CN1046393A - 低光耗光缆插头与光缆接头的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制造低光耗光缆插头和光缆接头的简易方法，它极少要求高精度设备和高加工技术，但却可使光缆插头和光缆接头中(不论是单线的或多线的)各相互对头的两根光导纤维都能达到近于“全面积吻合”的理想状态，使光耗被充分降低。

Description

本发明属于光缆通讯部件的制造技术，主要优点是对设备精度和工人技术水平的要求都很低，但产品质量却很高，光缆插头与光缆接头（以下简称插头与接头）的信号传输效率很高，光耗很低。

在光导纤维通讯系统中，插头与接头是必不可少的线路部件。这两种部件中相互对头的两根光导纤维的接触端面之间，由于同心度偏差造成的错位，丧失了一部分导光面积;由于端面与轴线的垂直度偏差和端面的不平度偏差，使两个端面不能精密吻合，降低了直接透射率，界面反射增多，不仅信号减衰加重，而且反射光折回后会干扰信号质量。

据说日本研究瓷管定心。经分析认为：采用瓷管的优点可能是可以用改变原料配方和烧结工艺来调节硬度，使瓷管与光导纤维的抗磨能力相同，以便在端面研平和抛光工序中实现等速磨损，减轻光导纤维端面边缘如图（7）所示的塌肩〔17〕，以此降低不平度偏差。但由于瓷管的烧结温度很高，不宜与光导纤维烧结成一体，于是就不得不留有间隙。结果就将产生以下三个缺点：一是该间隙会增大同心度偏差;二是使光导纤维端面边缘〔13〕的外圆部分成了自由面，在研平和抛光工序中极易产生边缘缺口，不能把瓷管与光导纤维等速磨损的优点发挥到消灭塌肩的程度;三是瓷管的烧结精度不易直接满足同心度与直径公差（尤其是内孔）的高精密度要求，如直接选用，废品率势必很高，如果精磨，加工费增高很多。结果难免成本高而质量低。

本发明的目的是：使相互对头的两根光导纤维的端面达到极近于“全面积吻合”的理想状态，使光耗尽量降低，信号干扰最少。

下面结合附图对本发明作详细说明。

附图（1），插头结构图。

附图（2），镀管修整后的情形。

附图（3），加套管和定位胶固化后的情形。

附图（4），钻方位销孔时的组装情形。

附图（5），插头芯子图。

附图（6），插头芯子端面抛光后剥面放大情形。

附图（7），日本的瓷管定心在研平、抛光后的分析状态。

附图（8），接头结构图。

附图（9），接头a部放大情形。

附图（10），接头组装方法说明图。

一，插头的制造方法（镀管法）。

第一步：把光缆包皮〔2〕的中部剥去一段，充分净化后，在等于或高于（一般是稍高于）光缆最高工作温度的条件下蒸镀掺杂氧化铝、铬或铬合金等硬度等于或极近于光导纤维的镀管〔3〕。壁厚须大于光导纤维直径的三分之一。然后去掉不需要的部分。如图〔2〕那样。

第二步：套上套管〔5〕，互相在中部对正，並使光导纤维平行于重力方向，轻轻绷直。从注胶孔〔10〕注入定位胶〔4〕后送交固化。

第三步：定位胶固化后，外表面彻底擦净，插入外管〔6〕中。两端对齐后，先只作一个方位销孔，待装入方位销〔7〕之后再作另一个方位销孔。方位销与方位销孔必须作成紧配合，间隙为零。

第四步：取下外管〔6〕与方位销〔7〕，在图（3）所示的中部（A-A）切开，分成两个如图（5）所示的插头芯子。

第五步：研、磨和抛光端面。

（1），先用超细研磨粉研平端面〔11〕，这时，由于光导纤维〔1〕与镀管〔3〕之间没有间隙，光导纤维端面边缘的外圆柱面部分不是自由面，不易产生边缘缺口。超细研磨膏既更加不易产生边缘缺口，而且偶有缺口，缺口也将较小。

（2），无粉光磨。使端面与一高精度光滑平盘在完全没有研磨粉的条件下匀缓轻磨，把光导纤维端面上被超细研磨粉刻划留下的磨痕磨掉，进一步提高光洁度。磨盘的硬度不应低于光导纤维或镀管。一般以电铸的厚铬层盘面、氧化铝、烧结炭化硼、炭化硅等高硬度精密平盘较为经济实用。

（3），超细抛光。所用抛光粉必须用水悬浮法选出的“悬浮级细粉，抛光盘仍为通常使用的软面盘。但压力应很轻。

第六步：照图（1）组装。

用本发明的方法制造插头的优点是：

（1），同心度偏差近于零。在第四步工作之前，两个插头芯子尚未切开，其中的光导纤维，不论是只加一根或加多根，总之，将来相互对头的两根现在仍是一根，同心度偏差天然为零。第四步工作之后，只要按图（4）作方位销孔和按紧配合要求加工方位销，就可几乎无偏差的重复切开之前的方位。因此，两个插头芯子中的相互对头的每两根光导纤维之间的同心度偏差，就将唯一的决定于套管〔5〕与外管〔6〕之间的间隙。当以专用的工具、材料和工艺使该间隙始终近于零时，各相互对头的光导纤维之间的同心度偏差，就将始终近于零。

（2），端面不平度偏差也近于零。通常，太大或太小的平面，其不平度偏差都较难保证，但困难的重点却很不相同。对于光导纤维端面这样“太小的平面”来说，困难的重点是：端面边缘〔13〕的外圆柱面是自由面时，就会在研平时产生边缘缺口，在抛光时产生塌肩。边缘缺口不仅使塌肩形成得更快更大，而且使抛光磨损量增大。

图（6）表示着套管〔5〕比镀管〔3〕软，磨损偏多;定位胶〔4〕比套管〔5〕和镀管〔3〕更软，磨损就更多，凹下较深。结果是镀管端面外边缘的外圆柱面成了自由面而受到多向磨损，形成塌肩〔14〕。如果镀管〔3〕的抗磨能力低于光导纤维〔1〕，光导纤维端面边缘〔13〕就必将出现〔14〕那样的塌肩。使导光截面积变小，信号减弱。

日本采用瓷管〔15〕定心，估计就是为了争取与光导纤维硬度接近，减轻塌肩，以期降低不平度偏差。但由于烧结瓷管的温度很高，不宜与光导纤维烧结成一体而留有间隙〔16〕，结果光导纤维〔1〕与瓷管〔15〕两者的端面边缘都成了自由面，形成了塌肩〔17〕、〔18〕。〔17〕与〔18〕又互相为对方增大提供空间，造成恶性循环。

本发明是直接向光导纤维表面蒸镀掺杂氧化铝、铬或铬合金（掺杂或合金是为了调节硬度），也可用其他的镀法与合金来制成镀管〔3〕，使镀管的抗磨能力等于或极近于光导纤维。由于两者之间没有间隙，就没有自由面，形不成多向磨损，塌肩就不会产生，保证尽可能低的不平度偏差就有了基础。在此基础上，再采用第五步的研、磨和抛光的方法，就可以使端面不平度偏差近于零。

（3），防止光导纤维窜动。由于镀管材料的线腿胀系数都大于光导纤维材料-石英，所以在等于或稍高于光缆工作温度条件下蒸镀的镀管，在光缆工作温度范围内，总是对光导纤维有箍紧力，光导纤维端面压紧时不易缩回而使接触压力降低，可防止紧密程度下降，因为这会使界面反射增多，直接透射率降低，光耗增加。

锥管胶垫〔9〕是传递螺帽〔8〕压紧插头芯子的压力，同时减少光缆被折断的几率。

二，接头的制造方法（镀管法）。

第一步：抽取镀管〔21〕。净化光导纤维表面，再以真空泵油污染后用干布擦去，不可使用溶剂。在尽可能低的温度下蒸镀铬。当镀层厚度达0.5～1.0光导纤维直径时，停镀取出，按需要长度切成小段，加热使镀管胀松，推出光导纤维后，放入丙酮中储存。

第二步：研喇叭。〔27〕。为使光导纤维容易插入，又不致碰坏端面锐边，须把镀管口研成约30°锥角的喇叭口〔27〕，並充分抛光。

第三步：组装。把准备对接的两根光缆端部的包皮〔20〕、〔26〕剥去与镀管等长的一段，把加热到适当温度的镀管立直。如图（10）。滴入透明胶，把全面沾胶的光导纤维插入到根部。再把另一根也全面沾胶的光导纤维与先插入的轻轻对正接触后，同时慢慢下推，当光导纤维端面到达镀管〔21〕中部时停推，放冷。最后把事先已套在光缆外面的套管〔24〕慢慢上提，並边提边加入定位胶〔23〕。

镀管用铬的原因是：一因其硬度高于光导纤维，插入时不会被端面锐边刮下碎屑，以免夹入透明胶层〔22〕中而挡光。二因其线膨胀系数比光导纤维大的较多，在尽可能低的温度下蒸镀，加热后胀松较多，易于插入和推出光导纤维。

考虑到光导纤维成本太高，作为镀管模而被切断后不能再用，故也可在直径精度等于光导纤维的钢丝上蒸镀氧化铝，切成小段后用盐酸溶去钢丝。此外，也可蒸镀炭化硅等其他高硬度陶瓷。

两根光导纤维〔19〕与〔25〕的端面是否研平抛光，视透明胶的折射率而定。等于或近于光导纤维可不必，否则以研平抛光为好。

Claims (1)

1、本发明属于光缆部件的制造技术，光缆插头和光缆接头中各相互对头的两根光导纤维，由于直径太细，端面积太小而要求极低的同心度偏差与不平度偏差，对此，原有制造方法是靠高精度设备与高水平加工技术，质量稳定性与生产效率都较低。本发明的特征在于：

a，制造光缆插头时，在一根光缆的中部，把光缆包皮[2]剥去一段，在高于或等于光缆最高工作温度蒸镀硬度等于或近于光导纤维[1]的铬、铬合金或氧化铝等，形成镀管[3]；套上套管[5]，加入定位胶[4]，固化后插入外管[6]中，先作一个方位销孔，装好紧配合的方位销[7]之后再作另一个方位销孔；取下外管[6]与方位销[7]，在中部切开，分成两个插头芯子；在一般的研平与抛光之间加入令光导纤维端面[11]与硬度高于光导纤维的光滑平盘匀缓轻磨的无粉光磨的新方法。

b、制造光缆接头时，在尽可能低的温度上直接向光导纤维上蒸镀铬质镀管[21]，切段后加热胀松，顶出光导纤维；也可在等尺寸同精度钢丝上蒸镀氧化铝镀管，再用盐酸溶去钢丝，向孔中充满透明胶[22]后，插入光导纤维[19]与[25]，套上加入定位胶[23]的套管[24]。

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