CN107995953A - 包括光纤对准装置的光纤连接系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于将期望被光学地耦合在一起的光纤(308)对准的自定心结构(300)。自定心结构(300)包括具有第一端部(312)和第二端部(314)的本体(310)。第一端部(312)限定第一开口(303)且第二端部(314)限定第二开口(304)。自定心结构(300)包括一体地形成在自定心结构的本体(310)中的多个沟槽结构(306)用于接收光纤(308)以及定位在第一和第二端部(312、314)之间的中间位置处以有助于光纤(308)的定心和对准的光纤对准区域(305)。自定心结构(300)还包括布置在且配置在光纤对准区域(305)的相反两侧上的多个悬臂构件(322)。多个悬臂构件(322)中的每个与多个沟槽结构(306)中的相应一个对准。多个悬臂构件(322)包括与自定心结构(300)的第一端部(312)相邻的第一多个悬臂构件(322a)以及与自定心结构(300)的第二端部(314)相邻的第二多个悬臂构件(322b)。多个悬臂构件(322)是柔性的，并且配置为将光纤(308)驱动到其相应的沟槽结构(306)中。

Description

包括光纤对准装置的光纤连接系统

相关申请的交叉引用

本申请作为PCT国际专利申请提交于2015年8月20日，并且要求了提交于2014年9月19日的美国专利申请No.62/052,816以及提交于2014年12月15日的美国专利申请No.62/092,021的优先权，上述两个申请的公开内容以引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开涉及光纤连接系统、并且涉及装置、以及涉及用于端部对端部对准两个光纤的方法。

背景技术

现代的光学装置和光学通信系统广泛地使用光纤线缆。光纤是玻璃纤维的股线，其被处理使得通过玻璃纤维传输的光束经受全内反射，其中引入纤维中的光线的大部分的入射强度在纤维的另一个端部处被接收。

可以在现有技术中找到很多用于实现光纤对准的方法，其中包括V形沟槽和套管(ferrules)。基于套管的对准系统包括套管式连接器，其使用柱形插塞(称为套管)，该柱形插塞配合在对准套筒(例如，具有弹性特征的柱形分裂套筒)中以进行光纤对准。精密孔钻入或模制通过套管的中心。光纤被固定(例如，封装)在精密孔中，并且光纤的抛光端部定位在套管的端面处。精密光纤对准取决于每个套管的中心孔的精度。当两个套管插入对准套筒(sleeve)时进行光纤对准，使得套管的彼此相对的端面和由套管支撑的光纤彼此同轴对准。通常，套管式连接器使用陶瓷或金属套管，其中精密孔钻入套管中。不利地，对于对准来说精确地中心孔的钻入可能是困难的。此外，包括套管的连接器具有非常高的制造成本。因此，寻找包含无套管的连接器的足够的对准方案是期望的。

V形沟槽通常用于现有技术的无套管的光纤对准装置。一个示例是在US 6,516,131中描述的V形沟槽方法，其用于光纤端部的对准。V形沟槽是单向渐缩或双向渐缩的，用于能够实现光纤的容易定位。光纤被压入V形沟槽中，并且光纤和V形沟槽之间的线性接触有助于提供光纤的精确对准。在一个示例中，期望被光学地连接在一起的两个光纤端部对端部地定位在V形沟槽中，使得V形沟槽用于将光纤同轴地对准。对准的光纤的端部可以彼此邻接。

发明内容

本公开的一个方面涉及用于将两个光纤端部对端部地对准的装置和方法。同轴对准装置可以被设置在两个光纤连接器的光纤之间，从而在两个光纤之间提供光学耦合。在这样的实施例中，光纤连接器可以是套管的光学连接器。同轴对准也可提供在光纤线缆的光纤端部和由套管支撑的光纤的桩端部之间。在一些实施例中，根据本公开的原理的光纤对准装置可以精确地对准光纤，而同时使用最少数量的部件以减少成本且有助于组装。

文中使用的术语“光纤”是指单个、光学传输元件，其具有通常有着8-12μm之间的芯部和有着120-130μm之间的包覆，其中所述芯部是光纤的中心、光学传输区域，并且所述包覆是环绕芯部以形成用于光线在芯部中传播的引导结构的材料。芯部和包覆可被涂覆有主涂覆，该主涂覆通常包括一个或多个有机或聚合物层，其环绕涂覆以为光传输区域提供机械和环境保护。主涂覆可具有例如在200μm到300μm之间的直径。芯部，包覆和主涂覆通常被涂覆有第二涂覆，所述的“缓冲部”，保护聚合物层，而没有光学性能施加到主涂覆上。缓冲部或第二涂覆通常具有在300-1100μm之间的直径，取决于线缆制造商。

文中使用的属于“光”是指电磁辐射，其包括电磁光谱中由波长被分类为红外线、可见光和紫外线的电磁光谱。

折射率匹配凝胶可与根据本公开的原理的对准装置一起使用，以改善第一和第二光纤的敞开的光传输路径之间的光学连接。折射率匹配凝胶优选地具有非常接近光纤折射率的折射率，用于减小在裸光纤端部的表面处的菲涅尔反射。如果不使用折射率匹配材料，菲涅尔反射将发生在光纤的光滑端面处，并且降低光学连接的效率以及从而降低整个光学电路的效率。

自定心结构根据光纤对准系统设置，以将来自于无套管的连接器插塞或其他结构的光纤对准。从插塞突出的光纤被自定心装置引导和对准，包括悬臂构件，其至少部分地以一角度朝向光纤轴线突起。

自定心装置可被组装在模块中，诸如定位在分裂套筒或其他结构中，或者由其他方式保持在一起，其中每个自定心装置包括至少一个悬臂构件。

在一个示例性实施方式中，每个自定心装置包括围绕光纤轴线定位的三个悬臂构件。

优选地，每个光纤设置有不止一个自定心装置。在一个实施方式中，对于每个光纤设置有两个自定心结构。

在一个示例中，如果自定心结构设置有单个悬臂构件，悬臂构件将光纤朝向沟槽结构按压，诸如V形沟槽，或间隙或槽。V形沟槽可由两个平行的杆限定。

在另一示例中，如果自定心结构设置有绕光纤轴线隔开的多个悬臂构件，悬臂构件朝向其他一个或多个悬臂构件按压光纤，以在光纤轴线处定心光纤。

附图说明

图1是第一实施例的用于定心两个光纤的自定心结构的透视图；

图2是图1的自定心结构的部分截面透视图；

图3是图1和图2的自定心结构的自定心装置的透视图；

图4是图3的自定心装置的透视图；

图5是图3和图4的自定心装置的一部分的截面图；

图6是第二实施例的用于定心两个光纤的自定心结构的透视图；

图7是图6的自定心结构的俯视图；

图8是图6的自定心结构的侧视图；

图9是图6的自定心结构的端部视图；

图10是沿着图8的线10-10截取的图6的自定心结构的截面端部视图；

图11是图6的自定心结构的分解透视图；

图12是图6-图11的自定心结构的自定心装置的端部视图；

图13是图12的自定心装置的相反端部视图；

图14是沿着线14-14截取的图12的自定心装置的第一截面图；

图15是沿着线15-15截取的图12的自定心装置的第二截面图；

图16是可与图1-图15的自定心结构一起使用的光纤适配器的俯视图；

图17是图16的光纤适配器的截面侧视图；

图18是可与图16-图17的光纤适配器一起使用的光纤连接器的截面侧视图；

图19是第三实施例的用于定心两个光纤的自定心结构的透视图；

图20是图19的自定心装置的一部分的俯视图；

图21是图20的侧视透视图；

图22是图19的自定心装置的一部分的前透视图；

图23是图22的俯视透视图；

图24是图19的自定心装置的正视图；

图25是没有光纤的图19的自定心装置的一部分的截面图；

图26是图19的自定心结构的透视图，其示出为具有两部分。

具体实施方式

自定心结构100、200根据光纤对准结构或系统10设置，以将来自于无套管的连接器插塞600或其他结构的光纤对准。从插塞突出的光纤302被自定心装置110、210引导并对准，该自定心装置包括至少一个悬臂120、220，其至少部分地以一角度朝向光纤轴线124、224突起，并且结束于远端部122、222处。悬臂构件120、220是柔性的以将光纤302定心，用于与光纤302的对准。图2、图5和图14示出了悬臂构件的角度。这样的结构允许用于光纤供给和用于弯曲以在光纤上形成夹紧力的漏斗形状。对准构造10包括位于第一和第二端部之间的中间位置处的光纤对准区域103、203

自定心结构可被组装为模块或单元105、205，诸如包括分裂套筒130或其他结构230，其中每个自定心结构包括至少一个悬臂构件120、220。分裂套筒130将分隔的部分保持在一起，以形成具有对准的光纤轴线的单个单元。结构230是多个部分的压配合布置，其保持为单个单元，也用于维持对准的光纤轴线。每个单元105、205包括相反的端部107、207。

在一个示例性实施方式中，每个自定心结构100包括三个悬臂构件120。

优选地，每个光纤设置有不止一个自定心装置110、210。在一个实施方式中，对于每个光纤设置有两个自定心装置110、210。

如果自定心结构200设置有单个悬臂构件220，悬臂构件220将光纤朝向沟槽结构按压，诸如由两个平行的杆226限定的V形沟槽228，间隙或槽。

如果自定心结构100设置有多个悬臂构件120，悬臂构件120朝向其他一个或多个悬臂构件按压光纤，以定心光纤。

自定心装置110、210中的每个限定漏斗形状260，以有助于光纤302沿着光纤轴线124、224或光纤对准轴线的进入。自定心装置110、210对于单个光纤布置定位为前后堆叠(悬臂构件的突起的相同方向)。堆叠的自定心装置110、210的对相对于用于两个光纤端部对端部对准的中心线配合面前后定位(悬臂构件的突起的相反方向)。

在示出四个自定心装置的示例性实施例中，外部两个用作预对准结构。内部两个对准两个配合光纤。在接触区域，间隙170、270被期望处于来自于相反的自定心装置110、210的相对的悬臂构件120、220之间。间隙可在100微米到1毫米的范围内。期望的是小于或等于1毫米。小于或等于750微米是更优选地，并且小于或等于500微米，以及甚至小于100微米是可用的。该间隙防止了干涉，并且允许良好的光学对准。折射率匹配凝胶或油可用于自定心结构100、200中。孔290可用于施加折射率匹配材料。

在自定心装置110的情况下，该部件可由包括三个悬臂构件120的一体式本体116制成。在自定心装置210的情况下，该部件可由具有三个悬臂构件220和通道270的一体式本体216制成。通道270以压配合的方式接收两个平行的杆226。

一体式本体116、216可由模制材料制成。通过结构100、200的中心通道180、280优选地小于光纤的外径。在一个示例中，在0.1到0.2牛顿范围内的力可形成在光纤302上，用于对准和定心。

悬臂构件120、220的远端部122、222包括小的中心沟槽150、250以有助于光纤的定心和对准。

自定心结构100、200可用于适配器400中。适配器400在每个端部402、404上接收至少一个连接器600用于在两个连接器600的两个光纤302之间限定单个路径。自定心结构100、200可在适配器400中置于对准区域500处。在示出的实施例中，适配器400是用于连结两个光纤的复用适配器，每个端部402、404接收两个连接器600。

连接器600是示例性实施例，诸如在PCT公开WO2013/117598中进一步示出的，其公开完全引用于此作为参考。连接器600包括连接器本体602，以及可移动的盖604。闩锁606将连接器600闩锁值适配器400。光纤302示出为从连接器600的前端部突出。

光纤对准装置可被整合到光纤适配器的两个端部中。光纤对准装置可被整合到适配器中，其中光纤适配器在一个端部上接收无套管连接器并且在相反端部上接收套管式连接器。光纤对准装置也可被整合到转换器中，转换器用于将无套管的连接器转换为套管式连接器。

在其他示例中，可能期望包括用于带型光纤线缆的另一对准结构。对准结构可用于将每个光纤对准，作为工艺的一部分，以精确地将每个光纤光学地连接至光纤连接器。当设置在带型矩阵中时，光纤可被保持为对准。图19示出了根据带型光纤对准构造或系统的示例性对准自定心结构300，以将来自于无套管的连接器插塞或其他结构的光纤对准。在示例性实施例中，带型光纤线缆可包括多个光纤308。多个光纤308中的每个包括光纤轴线330，并且多个光纤308的每个包括裸光纤和围绕裸光纤以形成光纤的外表面的涂覆。

自定心结构300可由模制材料制成。自定心结构300包括本体310，该本体具有第一端部312，第二端部314，顶部316和底部311。第一端部312限定第一开口303，并且第二端部314限定相反的第二开口304。第一开口303和第二开口304每个提供将被定心和取向在自定心结构300的底部311中的光纤308。底部311具有一体形成的多个沟槽结构306，诸如V形沟槽，或间隙，或槽。可以意识到，沟槽结构306可包括使用多种材料和制造工艺的其他沟槽的轮廓。

图20-图21示出了沿着光纤轴线330延伸的、处于平行对准中的沟槽结构306。多个光纤308中的每个可被通过第一开口303和第二开口304的底部311插入，使得光纤以基本均匀的取向设置沟槽结构306中，以有助于第一多个光纤308a和第二多个光纤308b的定心和对准。以这种方式，作为非限制性的示例，自定心结构300提供了第一开口303中的第一多个光纤308a与第二开口304中的第二多个光纤308b的对准。

如图19所示，十二个光纤308在第一开口303和第二开口304中的每个中相对于彼此对准。第一多个光纤308a在第一端部312处从第一开口303延伸到自定心结构300中，以与在自定心结构300的第二端部314处从第二开口304延伸的第二多个光纤308对准。

自定心结构300的本体310的顶部316包括平面区域318。平面区域318包含包括多个悬臂构件322的凹部320。在一个示例中，多个悬臂构件322从平面区域318延伸，并且至少部分地以一角度朝向光纤308向下突起。应当意识到，多个悬臂构件322可配置为将光纤压入沟槽中，而不会向下成角度。例如，悬臂构件可包括隆起(例如，突起部)，其从悬臂的本体延伸以接合光纤且将光纤按压进入相应的沟槽。

再次参考图19，第一组悬臂构件322a大体位于自定心结构300的第一端部312上，并且可以一角度朝向第一开口303处的第一多个光纤308a向下延伸到凹部320中。第二组悬臂构件322b大体位于自定心结构300的第二端部314上，并且可以一角度朝向第二开口304处的第二多个光纤308b向下延伸。如上文所述，在其他实施例中，第一和第二多个悬臂构件322a、322b可变化，使得它们不向下成角度进入凹部320中。

在一个示例中，第一组悬臂构件322a是柔性的，并且配置为用于将第一多个光纤308a驱动进入其相应的沟槽结构306，并且第一组悬臂构件322b是柔性的，并且配置为用于将第二多个光纤308b驱动进入其相应的沟槽结构306。换句话说，第一组悬臂构件322a和第二组悬臂构件322b分别将第一多个光纤308a和第二多个光纤308b彼此对准。

参考图22-图23，凹部320具有敞开的底部324，使得光纤对准区域305(见图19)在第一组悬臂构件322a和第二组悬臂构件322b之间可见。光纤对准区域305可有助于光纤308与另一光纤308的定心和对准。悬臂构件布置为和配置为在光纤对准区域305的相反两侧(sides)上。悬臂构件示出为在光纤对准区域305的每一侧上具有一行。可以意识到的是，其他的实施例可在光纤对准区域305的每一侧上具有两行或更多行。悬臂构件322是柔性的，以定心光纤308用于光纤308在光纤对准区域305中与彼此的对准。图23和图25示出了悬臂构件322的一个配置，其向下成角度，以允许弯曲，以在光纤308上形成夹紧力而同时处于如图24所示的沟槽结构中。可以意识到的是，也可使用悬臂构件322的其他布置和配置。

自定心结构300可被组装为包括沟槽结构306和悬臂构件322的单模块或单元。自定心结构300可由包括十二个悬臂构件322和沟槽结构306的一体式本体制成。在其他示例中，自定心结构300a可包括如图26所示的两个部分。第一部分326包括沟槽结构306，且第二部分328包括悬臂构件322。第一部分326和第二部分328可配合在一起以形成具有对准的光纤轴线的单个单元。悬臂构件322将光纤朝向其他相应的悬臂构件322按压以定心光纤。

从前述的详细描述，可以明显地得出，可以进行修改和变型，而不偏离本公开的精神和范围。

附图标记列表

10 对准构造

100 自定心结构

103 光纤对准区域

105 对准构造

107 端部

110 自定心装置

116 一体式本体

120 悬臂构件

122 远端部

124 光纤轴线

130 分裂套筒

150 对准沟槽

160 漏斗形状

170 间隙

180 中心通道

203 光纤对准区域

205 单元

207 端部

210 自定心装置

216 一体式本体

220 一个悬臂构件

222 远端部

224 光纤轴线

226 对准杆

228 V形沟槽

230 结构

250 对准沟槽

260 漏斗形状

270 通道

280 中心通道

290 孔

300 自定心结构

302 光纤

303 第一开口

304 第二开口

305 光纤对准区域

306 沟槽结构

308 光纤

308a 第一多个光纤

308b 第二多个光纤

310 本体

312 第一端部

311 底部

314 第二端部

316 顶部

318 平面区域

320 凹部

322 悬臂构件

322a 第一组悬臂构件

322b 第二组悬臂构件

324 敞开的底部

326 第一部分

328 第二部分

330 光纤轴线

400 适配器

402 端部

404 端部

500 对准区域

600 连接器

602 连接器本体

604 可移动的盖

606 闩锁

608 前端部

Claims (20)

1.一种光纤对准装置(10、100、200)，包括：

对准构造(105、205)，其包括第一端部和第二端部(107、207)，所述对准构造限定延伸通过所述第一端部和所述第二端部之间的对准构造的光纤轴线(124、224)，所述对准构造包括在所述第一端部和所述第二端部之间的中间位置处的光纤对准区域(103、203)；

第一悬臂构件和第二悬臂构件(120、220)，其用于朝向所述光纤轴线驱动第一光纤和第二光纤。

2.根据权利要求1所述的光纤对准装置，其中，所述对准装置整合到光纤适配器(400)中。

3.根据权利要求2所述的光纤对准装置，其中，所述光纤适配器在一个端部上接收无套管连接器以及在相反端部上接收套管式连接器。

4.根据权利要求1所述的光纤对准装置，其中，所述光纤对准装置被整合到转换器中，用于将无套管连接器转换为套管式连接器。

5.根据权利要求1所述的光纤对准装置，其中，设置有三个第一悬臂构件和三个第二悬臂构件(220)用于将所述光纤驱动到对准位置，每个所述第一悬臂构件和每个所述第二悬臂构件绕所述光纤轴线定心。

6.根据权利要求1所述的光纤对准装置，还包括：

定位在对准壳体中的第一光纤对准杆和第二光纤对准杆(226)，所述第一光纤对准杆和所述第二光纤对准杆协作以限定沿着所述光纤轴线延伸的光纤对准沟槽，所述第一光纤对准杆和所述第二光纤对准杆每个具有定位在所述对准壳体的第一端部和第二端部处的圆化端部。

7.根据权利要求1-6中的任意一项所述的光纤对准装置，其中，每个悬臂构件包括在远端部上的对准沟槽(150、250)。

8.一种光纤对准装置(10、100、200)，包括：

对准构造(105、205)，其包括第一端部和第二端部(107、207)，所述对准构造限定延伸通过所述第一端部和所述第二端部之间的所述对准构造的光纤轴线(124、224)，所述对准构造包括在所述第一端部和所述第二端部之间的中间位置处的光纤对准区域(103、203)；

第一悬臂构件(120、220)，其用于朝向所述光纤轴线驱动第一光纤。

9.根据权利要求8所述的光纤对准装置，其中，所述对准装置整合到光纤适配器中。

10.根据权利要求9所述的光纤对准装置，其中，所述光纤适配器在一个端部上接收无套管连接器以及在相反端部上接收套管式连接器。

11.根据权利要求8所述的光纤对准装置，其中，所述光纤对准装置被整合到转换器中，用于将无套管连接器转换为套管式连接器。

12.根据权利要求8所述的光纤对准装置，其中，设置有三个第一悬臂构件和三个第二悬臂构件用于将所述光纤驱动到对准位置，每个所述第一悬臂构件和每个所述第二悬臂构件绕所述光纤轴线定心。

13.根据权利要求8所述的光纤对准装置，还包括：

定位在对准壳体中的第一光纤对准杆和第二光纤对准杆，所述第一光纤对准杆和所述第二对准杆协作以限定沿着所述光纤轴线延伸的光纤对准沟槽，所述第一光纤对准杆和所述第二光纤对准杆每个具有定位在所述对准壳体的第一端部和第二端部处的圆化端部。

14.根据权利要求8-13中的任意一项所述的光纤对准装置，其中，每个悬臂构件包括在远端部上的对准沟槽。

15.根据权利要求1所述的光纤对准装置，还包括在所述第一端部和所述第二端部(107、207)处的多个悬臂构件(322)。

16.一种用于将期望被光学地耦合在一起的光纤(308)对准的自定心结构(300)，所述自定心结构包括：

本体(310)，其包括第一端部(312)和第二端部(314)，其中所述第一端部(312)限定第一开口(303)，并且所述第二端部(314)限定第二开口(304)；

多个沟槽结构(306)，其一体地形成在所述自定心结构的所述本体(310)中以用于接收所述光纤(308)；

光纤对准区域(305)，其定位在所述本体的所述第一端部和所述第二端部(312、314)之间的中间位置处，以有助于所述光纤(308)的定心和对准；以及

多个悬臂构件(322)，其布置在并且配置在所述光纤对准区域(305)的相反两侧上，所述多个悬臂构件(322)中的每个与所述多个沟槽结构(306)中的相应一个对准；所述多个悬臂构件(322)包括与所述自定心结构(300)的第一端部(312)相邻的第一组悬臂构件(322a)以及与所述自定心结构(300)的第二端部(314)相邻的第二组悬臂构件(322b)；

其中，所述多个悬臂构件(322)是柔性的，并且配置用于将所述光纤(308)驱动到其相应的沟槽结构(306)中。

17.根据权利要求16所述的自定心结构，其中，所述自定心结构(300)是一个单模块。

18.根据权利要求16所述的自定心结构，其中，所述自定心结构(300)包括两个分离的部分(326、328)。

19.根据权利要求16所述的自定心结构，其中，所述多个悬臂构件(322)中的每个至少部分地以一角度朝向所述光纤(308)向下突起。

20.根据权利要求16所述的自定心结构，其中，所述多个沟槽结构(306)中的每个沿着光纤轴线(330)延伸。