CN105474060A

CN105474060A - 抗碎裂套管

Info

Publication number: CN105474060A
Application number: CN201380077234.XA
Authority: CN
Inventors: 马尔科姆·Ｈ·荷吉; 根纳季·根成克
Original assignee: Molex LLC
Current assignee: Molex LLC
Priority date: 2013-04-05
Filing date: 2013-04-05
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2033-04-05
Also published as: JP6295319B2; WO2014163646A1; US20160041347A1; CN105474060B; JP2016514859A

Abstract

一种多光纤套管包括由一第一材料制成的一套管的本体以及具有位于前表面的至少一个对位通道。所述对位通道具有第一段和第二段。一嵌件设置于所述对位通道的第一段内且由在韧性上比所述第一材料高的一第二材料形成。所述嵌件具有与所述对位通道的中心轴线同轴的一插孔。

Description

抗碎裂套管

技术领域

本申请概括而言涉及光纤套管，且更具体而言涉及具有抗碎裂对位凹部的光纤套管。

背景技术

光纤通常定位于套管内，以便于操纵并使两个对接的套管的多条光纤准确对准。一种受欢迎的多光纤套管公知为MT套管。MT套管包括：一排或多排孔(hole)或洞(bore)，多条光纤相应地位于其中；以及一对对位孔或对位插口(receptacle)，位于前表面上并位于所述多条光纤的相反两侧。在一对对接的MT套管中，一个套管将包括一精确引导销，销定位于相应的对位孔中。在包括这两个套管的两个光纤连接器的对接过程中，一个套管的销与对接的套管的对位孔对准，以将两个套管引导在一起并使对接的光纤准确对准。

MT套管可通过含有添加剂(诸如二氧化硅(SiO₂))的树脂(诸如聚苯硫醚(PPS))的一精确模制成型过程来制造，以针对其高精度应用来提高该套管的尺寸特性、强度以及稳定性。在一些应用中，SiO₂所占的重量百分比可高达材料的百分之六十。

尽管重量百分比相对高的SiO₂提高了套管的某些方面的性能，但是SiO₂的添加也增加了套管在某些环境下碎裂(chip)的可能性。尤其是，在两个光纤连接器对接过程中，两个连接器大体对准并随后朝向彼此运动，并侧向运动直到一个套管的对位销对准并对接另一套管的对位孔。当两个套管朝向彼此相对运动时，对位销的头部(tip)将通常接触对位孔的缘部(edge)或沿部(rim)。对位销的头部与对接的套管的前表面的接合会使得对位孔的缘部或沿部的一部分变得碎裂或另外破裂(breakaway)。套管的碎屑(chip)和类似的破片(debris)可能会位于两个对准的套管之间，并使得两个套管的前表面(以及由此固定在其内的光纤)产生分离，这将在光纤之间形成一间隙，从而导致显著的信号损失。此外，因为这种套管含有显著量的二氧化硅(二氧化硅同为形成光纤的硬材料)，来自套管的掉在对准的光纤之间的任何碎屑或破片将会对光纤的抛光的端面或表面造成损害，这也会导致显著的信号损失。即使碎屑或破片随后被清除，但是对光纤的端面的这种损害将依然存在。由此，希望一种改进的结构，其降低了两个光纤连接器的对接过程中形成碎屑或破片的可能性。

发明内容

一种用于定位多条光纤的多光纤套管，包括由一第一材料制成一套管的本体且具有一前表面和一相反的后表面。多个光纤收容洞在所述前表面和所述后表面之间延伸，且各光纤收容洞将一条光纤的一端部收容于其内。所述套管的本体还具有位于所述前表面的一对间隔开的对位通道，且各对位通道设置成收容一对位元件，以使所述多光纤套管与另一部件对准。各对位通道具有第一段和第二段。所述第一段具有从靠近所述前表面延伸至与所述前表面相隔的一过渡位置的一第一长度以及与所述前表面相邻的一第一横截面尺寸。所述第二段具有从所述过渡位置延伸至一位于所述过渡位置和所述后表面之间的第二位置的一第二长度以及与所述第二位置相邻的一第二横截面尺寸。所述第二横截面尺寸小于所述第一横截面尺寸。一嵌件设置于所述对位通道的第一段内且由一第二材料形成，所述第二材料的韧性比所述第一材料的高。所述嵌件具有与所述对位通道的中心轴线同轴的一插孔。

如果需要，所述插孔的横截面尺寸可大体等于所述第二横截面尺寸。各对位通道可在所述套管的本体的前表面和后表面之间延伸。各对位通道可为大体圆柱形且所述第一段和所述第二段可沿所述对位通道的中心轴线设置。所述第一段在与所述前表面相邻的位置处具有的直径可大于与所述过渡位置相邻的所述第二段的直径。

所述第一段具有大体相邻所述过渡位置的一第一直径和在所述前表面处的一第二直径。所述第二直径大于所述第一直径。所述第一段可以一大体均匀的方式从所述过渡位置径向向外扩张至所述前表面。所述套管的本体可为一单件的嵌件成型的元件。所述套管的本体可由含有稳定尺寸的添加剂的模制成型的树脂形成。所述套管的本体可由SiO₂重量百分比高达约60％的PPS形成。

一种光纤组件包括：多条光纤；以及一套管结构，具有一前表面、延伸穿过所述前表面的至少一个细长的对位插口以及多个光纤收容洞。所述对位插口设置成收容一对位元件，以使所述光纤组件与另一部件对准，且各光纤收容洞使一相应光纤的一端部位于其内。所述套管结构具有：一套管的本体，由一树脂及稳定尺寸的材料制成；以及一肩部，位于所述前表面，围绕对位通道的与所述前表面相邻的一部分延伸。所述肩部由一第二材料形成，所述第二材料的韧性比所述套管本体的树脂及稳定尺寸的材料的韧性高。

如果需要，所述套管结构还可包括：一对对位插口，位于所述前表面，所述对位插口处于所述多个光纤收容洞的相反两侧。所述对位插口可为大体圆柱形。各对位插口具有沿所述对位插口的中心轴线的第一段和第二段。所述第一段可位于相邻所述前表面并由所述第二材料形成，而所述第二段可与所述前表面相隔并由所述树脂及稳定尺寸的材料形成。所述套管的本体可具有与所述前表面相邻的一扩大的开口，且所述肩部可设置于所述扩大的开口内。所述套管的本体可为一单件的嵌件成型的元件。所述套管的本体可由SiO₂重量百分比高达约60％的PPS形成。

一种制造用于定位多条光纤的一多光纤套管的方法，包括步骤：由一第一材料形成一套管的本体，所述套管的本体具有一前表面、一相反的后表面、在所述前表面和所述后表面之间延伸的多个光纤收容孔。所述套管的本体还具有位于所述前表面的至少一个对位通道，所述套管的本体构造成收容一对位元件，以使所述多光纤套管与另一部件对准。在与所述套管的本体的前表面大体相邻的一位置处，将由在韧性上比所述第一材料高的一第二材料制成的一嵌件设置在所述对位通道内。所述嵌件具有与所述套管的本体的对位通道的中心轴线对准的一插孔。

如果需要，所述方法还可包括步骤：将与所述套管的本体的前表面相邻的所述嵌件抛光。所述形成的步骤可包括：以一单件元件模制成型所述套管的本体。所述模制成型的步骤可包括由含有稳定尺寸的添加剂的树脂模制成型所述套管的本体。所述设置的步骤可包括将预定量的所述第二材料填充到所述对位通道的与所述套管本体的前表面相邻的部分内。所述方法还可包括：将光纤的端部插入所述光纤收容孔内并施加所述第二材料以将光纤的端部固定设置于所述光纤收容孔内。所述光纤的插入的端部可在所述嵌件设置于所述对位通道之后大体同时被抛光。所述方法还可包括：将所述套管的本体的与所述前表面相邻的一部分去除，以形成用于设置所述嵌件的一凹部。所述去除的步骤可包括：在所述套管的本体的前表面形成与所述对位通道对准的一渐缩的凹部。所述方法还包括步骤：在设置所述嵌件之前将一销定位在所述对位通道内、移出所述销并随后抛光所述嵌件。

附图说明

通过参考下面的结合附图的详细说明，可以最佳地理解本申请在结构和操作上的组织及方式及其进一步的目的和优点，在附图中类似的附图标记表示类似的部件，并且在附图中：

图1是设置成收容多条光纤的一套管的一立体图；

图2是大体沿图1的线2-2作出的套管的一剖视图，其中光纤以虚线示出；

图3是在两个套管对接在一起之前的图2的一部分连同一对接套管的一局部放大图；

图4是一套管的本体的一部分的一部分侧视图，示出一初始制造步骤之后的一对位通道；

图5是套管的本体的一部分的一部分侧视图，与图4类似，但示出一加工工具与对位通道对准；

图6是套管的一部分的一部分侧视图，与图5类似，但其中在加工工具已接合套管的本体之后一扩大的凹部形成在对位通道的与套管的本体的前表面相邻的一端而且其中一销插入对位通道；

图7是套管的本体的一部分的一部分侧视图，与图6类似，但其中一第二材料设置在对位通道的与套管的前表面相邻的一端处的凹部内以及套管的前表面上，而且其中销位于对位通道；以及

图8是套管的一部分的一部分侧视图，与图7类似，但其中对位销移除且套管的前表面上的环氧树脂被抛光，以形成一平坦的前表面和一完全形成的对位插口。

具体实施方式

尽管本申请可很容易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具体实施例，同时应该理解的是，本说明书将视为本申请的原理的一示例，且不意欲将本申请限制于所示出的内容。

由此，提及一特征或方案意欲说明本申请的一实施例的一特征或方案，并不暗含其每个实施例必须具有所说明的特征或方案。此外，应注意的是，说明书列出了多个特征。尽管某些特征已组合在一起以说明可能的系统设计，但是那些特征也可用于其它未明确公开的组合。因此，除非另有说明，所说明的组合不意欲为限制性的。

在图所示出的实施例中，用于解释本申请中不同部件的结构和运动的方向表示(诸如上、下、左、右、前和后)不是绝对的而是相对的。当部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。然而，如果部件位置的说明发生变化，那么这些表示也将相应地发生变化。

参照图1，图1示出一多光纤MT型套管10。这种套管10包括一单件的或一体的本体12，本体12为大体长方形，包括一大体平坦的前表面14以及一大体平坦的后表面16。套管的本体12包括两排每排十二个大体圆柱形的、从后表面16延伸贯穿本体12至前表面14的光纤收容孔或光纤收容洞18。如果需要，套管10可具有更多或更少的光纤收容孔18。此外，套管的本体12还包括：一对对位孔或对位插口20，位于光纤收容孔18的阵列的相反两侧。如图所示，对位孔20为大体圆柱形且从前表面14延伸至后表面16。然而，在一些实施例中，对位孔20可以不一直延伸至后表面16，可以不具有一致的横截面(诸如图中所示的圆柱形)，而是可以如美国专利US7,527,436所公开的渐缩形状或台阶形状，或者可以具有一致的非圆形的横截面(诸如六角形横截面)。在一典型的MT套管中，对位孔20具有约700微米的一直径。

应注意的是，在本说明书中，用于解释所公开的实施例的各部件的结构和运动的方向表示(诸如上、下、左、右、前、后等)不是绝对的而是相对的。当所公开的实施例的各部件处于图中所示的位置时，这些表示是恰当的。然而，如果所公开的实施例参考位置或参考系发生变化，那么这些表示也将根据所公开的实施例的参考位置或参考系的变化而变化。

套管的本体12由能被嵌件成型(injectionmolded)的一树脂(诸如PPS或)形成，且树脂包含用于增加树脂的尺寸特性、强度以及稳定性的添加剂(诸如二氧化硅(SiO₂))。与本体12的前表面14相邻且紧临(immediately)围绕对位孔20的一抗碎裂或抗冲击的肩部或沿部30由一第二材料(诸如环氧树脂、聚氨酯(urethane)或硅橡胶(silicone))制成，第二材料在韧性上高于或在易碎性上低于形成套管的本体12的PPS-SiO₂材料。尽管对韧性存在有不同的衡量(measure)，但是一般而言，韧性是衡量一材料在破裂前吸收能量或抵抗冲击的能力。这样，与仅由PPS-SiO₂或另外类似的材料形成的一前表面14相比，在两个套管10、10’对接在一起的过程中，前表面14上的紧临围绕对位孔20的接触面32不易碎裂或不易受损。

参照图2，可看到，套管10具有一大体圆柱形的对位孔20，对位孔20由从前表面14向后延伸一长度“a”且终止于一过渡位置22的一第一段21和从过渡位置22向后延伸一长度“b”且终止于后表面16的一第二段23形成。第一段21由抗碎裂或抗冲击材料(诸如环氧树脂)限定且在形状上为大体锥形，而第二段23由包含添加剂的树脂(诸如PPS-SiO₂)限定。套管的本体12具有一通道24，通道24由大体沿对位孔20的第一段21的一凹设的或扩大的段25和沿对位孔20的第二段23的一对位段26限定。扩大的段25具有设置抗碎裂的肩部30的一大体渐缩的导入部。更具体地，在本文所示的实施例中，套管的本体12的围绕对位孔20的第一段21的扩大的段25具有渐缩的侧壁27，其直径在前表面14处最大且直径线性渐缩直到等于在过渡位置22处第二段23的直径。换句话说，套管的本体12具有对应长度“a”的一直径扩大的第一段25以及对应长度“b”的一小直径的第二对位段26。因为段25的直径线性渐缩，所以第一段25的直径和第二段26的直径在过渡位置22处相等。抗碎裂的肩部30设置于套管的本体12的扩大的段25内并限定对位孔20的第一段21。

尽管抗碎裂的肩部30示出为对位孔20延伸贯穿其中的一大体锥形形状，但是可采用多种形状。例如，如果需要，肩部30可为图3中在30’处虚线示出的大体圆柱形或者其它一些形状。例如，如果肩部30为大体圆柱形，那么套管的本体12的扩大的段25将同样地具有在形状上与肩部30的圆柱形形状对应的一扩大的开口，且开口包括一恒定直径(而不是图2的渐缩形式)，从而套管的本体12的第一段25的直径和第二段26的直径在过渡位置22处不相等。此外，不是由一环氧树脂树原位形成，而是抗碎裂的肩部30可在扩大的段25的外部(outside)形成并随后插入扩大的段25中。在这种情况下，肩部30可由一坚韧的抗破裂材料(诸如聚氨酯、硅橡胶或具有类似特性的其它材料)形成，且诸如利用一环氧树脂被固定在扩大的段25内。

在一些情况下，可能或需要使抗碎裂的肩部30沿套管的本体12中的通道24的整个长度延伸。肩部30在宽度上足够，从而甚至在两个对接套管10、10’稍微未对准的情况下，销40将接触肩部30，而不接触套管的本体12的前表面14。一般而言，理想的是销40接合在对位孔20内至少400微米的一长度，以保持两个套管10、10’及其光纤所需的对准。依赖于对位孔20和销40的公差及所使用的材料和对位孔20的第一段21与第二段23的长度，所需的接合的长度可大于或小于400微米。

参照图4-8，图中示出套管10的制造过程中的一部分的步骤(sequence)。图4示出一单件的一体模制成型的套管的本体12，本体12由含有用于维持尺寸特性、强度以及稳定性的添加剂的树脂(诸如PPS-SiO₂)形成，同时一初始圆柱形的对位通道52从前表面14大体向后(图4中为向下)延伸。通道52示出为具有一大体一致直径的圆柱形，如本领域公知的，该直径稍大于对位销40的直径。一加工工具(machinetool)或钻头(drill)70在图5中示出为刚好在接合初始对位通道52之前并与初始对位通道52对准。通过使加工工具70沿方向“B”朝套管的本体12的前表面14相对地移动，加工工具70接合初始对位通道52的与前表面14相邻的缘部53，以切除或移除套管的本体12的前表面14的一部分，从而沿延伸穿过初始对位通道52的中心轴线55在前表面14上形成扩大的渐缩的凹部54。如图6所示，凹部54为大体渐缩的，但是也可采用其它形状，诸如一大体圆柱形的凹部。此外，应注意的是，由于钻孔或加工(machining)过程，凹部54的渐缩的侧壁56稍有粗糙而不是光滑的。这个粗糙的表面是合乎需要的，因为它可增强环氧树脂64在套管的本体12上的贴附。

在凹部54形成之后，一销60插入初始对位孔通道52中。如果需要，销60可覆盖(coated)有环氧树脂或其它类似的材料不容易贴附的物质或材料(诸如)。在销60固定在初始对位通道52之前或之后，多条光纤62插入套管10的洞18中(图1和图2)。随后施加环氧树脂64，以将光纤62固定在洞18中，这在本领域是公知的，且环氧树脂64也施加在凹部54内，以包围销60，各凹部54内具有一部分环氧树脂64，如图7所示。一般而言，用于将光纤62固定在洞18内的环氧树脂与用于形成抗碎裂的肩部30的环氧树脂相同，以简化制造过程。在一些情况下，可能或需要采用两种不同的环氧树脂。在施加环氧树脂64之后，环氧树脂64以公知的方式(诸如UV固化)被固化。

参照图8，固化之后，将销60移除并将前表面14连同光纤62一起抛光，以获得套管10的所需的平坦的前表面14以及光纤62的所需的抛光的端面。抛光之后，与前表面14相邻的一部分环氧树脂64已填充在凹部54内，同时坚韧的环氧树脂材料以渐缩的抗碎裂的肩部30的形式示出在图1-3和图8中。这样，可看到，对位孔20由从前表面14延伸至过渡位置22的具有一长度“a”的一抗碎裂的第一段21形成。对位孔20的剩余部分由从过渡位置22延伸至对位孔20的后缘部的具有一长度“b”的一第二段23形成。这种结构形成一大体圆柱形的对位孔20，对位孔20包括一坚韧的抗碎裂的接触面或肩部30，肩部30不易被破碎或受损或形成将降低或负面影响套管10的性能的颗粒物。

在使用时，当需将两个套管10、10’对接在一起时，两个套管10、10’以如图3所示的一预对准位置(其中套管10’的对位销40与套管10的对位孔20大体对准)大体对准。因为预对准一般是不理想的且对位销40的外径与对位孔20的内径之间的尺寸差异将是非常小，所以各对位销40的头部42将可能接触抗碎裂的肩部30的缘部34。抗冲击的肩部30所增加的韧性(与PPS-SiO₂制成的套管的本体12相比)使得套管10更能抵抗对位销40的冲击，而不会使得围绕孔20的缘部34碎裂或破裂且不会形成破片掉在对接套管10、10’的两个前表面14之间、或接触光纤的接触面而物理损害光纤的端面。

尽管示出并说明了本申请的一优选的实施例，但是可以设想到的是，本领域技术人员在不脱离前述说明书和随附权利要求书的精神和范围的情况下仍可作出各种修改。

Claims

1.一种多光纤套管，用于定位多条光纤，所述多光纤套管包括：

一套管的本体，由一第一材料制成，所述套管的本体包括一前表面、一相反的后表面、一对间隔开的对位通道以及在所述前表面和所述后表面之间延伸的多个光纤收容洞，各光纤收容洞将一条光纤的一端部收容于其内；

各对位通道设置成收容一对位元件，以使所述多光纤套管与另一部件对准，且各对位通道包括第一段和第二段，所述第一段具有从靠近所述前表面延伸至与所述前表面相隔的一过渡位置的一第一长度以及与所述前表面相邻的一第一横截面尺寸，所述第二段具有从所述过渡位置延伸至一位于所述过渡位置和所述后表面之间的第二位置的一第二长度以及与所述第二位置相邻的一第二横截面尺寸，所述第二横截面尺寸小于所述第一横截面尺寸；以及

一嵌件，设置于所述对位通道的第一段内，所述嵌件由一第二材料形成，所述第二材料的韧性比所述第一材料的高，且所述嵌件具有与所述对位通道的中心轴线同轴的一插孔。

2.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，所述插孔的横截面尺寸大体等于所述第二横截面尺寸。

3.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，各对位通道在所述套管的本体的前表面和后表面之间延伸。

4.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，各对位通道为大体圆柱形。

5.如权利要求4所述的多光纤套管，其中，所述第一段和所述第二段沿所述对位通道的中心轴线设置。

6.如权利要求5所述的多光纤套管，其中，所述第一段在与所述前表面相邻的位置处具有的直径大于与所述过渡位置相邻的所述第二段的直径。

7.如权利要求6所述的多光纤套管，其中，所述第一段具有大体相邻所述过渡位置的一第一直径和在所述前表面处的一第二直径，所述第二直径大于所述第一直径。

8.如权利要求7所述的多光纤套管，其中，所述第一段以一大体均匀的方式从所述过渡位置径向向外扩张至所述前表面。

9.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，所述套管的本体为一单件的嵌件成型的元件。

10.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，所述套管的本体由含有稳定尺寸的添加剂的模制成型的树脂形成。

11.如权利要求1所述的多光纤套管，其中，所述套管的本体由SiO₂重量百分比高达约60％的PPS形成。

12.一种光纤组件，包括：

多条光纤；以及

一套管结构，所述套管结构包括一前表面、延伸穿过所述前表面的至少一个细长的对位插口以及多个光纤收容洞，所述对位插口设置成收容一对位元件，以使所述光纤组件与另一部件对准，各光纤收容洞使一相应光纤的一端部位于其内；

其中，所述套管结构包括：一套管的本体，由一树脂-二氧化硅材料制成；以及一肩部，位于所述前表面，围绕对位通道的与所述前表面相邻的一部分延伸，所述肩部由一第二材料形成，所述第二材料的韧性比所述套管的本体的树脂-二氧化硅材料的韧性高。

13.如权利要求12所述的光纤组件，其中，所述套管结构还包括：一对对位插口，位于所述前表面，所述对位插口处于所述多个光纤收容洞的相反两侧。

14.如权利要求12所述的光纤组件，其中，所述对位插口为大体圆柱形。

15.如权利要求12所述的光纤组件，其中，各对位插口具有沿所述对位插口的中心轴线的第一段和第二段，所述第一段位于相邻所述前表面并由所述第二材料形成，而所述第二段与所述前表面相隔并由所述树脂-二氧化硅材料形成。

16.如权利要求12所述的光纤组件，其中，所述套管的本体具有与所述前表面相邻的一扩大的开口，且所述肩部设置于所述扩大的开口内。

17.如权利要求12所述的光纤组件，其中，所述套管的本体为一单件的嵌件成型的元件。

18.如权利要求12所述的光纤组件，其中，所述套管的本体由SiO₂重量百分比高达约60％的PPS形成。

19.一种制造用于定位多条光纤的一多光纤套管的方法，包括步骤：

由一第一材料形成一套管的本体，所述套管的本体具有一前表面、一相反的后表面、在所述前表面和所述后表面之间延伸的多个光纤收容孔以及位于所述前表面的至少一个对位通道，所述套管的本体构造成收容一对位元件，以使所述多光纤套管与另一部件对准；以及

在与所述套管的本体的前表面大体相邻的一位置处，将由在韧性上比所述第一材料高的一第二材料制成的一嵌件设置在所述对位通道内，所述嵌件具有与所述套管的本体的对位通道的中心轴线对准的一插孔。

20.如权利要求19所述的方法，还包括步骤：将与所述套管的本体的前表面相邻的所述嵌件抛光。

21.如权利要求19所述的方法，其中，所述形成的步骤包括：以一单件元件模制成型所述套管的本体。

22.如权利要求21所述的方法，其中，所述模制成型的步骤包括由含有稳定尺寸的添加剂的树脂模制成型所述套管的本体。

23.如权利要求19所述的方法，其中，所述设置的步骤包括将预定量的所述第二材料填充到所述对位通道的与所述套管本体的前表面相邻的部分内。

24.如权利要求23所述的方法，还包括步骤：将光纤的端部插入所述光纤收容孔内并施加所述第二材料以将光纤的端部固定设置于所述光纤收容孔内。

25.如权利要求24所述的方法，其中，所述光纤的插入的端部在所述嵌件设置于所述对位通道之后大体同时被抛光。

26.如权利要求19所述的方法，还包括步骤：将所述套管的本体的与所述前表面相邻的一部分去除，以形成用于设置所述嵌件的一凹部。

27.如权利要求26所述的方法，其中，所述去除的步骤包括：在所述套管的本体的前表面形成与所述对位通道对准的一渐缩的凹部。

28.如权利要求27所述的方法，还包括步骤：在设置所述嵌件之前将一销定位在所述对位通道内、移出所述销并随后抛光所述嵌件。