CN109425934A - 光机同轴准直器及光纤连接器 - Google Patents

光机同轴准直器及光纤连接器 Download PDF

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温同强
胡治国
尚慧娟
陈娜娜
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    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3853—Lens inside the ferrule

Abstract

本发明涉及准直器领域，特别涉及光机同轴准直器及光纤连接器。光机同轴准直器包括设有光纤孔的陶瓷插针，光纤孔内插装有裸光纤，所述裸光纤包括具有发射端的纤芯大径段和与纤芯大径段相邻且同轴设置的纤芯小径段，纤芯小径段与纤芯大径段通过光纤孔保持同轴。本发明的光机同轴准直器的纤芯大径段和纤芯小径段同轴，通过光纤孔保持纤芯大径段与纤芯小径段的同轴设置，与目前的通过增加调整架调整光机同轴相比，本发明的光机同轴准直器不需要另外设置调整架或者调整件，裸光纤与陶瓷套管装配完成后可以保证出射光与陶瓷套管机械轴同轴，实现平行光出射，解决了目前的光机同轴准直器由于需要复杂的调试造成的制作工艺复杂且体积大的问题。

Description

光机同轴准直器及光纤连接器
技术领域
本发明涉及准直器领域，特别涉及光机同轴准直器及光纤连接器。
背景技术
常用的光纤同轴准直器采用透镜、玻璃管毛细管、内外层金属套管组成，尺寸较大。普通准直器的光学轴与机械轴存在一定的夹角和离轴偏心，耦合时采用精密微调架调整光路位置，使一端准直器发出的光耦合进入另外一端准直器中，达到要求后通过粘接固定准直器，因准直器对角度要求极其敏感，调整微调架的操作过程复杂，而且调试完毕后的固定过程中会发生微变，影响准直器的可靠性。现有的光机同轴准直器通常设置有高精度外壳，通过复杂的调试实现产品的光机同轴，该类产品的体积大、制作工艺复杂，由于调节后用胶固定角度和偏轴受环境温度的影响大，造成这种准直器的同轴精度低。
发明内容
本发明的目的是提供一种光机同轴准直器，以解决目前的光机同轴准直器由于需要复杂的调试造成的制作工艺复杂且体积大的问题；另外，本发明的目的还在于提供一种使用上述光机同轴准直器的光纤连接器。
为实现上述目的，本发明的光机同轴准直器的第一种技术方案为：光机同轴准直器包括设有光纤孔的陶瓷插针，光纤孔内插装有裸光纤，所述裸光纤包括具有发射端的纤芯大径段和与纤芯大径段相邻且同轴设置的纤芯小径段，纤芯小径段与纤芯大径段通过光纤孔保持同轴。
本发明的光机同轴准直器的第二种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为分体式结构。
本发明的光机同轴准直器的第三种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第二种技术方案的基础上，所述裸光纤包括本体和与本体耦合在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光机同轴准直器的第四种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第三种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段通过粘接固定。
本发明的光机同轴准直器的第五种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为一体式结构。
本发明的光机同轴准直器的第六种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤的纤芯包括本体和设置在本体端部与本体同轴设置的烧球结构，所述烧球结构构成所述纤芯大径段。
本发明的光机同轴准直器的第七种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤包括单模裸光纤段和与单模裸光纤段熔接的多模裸光纤段，所述单模裸光纤段构成所述纤芯小径段，所述多模裸光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光机同轴准直器的第八种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤包括本体和与本体熔接在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光机同轴准直器的第九种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述裸光纤与陶瓷插针通过粘接固定。
本发明的光机同轴准直器的第十种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段的直径大于所述纤芯小径段的直径，光纤孔对纤芯大径段定位的大径定位段的直径大于光纤孔对纤芯小径段定位的小径定位段的直径。
本发明的光机同轴准直器的第十一种技术方案为：在本发明的光机同轴准直器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段的直径等于所述纤芯小径段，光纤孔为等径孔。
为实现上述目的，本发明的光纤连接器的第一种技术方案为：光纤连接器包括连接器壳体和设置在连接器壳体内的光机同轴准直器，光机同轴准直器包括设有光纤孔的陶瓷插针，光纤孔内插装有裸光纤，所述裸光纤包括具有发射端的纤芯大径段和与纤芯大径段相邻且同轴设置的纤芯小径段，纤芯小径段与纤芯大径段通过光纤孔保持同轴。
本发明的光纤连接器的第二种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为分体式结构。
本发明的光纤连接器的第三种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第二种技术方案的基础上，所述裸光纤包括本体和与本体耦合在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光纤连接器的第四种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第三种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段通过粘接固定。
本发明的光纤连接器的第五种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为一体式结构。
本发明的光纤连接器的第六种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤的纤芯包括本体和设置在本体端部与本体同轴设置的烧球结构，所述烧球结构构成所述纤芯大径段。
本发明的光纤连接器的第七种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤包括单模裸光纤段和与单模裸光纤段熔接的多模裸光纤段，所述单模裸光纤段构成所述纤芯小径段，所述多模裸光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光纤连接器的第八种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第五种技术方案的基础上，所述裸光纤包括本体和与本体熔接在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
本发明的光纤连接器的第九种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述裸光纤与陶瓷插针通过粘接固定。
本发明的光纤连接器的第十种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段的直径大于所述纤芯小径段的直径，光纤孔对纤芯大径段定位的大径定位段的直径大于光纤孔对纤芯小径段定位的小径定位段的直径。
本发明的光纤连接器的第十一种技术方案为：在本发明的光纤连接器的第一种至第八种中任意一种技术方案的基础上，所述纤芯大径段的直径等于所述纤芯小径段，光纤孔为等径孔。
本发明的有益效果为：本发明的光机同轴准直器的纤芯大径段和纤芯小径段同轴，通过光纤孔保持纤芯大径段与纤芯小径段的同轴设置，实现光机同轴准直器的光轴与机械轴同轴，与目前的通过增加调整架调整光机同轴相比，本发明的光机同轴准直器不需要另外设置调整架或者调整件，裸光纤与陶瓷套管装配完成后可以保证出射光与陶瓷套管机械轴同轴，实现平行光出射，解决了目前的光机同轴准直器由于需要复杂的调试造成的制作工艺复杂且体积大的问题。
附图说明
图1是本发明的光机同轴准直器的具体实施例1的结构示意图；
图2是本发明的光机同轴准直器的具体实施例1的光纤的结构示意图；
图3是本发明的光机同轴准直器的具体实施例1的陶瓷套管的结构示意图；
图4是本发明的光机同轴准直器的具体实施例1的对接状态示意图；
图5是本发明的光机同轴准直器的具体实施例2的结构示意图；
图6是本发明的光机同轴准直器的具体实施例3的结构示意图；
图7是本发明的光机同轴准直器的具体实施例4的光纤的结构示意图；
图8是本发明的光机同轴准直器的具体实施例4的陶瓷套管的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的光机同轴准直器的具体实施例1，如图1至图4所示，光纤同轴准直器包括具有光纤孔11的陶瓷插针1和插装在光纤孔11内的裸光纤2。光纤20包括纤芯201、设置在纤芯外为的包层23、设置在包层外围的涂覆层，光纤插装进陶瓷插针1内时，通常只插入纤芯和包层组成的裸光纤2。
裸光纤2包括纤芯大径段21和与纤芯大径段21相邻且同轴设置的纤芯小径段22，光纤的发射端23设置在纤芯大径段21上，光纤射出的光束均通过发射端射出。纤芯大径段21与纤芯小径段22同轴设置。本实施例中，裸光纤2中的纤芯为分体式结构，纤芯201包括本体202和设置在本体端部的透镜203，透镜203熔接固定在本体202上，其中透镜构成纤芯大径段21。如图4所示，透镜203的径向尺寸大于本体202的径向尺寸，使用时，本体射出的光束经过透镜后平行射出且光束直径变大，降低了光机同轴准直器使用时的对接精度要求。
对应的，陶瓷插针1的光纤孔11包括对纤芯大径段21定位的大径定位段111和对纤芯小径段22定位的小径定位段112，其中纤芯大径段21装配在大径定位段111，纤芯小径段22装配在小径定位段112，光纤孔11的大径定位段111与小径定位段112同轴设置，陶瓷插针1的外周面与大径定位段111同轴设置。为了方便光纤孔11的加工，本实施例中，光纤孔11为等径孔，纤芯小径段22外围设有包层23，小径定位段112与纤芯小径段22外围的包层23定位配合，纤芯大径段21未设置包层，大径定位段111直接与纤芯大径段21的纤芯定位配合，纤芯大径段21与纤芯小径段22通过光纤孔11保持同轴。本实施例中大径定位段111和小径定位段112的尺寸相同。
裸光纤2插装到陶瓷插针1上后，通过粘接固定裸光纤2，在大径定位段111与小径定位段112的作用下保证光纤射出的光纤束与陶瓷套管同轴，实现光机同轴。与目前的光机同轴准直器需要进行调整相比，本发明的光纤同轴准直器直接通过保证纤芯大径段21和纤芯小径段22与陶瓷插针1同轴实现光机同轴，制作工艺简单且安装方便。
本发明的光机同轴准直器摒弃准直器高精度外壳光学调准的方案，采用一种高精度的内外同轴陶瓷插针1，将微型透镜和单光纤尾纤装配到陶瓷插针1的光纤孔11内，陶瓷插针1的光纤孔11与处理过的透镜为高精度小间隙配合。通过机械精度的方式实现准直器的光机同轴，无需复杂的光学同轴校准和固定，生产效率和环境性能可靠性大大提升。
本发明的光机同轴准直器体积小，可以使用在微小光器件内部，比如：小型隔离器等。也可以使用在光纤连接器中，提高光纤连接器的耐功率指标同时提高产品的耐环境抗脏污能力等。
本发明的光机同轴准直器的制作步骤如下：首先在微型透镜处放置预制裸光纤，通过熔接工艺使两者耦合在一起形成本发明的裸光纤2，使预制裸光纤射出的光束经过微型透镜后变成平行光射出，扩大光束的直径。微型透镜的径向尺寸与预制裸光纤的外径相等；然后将制作完成的裸光纤2插装到陶瓷插针1的光纤孔11中，用粘胶粘接固定。
本发明的光机同轴准直器的具体实施例2，本实施例与上述光机同轴准直器的具体实施例1的区别仅在于：如图5所示，本实施例中，纤芯2201包括本体2202和设置在本体端部的烧球结构2203，烧球结构2203构成纤芯大径段221，本实施例中的纤芯大径段221外围未设置包层。
本发明的光机同轴准直器的具体实施例3，本实施例与上述光机同轴准直器的具体实施例1的区别仅在于：如图6所示，本实施例中纤芯大径段321和纤芯小径段322的外围均设置有包层323。
本发明的光机同轴准直器的具体实施例4，本实施例与上述光机同轴准直器的具体实施例1的区别仅在于：如图7和图8所示，本实施例中裸光纤包括单模裸光纤段和与单模裸光纤段熔接的多模裸光纤段，所述单模裸光纤段构成所述纤芯小径段522，所述多模裸光纤段构成所述纤芯大径段521，本实施例中的此时制作工艺应当在制作纤芯大径段之间将陶瓷插针提前插装至纤芯上，另外，本实施例中的陶瓷插针51的大径定位段5111径向尺寸大于小径定位段5112，大径定位段5111和小径定位段5112分别与纤芯大径段521和纤芯小径段522的包层523定位配合。
本发明的光纤连接器的具体实施例，本实施例中，光纤连接器包括连接器壳体和设置在壳体内的光机同轴准直器，光机同轴准直器的结构与上述光机同轴准直器的具体实施例1-4任意一个中所述的结构相同，不再赘述。
其他实施例中，光纤的纤芯大径段可以是对纤芯端部进行特殊处理，如：TEC光纤处理，二级扩束等形成；光纤的纤芯烧球处理后可以在外层设置包层；其他实施例中，纤芯小径段可以仅仅指靠近纤芯大径段的设定长度的一部分；裸光纤的本体与透镜或者无芯光纤段可以通过对接后粘接在陶瓷插针内实现固定，此时需要对连接面研磨，当然，也可以直接将裸光纤的本体与透镜或者无芯光纤段粘接固定。

Claims (10)

1.光机同轴准直器，其特征在于：包括设有光纤孔的陶瓷插针，光纤孔内插装有裸光纤，所述裸光纤包括具有发射端的纤芯大径段和与纤芯大径段相邻且同轴设置的纤芯小径段，纤芯小径段与纤芯大径段通过光纤孔保持同轴。
2.根据权利要求1所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为分体式结构。
3.根据权利要求2所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述裸光纤包括本体和与本体耦合在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
4.根据权利要求3所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述纤芯大径段与所述纤芯小径段通过粘接固定。
5.根据权利要求1所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述纤芯大径段与所述纤芯小径段为一体式结构。
6.根据权利要求5所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述裸光纤的纤芯包括本体和设置在本体端部与本体同轴设置的烧球结构，所述烧球结构构成所述纤芯大径段。
7.根据权利要求5所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述裸光纤包括单模裸光纤段和与单模裸光纤段熔接的多模裸光纤段，所述单模裸光纤段构成所述纤芯小径段，所述多模裸光纤段构成所述纤芯大径段。
8.根据权利要求5所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述裸光纤包括本体和与本体熔接在一起的透镜或者无芯光纤段，所述透镜或者无芯光纤段构成所述纤芯大径段。
9.根据权利要求1-8任一项所述的光机同轴准直器，其特征在于：所述裸光纤与陶瓷插针通过粘接固定。
10.光纤连接器，包括连接器壳体和设置在连接器壳体内的光机同轴准直器，其特征在于：光机同轴准直器位权利要求1-9任一项所述的光机同轴准直器。
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