的另一实施例的高密度光纤连接器。在本实施例中，光纤连接器210包括单体套箍212、框架252、套箍壳体和电缆护罩(类似于在图2中示出的那些，但是为简单起见从图中省略)。在本实施例中，套箍112被构造为在两个平行平面中的两排开放凹槽(224a、224b)上排列带状电缆(22a、22b)的端接光纤(20a、20b)。光纤20a和20b交替地从不同的光纤线缆22a和22b延伸。如在图16中示出的，第一光纤线缆22a的端接光纤20a被支撑在设置在套箍212的周界的顶部表面上的开放凹槽224a中，并且第二光纤线缆22b的端接光纤20b被支撑在设置在套箍212的周界的底部表面上的开放凹槽224b中。凹槽(224a、224b)可以采取与在图3的实施例中的套箍半部(12a、12b)表面上的凹槽24，或与在图7的实施例中的凹槽24b相同的结构。
每个开放凹槽(224a、224b)完全地接收相应的光纤(20a、20b)。所述框架252具有内部平坦部分(250a、250b)，其在所述套箍212被插入到框架252时面向凹槽(224a、224b)。平坦部分(250a、250b)完全地覆盖所述凹槽(224a、224b)。鉴于光纤(20a、20b)完全地保持在槽(224a、224b)中，所述光纤(20a、20b)由凹槽(224a、224b)精确地定位在套箍半部(12a、12b)中。光纤(20a、20b)的位置和取向由凹槽(224a、224b)的位置和平行度设置。因此，光纤(20a、20b)在套箍半部(12a、12b)中的相对位置(例如，间隔)被在套箍内精确地保持，例如，用于对准到在相对的光纤连接器中的光纤(其具有接收对准销18的母型结构)。无需互补的套箍以将光纤可靠地并且精确地定位在光纤连接器210内。即使框架252不提供任何对准功能或者定位光纤(20a、20b)在套箍212中的有效支撑，但是所述框架252用于覆盖凹槽(224a、224b)以防止光纤的意外脱落。
光纤线缆(22a、22b)的所述护套(27a、27b)通过在应力释放锚256中的开口插入，并被支撑在延伸部258上。延伸部258具有延伸进入在套箍212中的中心开口262的端头260。对准销18被插入到设置在套箍212中的空间或孔264，伸入设置在应力释放锚256中的孔266。所述孔264通过设置在套箍212的每个边缘上的裂缝268所限定。限定所述裂缝的至少一个尖头(prong)270的材料厚度做得较薄，以便于形成所述尖头270的弯曲部。形成弯曲部以限定顺应式结构，所述结构夹持对准销以准确和精确地定位所述对准销用于对准到另一个互补的光纤连接器。所述顺应式夹紧结构可以使对准销能够被插入到孔264内而无需间隙，因此不需要环氧树脂以填充在所述孔和对准销之间的任何间隙。
虽然在图示的实施例中，所述框架252被示出为围绕套箍212的周界，框架可以被构造为覆盖所述凹槽(224a、224b)，而不围绕套箍212的周界。例如，在图16的端视图中，框架可以被构造为部分的环(例如，C形)，而不是完整的环(未示出)。可选地，框架252可以被省略，而锚256可设置有两个延伸的平坦指形件，所述指形件覆盖在套箍212(未示出)的顶部和底部表面上的凹槽(224a、224b)。
对准销的所述顺应性夹持结构是一个同时提交的独立美国专利申请(代理人案卷号1125/239)的主题。这样的申请通过引用并入，如同在本文中完全阐述的。
如在前面的实施例的情况下，所述套箍212、框架252和/或锚256可以由金属制成并通过高通量的冲压和/或挤压工艺成形。在一个实施例中，所述套箍主体由金属材料制成，其可以被选择为具有高刚度(例如，不锈钢)、化学惰性(例如，钛)、高温度稳定性(镍合金)、低热膨胀(例如殷钢)，或匹配热膨胀到其他材料(如用于匹配玻璃的可伐合金)。
完全在本发明的范围和精神之内的是，提供一种结合图8-13的实施例的光纤支撑结构与图14-18的实施例的多级光纤支撑结构的套箍结构，以进一步提高在套箍上的光纤密度，而不显著地增加套箍/光纤连接器的占用面积或形状因素(form factor)。例如，代替在图14-18的实施例中的在套箍212上提供凹槽(224a、224b)，所述凹槽(224a、224b)可用与在框架上的互补特征配合以形成两个宽平坦开口的宽平坦部分来替换，在其每一个中，两组光纤能够以交错、紧密、并排的构造保持，所述构造类似于图8-13的实施例。这将形成容纳4×12＝48根光纤的套箍和光纤连接器。
虽然上述实施例涉及两个独立的光纤束(例如，每个12根光纤的2根光纤线缆)，显然的是本发明的高密度套箍结构也可以适用于一根单一的光纤束，例如，由开放槽的两个分离的排(例如，交错的)支撑的24根光纤的单一束，或者在单排中以交错的方式支撑的单一束。
根据本发明的套箍克服了现有技术的许多不足之处。容纳在光连接器的光纤密度显著地增加(例如，对于套箍的给定宽度或占用面积加倍)，而没有套箍厚度上的显著增加。通过在套箍中的凹槽与光纤及对准销之间不具有任何间隙，对准销和光纤可以更精确地彼此定位，所述间隙原本将导致部件之间的运动。在环境条件中的变化下，光纤和销之间的间距可以被更好地保持，例如，所述套箍可以容纳更多的尺寸变化而不影响指定的对准公差。这样形成的光纤连接器导致低插入损耗和低回波损耗。相比将环氧树脂涂覆的光纤穿过在现有技术的套箍中的通孔，所述套箍构造还允许易于附加端接光纤的端部到所述套箍。不使用环氧树脂时，光纤连接器的可靠性不会受到环氧树脂材料的任何老化/蠕变的影响。通过选择用于套箍的合适材料，所述光纤连接器的性能对温度变化更不敏感。套箍的开放结构适合于大规模生产工艺，诸如冲压和挤压，其是低成本、高通量的工艺。
虽然本发明已经参考优选实施例被具体地示出和描述，但本领域技术人员将理解的是可在形式和细节上进行各种变化，而不脱离本发明的精神、范围，和教导。因此，所公开的发明将被认为仅仅是说明性的，并仅限定在所附的权利要求书中指定的范围内。

Claims (24)

1.一种用于在光纤连接器中支撑光纤的套箍，其包括构造有至少一个开放凹槽以支撑第一组光纤和第二组光纤的主体。
2.根据权利要求1所述的套箍，其中，所述套箍构造为在至少一个平面中支撑所述第一组和第二组光纤。
3.根据权利要求2所述的套箍，其中，所述套箍包括第一套箍半部和第二套箍半部，其中，所述第一套箍半部至少具有支撑第一组光纤的第一开放槽，并且所述第二套箍半部至少具有支撑第二组光纤的第二开放槽。
4.根据权利要求3所述的套箍，其还包括夹持在所述第一和第二套箍半部上以保持所述第一和第二套箍半部处于配合构造中的套环。
5.根据权利要求2所述的套箍，其中，所述套箍构造为支撑第一组光纤在第一平面的第一排开放槽中，并且支撑第二组光纤在第二平面的第二排开放槽中，所述第二平面不同于第一平面。
6.根据权利要求5所述的套箍，其中，所述套箍包括支撑第一组光纤的第一组开放槽，和支撑第二组光纤的第二组开放槽。
7.根据权利要求6所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得在第一平面中的第一组光纤相对于在第二平面中的第二组光纤交错排列。
8.根据权利要求6所述的套箍，其中，所述套箍包括第一套箍半部和第二套箍半部，其中，所述第一套箍半部包括支撑第一组光纤的第一组开放槽，并且所述第二套箍半部包括支撑第二组光纤的第二组开放槽。
9.根据权利要求8所述的套箍，其中，所述第一组开放槽被限定在第一套箍半部的第一表面上，并且所述第二组开放槽被限定在第二套箍半部的第二表面上，其中，在所述第一套箍半部和第二套箍半部被组装以形成套箍时，所述第一表面和第二表面配合。
10.根据权利要求9所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得在第一平面中的第一组光纤相对于在第二平面中的第二组光纤交错排列。
11.根据权利要求10所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得在第一组开放凹槽中的邻近光纤被在第一表面的第一隔离部分离，并且在第二组开放凹槽中的邻近光纤被在第二表面的第二隔离部分离，其中，在所述第一表面和第二表面配合时，所述第一隔离部面对第二组开放凹槽而所述第二隔离部面对第一组开放凹槽。
12.根据权利要求11所述的套箍，其中，所述第一隔离部包括在第一表面的第一平坦部分，并且所述第二隔离部包括在第二表面的第二平坦部分，其中，在所述第一表面和第二表面配合时，所述第一平坦部分覆盖第二组开放凹槽，并且所述第二平坦部分覆盖第一组开放凹槽。
13.根据权利要求10所述的套箍，其中，光纤具有直径D，所述第一组光纤具有中心线间隔2D，并且所述第二组光纤具有中心线间隔2D。
14.根据权利要求13所述的套箍，其中，所述第一和第二组光纤是交错排列的，使得第一和第二组光纤的直接邻近的光纤具有中心线间隔D。
15.根据权利要求6所述的套箍，其中，所述第一组开放凹槽被限定在所述套箍的周界处的第一表面上，并且所述第二组开放凹槽被限定在在所述套箍的周界处的第二表面上。
16.根据权利要求15所述的套箍，其还包括覆盖第一和第二表面的框架。
17.根据权利要求2所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得第一组光纤相对于第二组光纤在单一的平面中交错排列。
18.根据权利要求17所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得第一组光纤相对于第二组光纤在单一的平面中交叉，其中，第一和第二组光纤被并排地布置，第一组光纤的光纤与第二组光纤的光纤交替。
19.根据权利要求18所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得交替的光纤被布置为并排地接触。
20.根据权利要求19所述的套箍，其中，所述套箍包括第一套箍半部和第二套箍半部，其中，所述第一套箍半部与所述第二套箍半部一起限定宽的平坦开口，所述开口的尺寸设置为接受并排地布置的第一和第二组光纤。
21.根据权利要求20所述的套箍，其中，第一宽平坦部分限定在第一套箍半部的第一表面上，并且第二宽平坦部分限定在第二套箍半部的第二表面上，其中，所述第一宽平坦部分与第二宽平坦部分一起限定在套箍中的宽的平坦开口以容纳所述第一和第二组光纤。
22.根据权利要求5所述的套箍，其中，所述套箍被构造为使得第一平面和第二平面是分离的平行平面。
23.根据权利要求1所述的套箍，其中，所述第一组光纤是第一线缆的，并且所述第二组光纤是第二线缆的，其中，所述第一光纤线缆是从第二光纤线缆分离的。
24.一种光纤连接器，其包括：
根据权利要求1所述的套箍；和
支撑所述套箍的壳体。
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