CN1101940C - 光开关器 - Google Patents
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Abstract
构成第1光缆和光纤的端面与相邻的光纤和底板上的安装面紧贴,在构成第1光缆的每根光纤中,两侧光纤的端面与设置在上述第1光缆两侧的一对上挡部件彼此紧贴,第2光纤或光缆面对第1光缆的端面。在从第1光缆的端面上外露的两个止扫部件的突头之间,第2光纤光缆的每根光纤的前端的外周面与上述底板的安装面紧贴。
Description
本发明涉及光纤接头的结构,具体地说,就是涉及光纤在光轴一致的条件下进行连接用的光纤接头的结构,以及利用这种接头的光开关器和光连接器。
光导纤维是用作光通路用的圆形断面芯线,在周圈包上管状密封层,如有必要,在外周再包绝缘层。在采用这样的光纤作为传输信息和能源的传输设施使用的光传输系统中,要设置光开关器,用来转换光通路;设置光连接器,用来连接光通路,或者延长光通路。在采用上述光开关器和光连接器来连接两条光纤时,由于用来形成光纤的光通路的芯线非常之细,所以在用光开关器或光连接器连接两条光纤的时候,最重要的是要使一条光纤和另一条光纤的光轴一致,借以保持光路的良好传输性能。
在利用光纤的传输系统中,光开关器(切换传输路径的开关)是不可缺少的,因此,提出了关于怎样做光开关器的各种方式的方案。其中以直接移动光导纤维进行切换的光纤活动式光开关器最有希望,可能成为开关切换速度快,控制电压低,对特性频率不存在依存关系的光开关器,另外,价格便宜,也适合于小型化。只是,对于这样的光纤活动式光开关器都在谋求使光开关器具备双输出和双输入的光开关器的功能。
关于实现了这样的双输出和双输入的光纤活动式光开关器,根据现有已知的情况,就有特开昭61-272713号公报公开的示例。现根据图73说明现有示例的光开关器的结构。在光开关器301的外壳302中配置一对卡块303和304,第一卡块303利用底板305固定在外壳302上。第一和第二卡块303和304分别设有贯通孔306和307(也可以是槽沟)。而且还具备以贯通孔为中心线为准,按规定角度形成的倾斜面308和309。另外,在第一及第二卡块303和304的侧面308和309上利用螺钉311固定一对板簧310。经过这样做以后,在支持在第一卡块303上的第二卡块304的两侧分别配置止挡部件312,并在第二卡块304的一侧配置(例如)电磁式执行机构313。该执行机构313能够克服板簧310的弹力,驱动第二卡块304,使其沿着箭头314的方向移动。
这样结构的光开关器301的第一及第二卡块303和304上的贯通孔306和307中插着由三条光纤315a,315b,315c以及316a,316b,316c分别保持的针式线架317和318。针式线架317和318的端面保持对接的状态。在这两个针式线架317和318中分别穿有三条光纤315a,315b,315c和316a,316b,316c,其前端一直伸到针式线架末端,在线架的端面按照规定的间距精密配置,而且使光纤315a,315b,315c和316a,316b,316c从端面上露出。然后,虽然图中未绘出,光纤315c的另一端和316a的另一端通过光衰减器(图中未绘出)彼此互相连接。
而且,在第一及第二卡块303及304不受任何外力的作用下,板簧310大致处于挺直的正常状态时,正如图47A的模式所示,光纤315和316之间呈光传输关系,光纤315和316之间呈光传输关系,光纤315和316之间呈光传输关系。因此,在这种状态下,光纤315和316之间,通过光纤315和315也呈光传输关系。
但是,当受到执行机构的驱动时,第二卡块304受到沿着箭头314所指的方向的外力的作用,由于受到板簧310的影响,第二卡块304产生沿着箭头所指的方向产生横向变位。如图74B所示,光纤315a和316b处于同一直线上,315b和316c也在同一直线位置上,要利用光开关器301进行反复切换。
但是,由于这样的光开关器的结构是将三条光纤插入针式线架,再将该针式线架插进第一或第二卡块的贯通孔或者沟槽构成的光缆,从而使光缆的结构复杂化。由于这样的原因,使光缆的尺寸增大,重量也加重。除此之外,光开关器的尺寸也增大了,而且由于光缆重,使开关的切换速度难以高速化。
另外,对于光缆中各条光纤的排列间距精度的要求非常之高。例如,对于芯线直径为50μm,绝缘层直径为125μm的缓变型纤维型两条光纤对接,容许误差要达到3μm以下的非常高的精度。因此,在设置贯通孔或沟槽时必须要在第二卡块上进行非常高的高精度加工,这是使光缆成本上升的重要原因,是一个缺点。
另外,即便第一或第二卡块达到了尺寸精度,由于活动侧卡块的静止位置借助于调整止挡的突出量有一定的限制,例如要调整到3μm的容许误差这样的高精度还有困难。因此,由于难以确定光缆的位置,要想使光纤的光轴吻合精度达到要求也很困难。
另外,出于质量方面的原因,要想借助克服惯性或者板簧反作用力来改变第二卡块的位置就必须要使用很大的力,为了驱动第二卡块,就将执行机构大型化。由于光开关器大型化,电力消耗增大,执行机构的制造费用也加大。这就是问题的所在。此外,因为第二卡块的惯性大,使板簧产生反作用力,从而使光开关器的切换速度的高速化产生困难。
除此之外,由于光纤在安装过程中接触光纤卡具,使光纤的前端附着异物,这就成为光传输特性劣化的原因。
一般情况下,光纤是用玻璃或者塑料制成的,而且为了使其传输性能良好,又要采用非常细的直径,因而强度低,很难进行强制弯曲。因此,尽可能不要使其产生弯曲,就必须加大彼此之间的间隔,于是就使整个设备大型化。
如上所述,本发明为了解决问题,将现存事例中存在的问题整理成以下所列:
1.活动端的光缆的精密位置很难确定,所以光纤彼此之间的光轴就很难进行高精度地配合。
2.光缆的结构复杂,从而使光缆的重量大。要想驱动这样重的光缆,就要加大执行机构的尺寸,使重量增加,光开关器的重量也加大了。
3.由于光缆的结构复杂,重量大,执行机构加大,使光开关器的小型化困难。
4.由于光缆加大,电力消耗也增大。
5.由于光缆重,要克服起其惯性或板簧的反作用力才能驱动光缆,所以开关的切换速度缓慢。
6.卡块和针式线架等都必须是高精度加工部件,另外,由于执行机构也必须要大型化,从而使光开关器的制造成本增大。
7.光纤前端附着异物,会使光传输特性劣化。
本发明就是为了解决上述现存的各项问题。所以本发明的第一个目的就是要提供结构简单,重量轻,精度高,功能高的光纤连接结构。
本发明的第2个目的就是要提供在上述光纤的连接结构中能使光纤紧贴底板的方法
本发明的第3个目的就是要提供在上述光纤的连接结构中能使光纤彼此紧贴的方法。
本发明的第4个目的就是要提供在上述光纤的连接结构中能使光纤紧贴底板,光纤彼此紧贴的方法。
本发明的第5个目的就是要提供在上述光纤的连接结构中使用的小型,低价,且能进行高速切换,低消耗电力的光开关器。
本发明的第6个目的就是要提供上述光纤连接结构使用的小型,低价的光连接器。[为达到第1目的的发明]
上述的第1个目的是通过光连接器达到的。该光连接器的特征是:构成第1光缆的每根光纤的前端的外周面紧贴安装在光纤底板的安装面上,除此之外,该每根光纤前端的外周面也要彼此紧贴;在构成第1光缆的每根光纤中,两侧光纤的前端外周面与设置在上述第1光缆两侧的一对止挡部件彼此紧贴;上述第1光缆的前端部的端面面对第2光纤或光缆;上述第1光缆从端面上外露,处于上述一对止挡部件的突头之间;上述第2光纤或者构成光缆的每根光纤的前端的外周面与上述底板的光纤安装面紧贴。
该发明的结构不仅使用于用作切断或切换光路的光开关器或者光继电器,还准备使其适用于连接光路用的光连接器。当用在光开关器或者光继电器中的时候,为了使其第1端固定,使第2端能够沿着与光轴成直角的方向移动,要使第2端的根数比第1端少。于是,第2端的光纤就有可能是一根;也可能是由两根以上的光纤形成的光缆。但是,如果是光连接器,不论第1端和第2端都要是由两根以上的光纤形成的光缆。
在本发明中,由于第1光缆紧贴底板的安装面,而且光纤彼此之间互相紧贴,所以各条光纤在底板的按张面安装面上的相对位置以及彼此之间的想许相互间隔都可以由于光纤本身所具备的高精度根据其直径进行确定。另外,由于构成第1光缆两侧的光纤紧贴着一对止挡部件,所以光纤之间互相保持紧贴状态。一方面,第2光纤或者光缆处于一对止挡部件之间,紧贴底板的安装面。因此,第2光纤或光缆的两侧的光纤紧贴止挡部件的突出部,第2端的光纤以及第1端的光纤的光轴高度一致。因此,如果采用本发明,不必要任何特殊器材,由于能使光轴高精度一致,所以结构简单,重量变轻,制造成本降低。
本发明的理想的状态是:上述第1光缆和上述第2光纤或光缆中至少有一条由于自身的施加翘曲力产生的势能而紧贴在底板上。在这种状态下,由于在光纤的施加翘曲力产生的势能的作用下使其紧贴在底板上,即使有外部因素使其暂时上浮,自身也会自行恢复。
本发明的另一个理想的状态是:上述第1光缆和上述第2光缆中至少有一条是由于构成该光缆的各条邻接的光纤处于紧贴状态,从而在上述底板的安装面上出现施加翘曲力。在这种状态下,由于光纤的施加翘曲力产生势能,使光纤互相紧贴,前端彼此之间虽然会有暂时的张离,自身也会自行恢复。
本发明还有另外一个理想状态是:在上述一对止挡部件中,至少也有一个有弹性,由于该止挡部件的弹力的作用,使上述光纤受到推压。在这种状态下,由于止挡部件的势能的作用,使光纤持续保持紧贴性。[为达到第2目的的发明]
上述第2目的是:使上述光纤或光缆的前端部保持在离开上述底板的安装面的位置上。
在该光纤或光缆的保持部与前端部之间,使用压下部件,将该光纤或光缆向该底板的安装面施压,从而使该光纤或光缆产生翘曲。
当该光纤或光缆的前端部处于紧贴上述安装面的状态下的时候,上述压下部件停止动作。
采用这种方法,就能达到使光纤或光缆的前端部紧贴在底板的光纤安装面上的目的,该方法的特征为:该光纤或光缆的保持部与前端部之间至少在一个部位上将该光纤或光缆固定在上述底板上。
在该方法中,也可以不采用利用压下部件将光纤或光缆向下压的办法,而改用先将该光纤或光缆的前端部对准底板的安装面,然后再转动该光纤或光缆。
或者也可以将光纤或光缆的固定部和前端部之间将该光纤或者光缆的前端部装在底板的安装面上,再将底板进行弯曲。
如果采用该方法,由于光纤的端面不接触任何东西,所以不用担心在端面上会付着任何异物,和受到损伤。[为达到第3目的的发明]
上述第3目的是:要使上述光缆中的各条光纤的前端部在紧贴在安装面上的状态下保持平行整齐排列。在该光缆的保持部和前端面之间,从光纤的两侧进行夹持,使构成该光缆的光纤之间的间隔顺次变窄,在该光纤的前端部互相紧贴的状态下,保持住该间隔。
为了达到使构成光缆的各条光纤的前端部紧贴在底板的光纤安装面上、并且互相紧贴的的目的的方法,其特征为:在该光缆的保持部和前端部之间至少有一个部位能使构成该光缆的各条光纤彼此互相紧贴。
在该方法中,也可以在上述光缆的两侧配置一对有弹性的止挡部件,使夹在该止挡部件之间的光缆从两侧受到夹持。
也可以不用从两侧夹持止挡部件的办法,改用在构成该光缆的各条光纤中使处于两侧的光纤的前端部面对相邻的光纤。通过使光纤转动,能够使光纤互相紧贴。在此方法中,在上述光纤两侧配置有弹性的一对止挡部件。也可以使该止挡部件转动。
如果采用该发明的方法,与前述的方法相同,由于光纤的端面不与任何东西接触,所以不必担心会有异物附着或受到损伤。[为达到第4目的的发明]
上述第4个目的是:为了达到使构成光缆的各条光纤的前端部紧贴在底板的光纤安装面上、而且彼此互相紧贴的目的的装置,其特征为:备有具备有平面安装面的底板,对于在上述底板之间受到夹持的上述光缆加以保持用的保持部,以及从该保持部向外延伸、处于上述光缆的保持部和前端部之间,用来使光缆的前端部的外周面紧贴在上述底板的安装面上、对上述光缆施压的第1施压部,从上述保持部向外延伸,处于上述光缆的保持部和前端部之间,用来使光缆的外周面彼此之间互相紧贴,对上述光缆两侧光纤施压的第2施压部。
如果采用该发明的装置,在底板上装设施压部件,由第1施压部使光缆的前端部紧贴在底板上,同时由第2施压部件使其前端部互相紧贴。因此可以使光纤紧贴底板以及互相紧贴的作业。[为达到第5目的的发明]
采用一种光开关器达到目的,该光开关器的特征为:备有:具有平面状的光纤安装面的底板;由前端部的外周面紧贴在底板的安装面上、互相紧贴排列整齐的多条光纤构成的固定光纤;紧贴在构成上述固定光纤的多条光纤中的两侧的光纤的前端部的外周面上的一对止挡部件;由少于上述固定光纤根数的光纤构成的、其前端部的外周面紧贴在上述底板的安装面上、并且以微小间隔面对上述固定光纤的前端部的活动光纤;以及在突出在上述固定光纤端面的上述一对止挡部件的突出部的移动范围内、使上述活动光纤沿着与其光轴成直角方向作往复运动的驱动装置。
在上述光开关器器中,由于固定光纤紧贴在底板上的安装面上,而切彼此互相紧贴,所以固定光纤在安装面上的相对位置及其相互之间的间隔由具备自身高精度的光纤的直径确定。另外,由于构成固定光纤的两侧光纤与一对止挡部件互相紧贴,光纤可以维持互相紧贴的状态。另一方面,活动光纤紧贴在位于止动件的突出部之间的底板安装面上。因此,活动光纤在动作时及复位时都和止挡部件的突出部紧贴,并且和固定光纤的光轴高精度一致。
由于这样的原因,如果采用本发明,不需要任何特别的器材,就能使光轴高精度一致,固定光纤和活动光纤的连接部分的结构简单、重量轻。其结果是,由于能够使驱动活动光纤的驱动装置小型轻量化,不但使光开关器整体小型轻量化,也使光开关器器的电力消耗减小的节电型的开关。另外,光开关器的制造成本便宜。除此之外,由于活动光纤的驱动部分能够轻量化,用小力使活动光纤变位,切换与固定光纤的相对位置,能够使开关速度高速化。
本发明的优越之处在于:在构成上述固定光纤和上述活动光纤的各条光纤中,至少有任何一方有一条伪光纤。在此状态下,由于在一方光纤中所设的伪光纤芯线的宽度标准,所以他方光纤的变位量也可以达到精密程度。
本发明的优越之处在于:在上述底板上安装的上述固定光纤或活动光纤中,至少有一方还备有在底板上保持施压的施压件,该施压件备有:保持在上述底板之间夹紧光纤的状态的保持部,从该保持部外延、设在上述光纤的保持部和前端部之间,使光纤的前端部的外周面处于互相紧贴的状态,用于向上述光纤施压的第1施压部;从该保持部外延,设在上述光纤的保持部和前端部之间,使光纤的前端部的外周面处于互相紧贴的状态,用于向上述光纤两侧的光纤施压的第2施压部;在此状态下,将施压部件装在底板上。由第1施压部向光缆的前端部施压,使其紧贴在底板上,此外,由第2施压部件使其前端部互相紧贴。所以,光纤向底板上以及互相之间紧贴的执行简单,组装也容易。
本发明的另一优越之处在于:上述驱动装置通过装配在上述光纤上的一个弹性部件使该活动光纤作往复移动,采用这样的方式,通过弹性部件的弹力,可以防止活动动光纤向止动件的反跳使活动光纤确实能够与止动件接触,此外,弹性部件还可以吸收、缓和过大的移动和冲击力,使光纤难以受损,延长使用寿命。
本发明还有另一优越之处在于:上述驱动装置是磁场控制装置是由设在上述活动光纤上的磁性体构成的。在这种状态下,最好是在上述活动光纤上粘接连成一体的树脂材料中含有的磁性体。如果采用这种方式,通过磁场控制装置在活动光纤上所设的磁性体的吸引作用,能够使活动光纤在非接触状态下被驱动。[为达到第6目的的发明]
上述第6目的是通过光连接器达到的。该光连接器的特征是:备有:具有平面状的光纤安装面的底板;由前端部的外周面紧贴在底板的安装面上、互相紧贴排列整齐的多条光纤构成的第1光缆;面对在上述底板的安装面上的上述固定光纤端面,其前端部的外周面紧贴在底板的安装面上、互相紧贴排列整齐的多条光纤构成的第2光缆;以及紧贴在构成上述第1光缆和第2光缆的多条光纤中的两侧的光纤上的一对止挡部件。
在上述本发明的光连接器中,由于第1光缆和第2光缆紧贴在底板上的安装面上,而切彼此互相紧贴,所以固定光纤在安装面上的相对位置及其相互之间的间隔由具备自身高精度的光纤的直径确定。另外,由于第1光缆和第2光缆两侧的光纤与一对止挡部件互相紧贴,所以第1光缆和第2光缆的光轴高精度一致。
由于这样的原因,如果采用本发明,不需要任何特别的器材,就能使光轴高精度一致,第1光缆和第2光缆的连接部分的结构简单、重量轻。其结果是,光连接器的整体轻量小型化,制造成本便宜。
图1是表示在光开关器中使光纤的光轴一致所用的光纤连接结构的实施例的平面图。
图2是图1的横向断面图。
图3A是表示光纤与底板之间进行角接触状态的正视图。
图3B是表示光纤与底板之间进行点接触状态的正视图。
图3C是表示光纤与底板之间进行线紧贴状态的正视图。
图4是表示当光纤固定部的位置低于安装面时紧贴底板状态的正面图。
图5A是表示对光纤增加一个施加翘曲力使其处于紧贴底板状态的正面图。
图5B是表示对图5的光纤增加第2个施加翘曲力的状态的正面图。
图6是表示光纤互相紧贴状态的平面图。
图7是表示赋予一个施加翘曲力的光纤互相紧贴状态的平面图。
图8是表示光纤紧贴底板,又彼此互相紧贴状态的断面图。
图9是表示具备第一变形示例,且于图1相对应的光开关器的平面图。
图10是表示向图9的止挡部件插入状态的平面图。
图11是图9的11-11线的断面图。
图12是表示具备第二变形示例的光开关器的部分平面图。
图13是图12的13-13线的断面图。
图14是表示采用直径比光纤直径大的圆形断面的止挡部件时光纤互相紧贴状态的断面图。
图15是表示采用矩形端面止挡部件时光纤互相紧贴状态的断面图。
图16是表示含有绝缘层的光纤又赋予第2施加翘曲力的状态的平面图。
图17是表示为了防止光纤飞出在止挡部件上方设置盖板的状态的断面图。
图18A,图18B,图18C及图18D是表示使光纤紧贴底板第1实施例的工程平面图。
图19A,图19B,图19C及图19D是表示使光纤紧贴底板第2实施例的工程平面图。
图20A,图20B,图20C及图20D是表示使光纤紧贴底板第3实施例的工程平面图。
图21A,图20B,图20C及图20D是表示使光纤在底板上互相紧贴方法的第1实施例的工程平面图。
图22A,图22B,图22C是表示使光纤紧在底板上互相紧贴方法的第2实施例的工程平面图。
图23是表示使光纤在底板上互相紧贴方法的第3实施例的工程平面图。
图24是表示使光纤在底板上互相紧贴方法的第4实施例的工程平面图。
图25是表示使光纤紧贴底板,且互相紧贴的装置的分解斜视图。
图26是图25所示压紧件的正面图。
图27A是表示在底板上安装压紧件保持光纤的状态的平面图。
图27B是图27A沿27B-27B线的断面图。
图27C是表示使压紧件的第2压紧部的塑性变形造成止挡部件及光纤施加翘曲力的状态平面图。
图27D是除去底板后见到的图27C的底面图。
图28是表示本发明的实施便的光连接器的平面图。
图29是图28的沿28-28线的断面图。
图30A是图29的沿30A-30A线的断面图。
图30B是图29的沿30B-30B线的断面图。
图31是本发明的光开关器的第一实施例的平面图。
图32是表示本发明光开关器的可动光纤结构平面图。
图33A,图33B是图32可动光纤面向前端所见放大图。
图34是表示图31所示光开关器的固定光纤结构平面图。
图35是表示图31所示光开关器的底板卡块断面图。
图36是表示图35所示装在底板卡块上的可动光纤和固定光纤的安装状态侧面图。
图37A是表示光纤的直线群彼此之间并列状态平面图。
图37B是图37A的沿37B-37B线的断面图。
图38A,图38B是图31所示光开关器的动作说明图。
图39是表示可动光纤另一实施例的平面图。
图40是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图。
图41是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图。
图42A图42A是表示另一实施例中可动光纤从前端所见放大图,前端部放大平面图。
图43A图43B是表示再一个另一实施例中可动光纤从前端所见放大图,前端部放大平面图。
图44A,图44B是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图和断面图。
图45是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图和平面图。
图46A,图46B是表示可动光纤使用的矫正器的平面图和背面图。
图47是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图和断面图。
图48是表示可动光纤再一个另一实施例的平面图和断面图。
图49A,图49B是表示可动可动光纤直线状线群用的另一个驱动机构及其动作平面图。
图50是表示本发明LAN系统概略图。
图51是表示本发明另一实施例中的光开关器部分剖面的平面图。
图52是表示本发明光开关器第2实施例的正面图。
图53是图52的部分断面图。
图54是图52所示光继电器的平面断面图。
图55是图52所示光继电器的平面断面图。
图56是图52所示光继电器的右侧面断面图。
图57是为说明图52所示光继电器的动作,在动作之前的概略平面图。
图58是为说明图52所示光继电器的动作,在动作之后的概略平面图。
图59是表示图52所示光继电器的电磁铁单元的分解斜视图。
图60是表示图52所示光继电器的光纤单元的分解斜视图。
图61是图60所示光纤单元的分解斜视图。
图62是表示组装图60所示光纤单元所用的一组卡具的分解斜视图。
图63是装上图62所示夹具的平面图。
图64是图63中所示装上夹具确定光纤单元在底板上的位置的状态平面图。
图65是图62所示压紧卡具的平面图。
图66是图62所示压紧卡具的底面图。
图67为说明将光纤固定在底板上的方法用的概略部分断面图。
图68为说明确定光纤在底板上的位置的方法用的概略部分断面图。
图69为说明将具体光纤的前端面调整到规定距离的方法用的概略部分断面图。
图70为说明光纤单元底板的弯曲方法表示在弯曲之前压机的正面图。
图71为说明光纤单元底板的弯曲方法表示在弯曲之后压机的正面图。
图72为说明光纤单元底板的弯曲方法所示的支撑结构断面图。
图73是表示现有光开关器的平面图。
图74A图74B是图73所示的光开关器的动作说明图。
实施发明的最佳方式[为使光纤光轴一致构造的发明实施例]
图1所示是在光开关器中使光纤的光轴一致所用的结构实施例图
在图1中,在底板1上设有第1光缆2和一对止挡部件3,以及第2光缆4,还有驱动设备5。
在底板1上面大致中心的地方,形成用来紧贴安装上述去除了绝缘层6的第1光缆2的前端7,以及紧贴安装上述去除了绝缘层8的第2光缆4的前端9的平坦安装面10该安装面10是可以沿着底板1的横向(垂直于长边的方向)弯曲的曲面。在底板1的安装面10的放置第2光缆的位置的一边,也就是图1的右边,做出一个凹槽11。在该凹槽11的右侧取面对上述安装面下斜的斜度形成倾斜面12。上述第1光缆2是由三根光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z构成的。伪光纤使用与三根光纤2a,2b,2c,同样的纤维,切成规定的长度。其中的光纤2a,2b,2c,和伪光纤2z互相平行配置。其端面7大致形成一个整齐的平面。另外各条光纤2a,2b,2c及伪光纤2z在绝缘层6的端面6和前端7之间的第一固定部13处固定在上述底板上,沿着与底板1垂直的方向施加翘曲力,产生了与底板平行,且与光轴垂直的施加翘曲力,其结果是,其端部7的外圆面由于本身的施加翘曲力产生的势能使其紧贴在底板1的安装面10上,而且彼此互相紧贴。
构成上述第1光缆2的每根光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z假如按图3A所示,以角接触的状态与安装面10接触或者按图3B所示,以点接触的状态与安装面10接触,正如1点1横线所示,光轴X与安装面处于不平行状态,这就是产生漏光现象的原因。因此,如图3C所示,使每根光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z的前端取长度为L1的线接触的方式紧贴在安装面上采用这样的办法,即使构成上述第1光缆2的每根光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z彼此之间有任何属于离散范围以内的施加翘曲力量,经过接触长度L1的变化,也会被吸收,因而就必然不会出现图3A和图3B所示的状态。
每根光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z,如3C图所示,在和安装面10之间保持一个Sh的间距的状态下加以固定。于是各条光纤仍然保持施加翘曲力状态,对于底板仍然继续产生推压力的作用,维持与底板之间的紧贴状态。另外,要使各条光纤与底板之间保持紧贴状态,不必对光纤进行弯曲加工,可以直接利用挺直的光纤,所以可以达到降低成本的目的。还有,如图4所示当底板的安装面高出光纤的固定面时,最好是使安装面10的延长假想平面10’与光纤之间保持一个Sh的间隔。还有,在光纤与底板之间最好加一层其他材料再行固定。
上述光纤2a,2b,2c和一根伪光纤2z,如图5A所示,与底板之间如果保持一个斜度,要想使其前端7紧贴底板1的安装面10并且还要保留一段施加翘曲力,就要在绝缘层6和前端7之间的固定部13a处进行固定,然后按图5B所示,在固定部13a面对前端部相反的一端(以下称引出部)与底板1平行的部分留出一段有弯曲度的第2施加翘曲力段。采用这种办法,当从底板1到光纤的高度H低于图5所示的条件下,有利于使结构紧凑。
构成上述光缆2的各条光纤2a,2b,2c彼此之间及其与伪光纤2z之间,如图6所示,其前端部要经过一段长度为L2线段之后就处于紧贴状态。在这样的状态下,即使各光纤之间仍然有在标准范围内的施加翘曲力离差,经过长度为L2的接触发生的变化,也会被吸收,所以光轴仍然保持平行。另外,构成上述光缆2的各条光纤2a,2b,2c和伪光纤2z在彼此相邻之间保持一个Sw间距的状态下进行固定。因此,在光纤保持施加翘曲力的状态下,相互之间仍然继续产生推压力所以相互之间还维持紧贴状态。于是,由于光纤之间仍然保持紧贴,所以不必对光纤进行弯曲加工,可以利用挺直的光纤,从而达到降低成本的目的。
构成上述光缆2的各条光纤2a,2b,2c和伪光纤2z,如图6所示,在从固定部13a到引出侧的一段,每条光纤都处于平行状态,沿着其前端侧的施加翘曲力段相反的方向产生第2施加翘曲力段。图7所示则与此不同,邻接的各条光纤彼此之间都保持一个斜度,在前端部的部位相邻的光纤则紧贴接触,仅只有一个施加翘曲力,仍然可以在固定部13a对光纤进行固定。但是图6的优点是可以小型化。
上述包括伪光纤在内的第1光缆2的施加翘曲力形状,如图6所示,光轴的方向与光缆的中心线呈对称状态。因此,由于施加翘曲力产生的势能在中心线两侧保持平衡,对于承受外来因素的影响的耐久性高。
在回到图1,上述的一对止挡部件3都是用板材制成的,设置在上述第1光缆2的前端部7的两侧,安装在底板1的安装面10上。各个止挡部件3面对侧端面中的一方的侧端面处,一个紧贴着上述第1光缆2的最外侧的位置上,紧贴光纤2A,另一个紧贴对方侧面处的伪光纤2Z。因此,由于光缆2被止挡部件3夹持在中间,所以不必使用任何卡具就能够是各条光纤的前端部彼此紧贴靠紧。另外,由于止挡部件3是形状简单的板状结构,利用其侧端面来夹持光缆2,所以可以将端面自由改变成其他形状。
各个止挡部件3设有比上述第1光缆2的前端部7的端面更加外突的突头3a。为了防止光纤从底板1上向上浮动,必须将止挡部件的厚度取在光纤的半径以上。为了使其紧贴光纤,止挡部件的侧端面对着光轴的棱角要作成曲率半径为R的倒圆。采用这样的办法,在安装光纤时不会划伤光纤,也不会折断光纤。
第2光缆4是与上述光缆2相同,也是由三条光纤4a,4b,4c构成的。在第1光缆中还包含一条伪光纤2Z,共有4根,而第2光缆4却是由三根光纤构成的。,比第1光缆少一根光纤。这是为了使其能够利用图1所示的光开关器沿着与第2光缆4的光轴呈直角的方向移动,借以切换光路。然而,如果是光接头,第1光缆2和第2光缆4的根数应该相同。
构成第2光缆4的光纤4a,4b,4c与构成。第1光缆2的光纤2a,2b,2c相同,也要从前端部9除去某种程度长度的绝缘层8。其中的光纤4a,4b,4c的前端部9是处于上述一对止挡部件3之间的位置处,而且其端面是处于和上述第1光缆2的端面相向面对的状态,在前端9和被覆部8之间大略中间的第一固定部15互相紧贴。其前端9的外周面因为光纤自身的施加翘曲力产生的势能的影响而互相紧贴。另外,各光纤由于是在绝缘部8的端面附近的第1固定部16a处被固定在上述底板1的斜面12上产生了沿着垂直于底板1的方向的施加翘曲力,结果使其前端部9的外周面由于自身的施加翘曲力产生的势能而紧贴在底板1的安装面10上。除此之外,由于各光纤的绝缘部8在靠近其端面的第2固定部16b处被固定在底板1上,其前端部9的外周面紧贴在底板1的安装面10上,而且彼此互相紧贴。为了减少在第2光缆4的前端部9的端面和上述第`1光缆2的前端部的端面之间的光漏出造成的损失,要在两者之间保持折射率耦合剂。
驱动装置,例如,可采用电磁式执行机构或压电式执行机构,通过曲折成V字形连接件17使上述第2光缆的前端部9沿着与底板1平行,且与光轴成直角的角度作往复移动。上述连接件17的一端连接在比上述第2光缆4的第1并合部15a更前面所设第2并合部15b处的第2光缆4处,另一端安装在驱动装置5的驱动部上所设的法兰5a上。如图2所示,上述第2光缆4的第1并合部15a和第2并合部15b接触底板1,其光轴在未偏离原来位置的状态下处在面对底板1的凹部11。
在以上所做的说明中,构成上述第1光缆2的光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z,以及构成第2光缆4的光纤4A,4B,4C的各个前端部7和9的外周在不存在任何中间夹层的状态下紧贴在底板1的安装面10上,因此,如图8所示,从底板1的安装面10到在以上所做的说明中,各光纤中心(光轴)的距离h取决于光纤半径D/2。另外,如图8所示,由于各条光纤和伪光纤的各个前端部7和9的外周在不存在任何中间夹杂物的状态下彼此互相紧贴,邻接的光纤之间的间距要取决于光纤的直径D。因此,光纤的光轴的位置虽然要受光纤直径D的影响,但是由于光纤一般是在极高的精度条件下制造的,所以光纤的位置可以作精确的确定。而确定光纤位置不必要另外利用其他器材,制造容易,成本降低。
另外,各光纤或伪光纤是由于自身的施加翘曲力产生的势能紧贴在底板1的安装面10上,而且还彼此互相紧贴,不需要另外使用其他器材,除了结构简单,能够削减成本以外,当受到外部因素的影响时,即使前端部会产生暂时上浮,或者彼此张离,也会借助于自身的施加翘曲力产生的势能恢复原状。
在上述图1的实施例中,第1光缆2的光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z的各个前端部7的外周的位置上固定着一对止挡部件3,两者处于能以保持准确的相对关系的状态。另一方面,第2光缆4的光纤4A,4B,4C的各个前端部9的外周与止挡部件3的凸出部3a之间的位置的部分也丝毫不需要使用粘接剂粘合。如果光纤外周附着了粘接剂接触了止挡部件的侧端面,就会使第1光缆和第2光缆之间的光轴不一致。
图9所示是图1中的一对止挡部件3的第1变形例中的活动止挡部件18和固定止挡部件19。
活动止挡部件18,如图11所示,是和底板分离的另一个零件,其中包括止挡部件的一部分18a和从该止挡部件的18a部分突出到第2光缆4一端的突出部18b以及向第1光缆4一端外伸的导向部18c。突出部18b的内侧面角作成倒角R,一面对光纤造成损伤。导向部18c的侧端面面对第1光缆2的引出侧,朝向该光纤的方向作成锥面。活动止挡部件安装在导向部18C处所设的轴20的中心,可以在底板1的上面来回移动。固定止挡部件19如图11所示,和底板形成一体,与上述活动止挡部件保持对称,且于上述活动止挡部件相同,也包括止挡部19a,突出部19b和导向部19c
如前所述那样的一对止挡部件18和19,第1光缆2沿10所示箭头的方向,插进在一对止挡部件18和19之间,光缆2的前端部7受到导向部18c和19c锥面的制导,使各条光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z之间的间隔变窄,结果如图9所示,光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z互相紧贴。由于第1光缆2的前端部7业已互相紧贴,不再需要特别的的装置,组装容易。活动止挡部件18通过轴20的转动,沿着箭头的方向来回移动,就能够对于一对止挡部件的距离进行调整。因此,如果遇到光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z的直径有离散偏差,就可以通过调宽或调窄止挡部件18和19之间的间隙,使光纤2A,2B,2C和伪光纤2Z之间能以保持确实紧贴。将间隔调整好之后,用粘接剂一类的材料将其固定在底板上,就能够保持该间隙不变。
也可以将上述活动止挡部件18沿着与光轴垂直的方向装在底板上滑动。另外,虽然还可以将固定止挡部件采用与底板不同的板材制造,然后用粘接剂一类的材料将其固定,但是最好还是采用上述将其作成与底板连成一体的办法,这样可以减少工件的件数和组装工程的道数。
图12所示,是图1中一对止挡部件3的第2个变形例的止挡部件21。该一对止挡部件21的材料是表面光滑有弹性的细长材料,可以采用,例如,金属丝,光纤,树脂成型制品等。金属丝除了表面光滑,能够确保一定程度的强度以外,还有可以采用粘接,锡焊,焊接等多种固定方法的优点。但是,由于金属丝的切断的端面会产生毛刺,为了是这种毛刺不致损伤光纤,必须要按图12所示,在远离光纤顶端的方向处进行弯曲。在使用光纤作为制造止挡部件的材料时,采用与第1光纤2A,2B,2C和第2光纤4A,4B,4C相同的材料不但部件的品种的少而且容易管理,是理想的办法。还有,止挡部件21的端面最好是类似圆形的矩形。为了防止光纤2或者2Z从底板上上浮,最好使圆形断面的止挡部件21的直径取在图14所示该光纤直径以上。矩形断面的止挡部件21的高度最好是取在如图15所示该光纤的半径以上。
上述止挡部件21配置在构成第1光缆2的光纤2A,2B,2C和2Z中的两侧的光纤2A,2Z的外侧,其前端的突出部21a要更进一步突出在第1光缆2的前端部7的端面以外,然后向外弯成90。这样就使该一对止挡部件21的前端部的外周面在长度为L1的一段线段的范围内紧贴在第1光缆2的前端部7的外周面上。当第1光缆2的第1固定部13a与其邻接的两侧光纤之间的间隔处于达到Sw的状态时,由于产生了施加翘曲力,其前端就对光纤产生推压力,然后就使第1光缆2也固定在底板1上。第1光缆2的前端部7连同一对止挡部件21在第3固定部13c处被固定在底板1上。上述一对止挡部件21面向第1固定部13a的引出侧由于不含施加翘曲力就在出于直线状态下固定在底板1上。也可以按图12中的虚线所示的那样,使止挡部件21的引出侧沿着面向第2光缆的方向施加施加翘曲力力,使其连同第1光缆2的绝缘部6通过第2固定部13b固定在底板1上通过这样的办法,使止挡部件21不向横向扩展,使装置小型化。
按照上述方式构成的止挡部件21由于自身产生的翘曲力的作用,对第1光缆2施加推压力,加强了紧贴性。
另外,由于第1光缆2通过第1固定部13a,第2固定部13b和第3固定部13c等3个固定部被固定在底板1上,所以被牢靠固定。在此状态下,前端侧的第3个固定部13c是最初将第1光缆2临时固定在底板1上的固定点,那些比该第3个固定部13c更加靠近引出侧的第1固定部13a,第2固定部13b就是将该第1光缆2固定在底板上的真正固定点。因此,第3个固定部13c要采用较比第1个固定部13a和第2个固定部13b所用的粘接剂更加速干,更为高效的粘接剂。当采用这样的多个固定部13a,13b,13c将第1光缆2固定在底板1上的办法时,光纤和底板之间的热膨胀差会被光纤的翘曲吸收。
由于光纤的绝缘部6,如图12所示,是处于互相紧贴的状态下整体被固定的底板上的缘故,所以不必要对每个绝缘部6的位置加以规制,从而提高了底板的强度。也可以采用图16所示的办法,在互相之间加以间隔固定在底板1上,在此情况下,由于在绝缘部上施加了翘曲,所以在第1固定部13a,第2固定部13b之间的光纤2A,2B,2C和绝缘层6之间的热膨胀差就会被吸收。采用将多条光纤预先作成锥体状的光缆,由于不必对每条光纤的位置一一加以规制,也不必进行整体的紧贴处理,所以组装简单。除此之外,不必在每条绝缘部及光纤上使用粘接剂,只要对其进行熔粘形成一体即可。如图12及图16所示,光缆2有多个固定部13a,13b,13c,其中至少有一个固定部是处在绝缘部6的位置上,所以只要对另一个固定部13a的光纤(芯线部)的位置加以重视。采用这种办法,能够防止由于受到绝缘部和光纤2a,2b,2c之间的热膨胀差的影响而使光纤2a,2b,2c从绝缘部6中弹脱和重装的工作。只要采用将绝缘部的端面粘在光纤上的办法就可以解决。
图17所示是在一对止挡部件3之间架设一个过桥板22的变形例。这个过桥板是用来防止光纤的前端部向上方弹脱用的。光纤和过桥板之间的间隔S必须要取不致使光纤将空间塞满的尺寸。[使光纤前端部紧贴底板的方法的实施例]
图18A-D所示,是在上述图1的结构中第1光缆2的前端部7或者第2光缆4的前端部9紧贴在底板1的安装面10上的第1个方法。以下一第1光缆为例加以说明。
首先如图18A所示,光缆2的绝缘部6是设置在底板1上。光缆2的前端部7在自由状态下离开底板1的安装面10,使绝缘部6保持在保持位置23处。然后,利用压棒一类的压件24将处于保持位置23和前端部7之间的光缆2向下压。在此状态下,如图18B所示,当没有底板时,光纤就被压到低于光缆2的安装面10的位置的程度,从而对其施加了一个翘曲量y,其结果是,如图18C所示,光缆2的前端部7以一个长度为L1的程度平行段紧贴在底板1的安装面10上,从而在底板1上产生了一个推压力F。于是,在此状态下,压件24停止下压,如图18D所示,在保持位置与前端部之间光缆2至少在一个部位处被固定在底板1上。在此状态下,为了保持上述的推压力F,固定部13a要设在光缆2与底板1之间的间隔为Sh的位置上。
图19A-D所示是光缆2的前端部7紧贴在底板1的安装面10上的第2个方法。
首先按图19A所示,光缆2的前端部7在自由状态下离开底板1的安装面10,使绝缘部6保持在保持位置23处。然后,使光纤2的前端部7指向底板1的方向下倾,以该保持位置为中心在光缆2与底板1的平面内转动。在此状态下,如图19B所示,当没有底板时,光纤就以一个转动量为r的程度转动到低于光纤2前端部7的安装面10的位置上,其结果是,如图19C所示,光缆2的前端部7以一个长度为L1的程度平行段紧贴在底板1的安装面10上,从而在底板上产生了一个推压力F。于是,在此状态下,保持位置23停止转动,如图19D所示,在保持位置与前端部7之间产生了一个推压力F。光缆2至少在一个部位处被固定在底板1上。在此状态下,为了保持上述的推压力F,固定部13a要设在光缆2与底板1之间的间隔为Sh的位置上。
还有,在光纤2固定之后,保持位置23向底板1转动,使光纤与底板平行,达到与底板紧贴的理想程度即可。在此状态下,保持位置23在底板上的位置变低,达到小型化。
图20A-D所示,是光缆2的前端部7紧贴在底板1的安装面10上的第3个方法。
首先按图20A所示,光缆2的前端部7在自由状态下离开底板1的安装面10,使绝缘部6在固定部13b处被固定在底板1上。接着使光纤2的前端部7指向底板1的方向下倾,然后以包括固定部13b在内的底板1的一部分以位于固定部13B与前端部7之间的O点为中心向上方弯曲。在此状态下,如图20B所示,当没有底板时,光缆2的前端7就以相当于低于光纤2前端部7的安装面10的位置的程度增添了一个弯曲量,其结果是,如图20C所示,光缆2的前端部7以一个长度为L1的程度平行段紧贴在底板1的安装面10上,从而在底板上产生了一个推压力F。于是,在此状态下,停止底板1的弯曲,如图20D所示,在绝缘部6与前端部7之间光缆2至少在一个部位处被固定在底板1上。在此状态下,为了保持上述的推压力F,固定部13a要设在光纤2a,2b,2c与底板1之间的间隔为Sh的位置上。
如果采用这种方法,由于光缆2的绝缘部6是在底板弯曲之前在平坦的状态下固定的,所以容易组装。[使光纤的前端部互相紧贴的方法的实施例]Δ
图21A-D所示,是在上述图1的结构中第1光缆2的前端部7或者第2光缆4的前端部9在底板1的安装面10上互相紧贴的第1个方法。以下一第1光缆的光纤2a,2b,2c为例加以说明。
首先如图21A所示,光纤2a,2b,2c的绝缘部6是设置在底板1上。光纤2a,2b,2c的前端部7在自由状态下接触底板1的安装面10(最好是采用图18-20所示上述任一种方法使其处于线接触的状态),使其绝缘部6处于保持位置23上加以保持。最后使每条光纤2a,2b,2c的前端部7的端面对齐,预先将前端部沿光轴方向仅只移动一个ΔS量。然后利用在光纤2a,2b,2c中的两侧位置上的光纤2a,2c的保持位置23和前端部7之间的一对压棒等一类的夹持件25进行夹持,使光纤2a,2b,2c之间的靠拢间隔变窄。在此状态下,如图21B所示,当光纤2a,2c没有邻接的光纤时,就对两者的前端施加了越过光缆中线交叉的翘曲量x1,x2,其结果是,如图21C所示,两侧光纤2a,2c的前端部7以一个长度为L1的程度上沿着与光缆中心线平行的方向紧贴在光纤2b上,从而产生了一个对光纤2b的推压力F1,F2。在此状态下,当两侧的光纤2a,2c的翘曲量x1,x2相等时,两侧的光纤2a,2c的翘曲线就沿着光缆中心线彼此对称,推压力F1,F2也彼此相同。在此状态下,夹持件25停止靠拢。如图21D所示,在保持位置23与前端部之间,全部光纤2a,2b,2c至少在一个部位处被固定在底板1上。在此状态下,为了保持上述的推压力F1,F2,固定部13a要设在邻接光纤的间隔为Sh的位置上。
图22A-D所示是使光纤2a,2b,2c的前端部7互相紧贴的第2个方法。
首先如图22A所示,每条光纤2a,2b,2c被设置在底板1上。光纤2a,2b,2c的前端部7在自由状态下接触底板1的安装面10(最好是使其处于线接触的状态),其绝缘部6在沿着轴的方向错开一个ΔS状态下处在保持位置23上加以保持。最后使每条光纤2a,2b,2c中的两侧位置上的光纤2a,2c的保持位置23沿着使前端部7互相接近的方向转动。在此状态下,如图22B中的虚线所示,在不存在邻接光纤的状态下,就对光纤2a,2c的前端施加了越过光缆中线交叉的转动量r1,r2,其结果是,如图22C中的实线所示,两侧光纤2a,2c的前端部7以一个长度为L2的程度上沿着与光缆中心线平行的方向产生了一个使光纤2b紧贴的推压力F1,F2。在此状态下,两侧光纤就停止转动,在保持位置23与前端部7之间,全部光纤2a,2b,2c至少在一个部位处被固定在底板1上。在此状态下,为了保持上述的推压力F1,F2,固定部13a要设在邻接光纤的间隔为Sw的位置上。
两侧光纤2a,2c也可以在按图22所示转动完毕后保持原样不动的状态下固定在底板1上。为了缩短横向的尺寸,按图22所示,将两侧光纤2a,2c的转回到平行于中间光纤2b的位置上与绝缘部6互相紧贴,可以在此状态下将绝缘部6固定在底板1上。
图23,24所示是使光纤2a,2b,2c的前端部7互相紧贴的第3,第4方法。
按照此法,在不论那种方法中,在两侧光纤2a,2b,2c的更外侧将用金属丝或者光纤制成的一对止挡部件21设置在与光纤2a,2b,2c平行的位置上。将该止挡部件21当作两侧光纤看待,分别采用与上述第1方法,第2方法同样的步骤进行的方法。如果采用这种方法,光纤2a,2b,2c之间,以及光纤2a,2b,2c与止挡部件21之间可以同时进行互相紧贴,安装简单。
不论是图18-29中的任何一种方法,或者是图21-24中的任何一种方法,只要是按先后顺序颠倒进行,都能够使光缆2的前端部7和底板1之间互相紧贴,并且使其本身互相紧贴。
采用以上所述的方法,在对光纤2a,2b,2c与底板1之间以及其本身之间进行互相紧贴的施工工程的过程中,由于光纤2a,2b,2c的前端部不接触任何其他地方,所以不必担心会附着异物或者会受到损伤。另外,也不用其他器材,就能够使光纤2a,2b,2c的前端部牢靠地紧贴在底板1上,或者是彼此互相紧贴。[使光纤的前端部紧贴底板并且彼此互相紧贴的装置]
图25所示,是使上述图1的结构中第1光缆2的前端部7或者第2光缆4的前端部9在底板1的安装面10上互相紧贴并且彼此之间互相紧贴所用的装置。
该装置是由底板31和压件32构成的。底板31是一块细长的板,在其端部的边沿上做出矩形的缺口33。该缺口33面对的光缆2的引出侧(图中的左方)的底板的上面是光缆2的绝缘部6的安装面34。安装面34沿横向伸展形成的一个突台35。光缆2的绝缘部6的端面顶在该突台35上,从而确定光缆2的位置。在绝缘部安装面34两侧形成两个凸耳36(从一侧所见的图示),以供安装对底板31两侧端面施压的压件32。上述缺口部33面对光缆2的前端面(图中右侧)稍远一点的底板的上面就是光缆2的安装面37。在该光缆安装面37的近旁,形成一个矩形开口38,以备用来排放后述流失的光缆2的第3固定部13c的粘接剂之用。
压件38是由保持部39、第1压件40、一对第2压件41构成的。保持件39是由上顶42和两侧的侧板42,43构成的倒U字形构件。为了使上述底板31卡在保持部39之间,其两侧的侧板42,43之间的间隔要大致和该底板31的宽度相同。在保持部39的侧板43上开出了装配开口44,用来装配上述底板上的凸耳。由此开出的装配口44的一端从侧板43开始,通过上顶42,然后下到另一端的侧板43,形成连续的细长窗口45。在保持部39达到上顶42下面的两侧凸设与侧板平行下垂的弹性凸片46。各个弹性凸片46和与其相对的侧板43之间的间隔要能以使其间的止挡部件21作夹持动作。止挡部件的宽度和直径要取大致相同的尺寸。另外,各个弹性图片2在上顶下方的尺寸要取与光缆2的绝缘部6的直径相同的尺寸。
第1压件40是从保持部39的上顶42面向第2光缆2外伸的弹性片47的前端形成的。从该第1压片40的两端再进一步向光缆2的前端的两个弹性舌片48外伸,该弹性舌片48的前端通过跨接片49互相连接。两个弹性舌片48,如图26所示,沿着与保持部39的上顶42及弹性片47的延长线以一个θ角度倾斜。
第2压件41是从保持部39的两个侧板43,43分别向光缆2的前端部延伸的弹性片50向外侧弯折形成的。
现对使用上述结构的装置使第1光缆2紧贴底板,并且彼此互相紧贴的程序作以下说明。
首先,如图25所示,将压装部件32的保持部39的两个弹性凸片46对在侧板43之间。握住一对止挡部件21的后端,使第2压装部41对准各个止挡部件21。然后,将前端按某一长度剥去绝缘层露出的光纤2A,2B,2C,2Z平行排齐,底板31的绝缘部防在安装面34上,使各绝缘部6的端面顶在底板31的突台31上。在此状态下,在光纤2A,2B,2C,2Z的顶端中,两侧光纤2A,2Z要比中间光纤2B,2C略微长出一点,所以要对芯线的长度预先进行调整。于是,在将光纤2保持不动的状态下,将压装部件32的保持部39罩在底板31的包皮部安装面上。于是,底板31上的突耳36就被扣进压装部件32的装配孔44中,如图27A,27B所示,以将压装部件32安装在底板31上。
在此状态下,光缆2的包皮部6已经被压在压装部件32的保持部39的顶部42下面,紧贴在底板31的包皮部安装面34上,除此以外,还受两侧的弹性凸片46沿横向移动的约制,彼此互相紧贴。各条光缆2在其前端7和保持部39之间受到来自第1压装部40向底板31施加的压力。同样,各个止挡部件21受到来自第1压装部40向底板31施加的压力。其结果是:光缆2的前端部7以及止挡部21的前端部,从前端起,在某一长度L1的线段上紧贴在底板31的光缆安装面37上。
然后,从压装部件32的第2压装部的外侧,利用工具夹持,如图27所示,产生向内侧的塑性变形。于是,止挡部件21受第2压装部41的压力的作用向内里翘曲,并且使与其相邻接的光缆2A,2Z及其内侧的光纤2B,2C顺次产生翘曲。其结果是:光纤2A,2B,2C,2Z从外侧起顺次翘曲,其间的间隔变窄,从前端起,在某一长度L2的线段上紧贴。
经过这样做,各光缆2及止挡部件21的前端部都紧贴在底板1上,而且彼此互相紧贴,并且如图27所示,最初在个光缆2的前端部7和保持部39之间的、相互之间还有间隔的部分51处,利用粘接剂将光缆2和止挡部件21固定在底板31上。接着,从压装部件32的保持部39的窗口45注入粘接剂,将各光缆2的绝缘部6连同止挡部件21一同固定在底板31上。再将光缆2及止挡部件21的前端部7用粘接剂互相粘在一起。此时,粘接剂沿着光缆2和止挡部件21的外周向底板31回流,由于面对固接部在底板31上做出了排放孔38,所以不会使前端部7从底板31的安装面上浮起,从而失去了紧贴性。
利用上述装置,能够使构成图1所示结构的光开关器器的第2光缆4的每条光纤4,4,4前端部紧贴在底板31的安装面37上,并切彼此之间互相紧贴。在此情况下不需要止挡部件21。[光连接器的实施例]
图28、29所示是连接第1光缆2和第2光缆4用的光连接器关。
该光连接器是由底板61和盖板62构成的。底板61是细长的矩形板,沿长边方向的侧壁部63形成的。各侧壁部63的高,如图30A所示,与光缆2、4的绝缘部6、8的直径大致相同。而两侧的侧壁部63、63之间的间隔,如图30B所示,则以绝缘部6、8的直径乘以根数的尺寸大致相同。在第1光缆2侧端部的近旁,为了使第1光缆2的绝缘部6的端面取齐,突出设置了一个沿横向延伸的突台64。在底板61的上面,突出设置了一对止挡部件65。该止挡部件65的高取在光纤直径的1/2以上。另外,互相面对的止挡部件65之间的间隔的尺寸,要使其与光纤直径乘以根数的尺寸大致相同。在各个侧壁63的内表面上,在光缆2一侧形成向内凸的第1施压部66,同样,在光缆1一侧形成向内凸的第2施压部67。该第1施压部66之间的间隔以及该第2施压部67之间的间隔要取在大于2上述止挡部件65的间隔。
盖板62是覆盖上述底板用的平坦板。在盖板的下面,沿着第1光缆2的一侧的横相延伸,形成第3施压部68,同样,沿着第2光缆4的一侧的横相延伸,形成第4施压部69。两者分别是在第1光缆2的前端部7和绝缘部6之间以及在第2光缆4的前端部9和绝缘部8之间形成的。还有,第3施压部68以及第4施压部69的突出高度要取在当用它来向光缆2、4施压时,使光缆2、4的前端部7、9与底板1的安装面70呈线接触的尺寸。
以下对于使用上述结构的底板61和盖板62形成的光连接器连接第1光缆2和第2光缆4的连接工程进行说明。
首先从前端按规定长度除去绝缘部6使光纤外露,将第1光缆2的前端部7排成一排,使绝缘部处于排齐状态,将光缆2的前端部7插入底板61的一对止挡部65中间,使绝缘部插在侧壁部63中间。此时,前端部7和绝缘部6之间的光缆2已经插在底板61的一对第1施压部66之间。于是第1光缆2的绝缘部的端面已经顶在底板61的突台64上,光缆2的端面对齐。在此之后,将第2光缆按和上述第1光缆同样的方式安装,使第2光缆4的端面和第1光缆2的端面接触,有的是仅隔很小的间隙彼此相对。
然后,将盖板62装在底板61上。由于位于盖板62下面的第3施压部68和第4施压部69分别向第1光缆和第2光缆4的绝缘部6和8以及前端部7和9施加压力,从而使第1光缆2和第2光缆4的前端部7和9紧贴在一对止挡部65之间的底板61的安装面70上,与此同时,彼此互相紧贴。其结果是:第1光缆2和第2光缆4的光轴达到高精度一致。
将底板61和盖板62用粘接剂粘牢,再用螺钉固定。另外为了防止第1光缆2和第2光缆4从光连接器中拔脱,如图28所示,在安装盖板62之前先在固定部71和72处施加粘接剂,将绝缘部6和8固定在底板61上;或者如图29所示,在安装盖板62之后,将从底板和盖板62处突出的部分73和74的绝缘部6和8用粘接剂固定在底板61和盖板62上。
在以上说明的光连接器中,仅只是将光缆2和4组装在底板61上,再盖上盖板62,工程简单,不需用其他特别的器材,还能够使光轴高精度一致。[光开关器的第1实施例]
图31所示是本发明的光开关器101的概略结构图。该光开关器101设有用塑料或金属作的外壳102,在该外壳102内配置底板块103。在该底板块103上面固定活动光纤104及固定光纤105。
上述活动光纤104的结构如图32所示。活动光纤104是由在芯线(也可以是芯线和包层)106的周围包着绝缘层107的光纤(单芯绝缘光纤)108a,108b,108c构成的多根并排排列的光缆的端部。具有绝缘部107的光缆108a,108b,108c可以使用任何一种。理想的品种可以列举UV芯线,尼龙芯线,扁带芯线。其中特别理想的是尼龙芯线,具有容易使用,有小型化的可能性的优点。当使用UV芯线时,由于光纤108a,108b,108c的间隔可以变小,芯线106的变形段111能够设计的短一些,活动光纤104能够大幅度小型化,缺点是,光纤108a,108b,108c却有难以处理的倾向。另外,在使用光缆绳时,由于绝缘部107的强度增大,在室外使用时虽然可以达到足够的强度,但是由于光纤的间隔加大,活动光纤104有大型化的趋势。活动光纤104所用的多条光纤108a,108b,108c至少要在一端剥掉绝缘部107,使形成活动光纤104必须的规定长度部分的芯线106外露。要将多根光纤108a,108b,108c前端部附近和绝缘部107前端部附近处于紧贴状态下并排排列,使各条芯线106的前端部附近在大致处于直线状紧贴状态下互相粘接一体化,形成芯线106直线状芯线群109;另外,各活动光纤104的绝缘部107的终端部也用样在直线状紧贴状态下粘接成线排110。除此以外,在芯线106的终端侧的直线状芯线群109和线排状线排部分110之间形成芯线106的变形段111。直线状芯线群109的宽度和线排部分110的宽度的尺寸差能以吸收芯线106的变形。当然,要想光信号不会从该变形段111中的芯线106向外泄漏,就要将芯线106在变形段中的弯曲作的平滑些。变形段的长度还要在筛选芯线106的弯曲部位承受的最大应力时,将其设定在筛选出的抗张应力以下,将其取在筛选时的抗张应力的1/2以下就很好,设定在1/4以下则特别好。这样做可以能够将处于芯线106的弯曲变形段111处光纤108a,108b,108c的破损概率大幅度降低。
但是,在活动光纤104处从各绝缘部107按线排配置的线排部分110外延的芯线106的前端部处形成由同轴芯线106排列成线排装的直线状线群109,与活动光纤104的前端处的线排部分110相比,形成的是极轻而又小型的直线状线群109。在该活动光纤104处,线排状的部分110已被固定,在变形段111处,由于芯线106变形,直线状线群109沿横向(与芯线106并排的方向)变位,由于在该变位部分处的直线状芯线只有是由芯线106形成的,所以直线状线群109就能够极轻又小型化,能够由小执行机构136将直线状芯线群109作高速移动。另外,由于结构简单而又不必要精密加工部件,所以能够使活动光纤104成为小型,轻量而又便宜的部件。
另外,由于芯线106终端的直线状线群109和绝缘部107终端的线排状部分110以及任何一条光纤108a,108b,108c都是沿并排的方向大致平行形成的,通过在线排状部分110处将活动光纤104固定在水平部位,就能够容易确定活动光纤的终端部的水平位置。
以下对上述直线状芯线群109中的芯线106的并排粘接方法,以及线排状部分110中的绝缘部107的并排固定方法。在直线状线群109中,芯线106在前端侧的第1固接部112和邻接变形段111中第2固接部113两个部位上将芯线106并排互相粘接。该固接部第1固接部112是具备能使多条芯线106保持排成一排对齐的功能;第2固接部113是具备能使在变形段产生的负荷不会传播到第1固接部112处的功能。
这就是说,在变形段111处于弯曲状态下,由于某一芯线因恢复原状产生的负荷,以及作用在活动光纤上的外力的影响,会起到破坏活动光纤104的前端直线状芯线群109的形状精度的作用,会降低直线状芯线群109长期形状精度,设置第2固接部113的目的就是用来吸收负荷,为了维持处于前端位置上的直线状芯线群109的形状,能够使作用在固接部112上的负荷和外力不起作用,能够使直线状芯线群109的形状精度长期保持稳定。由于第1固接部112是在对于直线状芯线群109不起作用的状态下形成的,所以就能够按照直线状芯线群109的前端部分的侧面作为确定目标位置的基准(后述的止挡部件),就能够以便宜的成本高精度地确定位置。
现在既可以将第1固接部112与第2固接部113连接起来形成一体,也可以按图32所示,将其分开单独形成分开的个体。当将固接部112和113形成一体的时候,就能够使直线状芯线群109小型化,而在将其分开的时候,在第1固接部112和第2固接部113之间的中间段受到外力时就能够产生柔性变形,从而能够使活动光纤104缓和地向其他部分传递、或使其产生应力,能够提高活动光纤的使用寿命。加工第1及第2固接部的时候虽然可以采用粘接,焊接,螺丝固定,配合等种种手段,将芯线196彼此结合在一起,但是特别好的还是采用粘接的方法。采用粘接法时高精度加工部件或成型部品,在芯线196结合时也不会因此而产生应力。所用的粘接剂,最好是用硬化时间短,长期稳定性高的粘接剂。最好是在定位时使用硬化时间特短的粘接剂,而在正式粘接时使用长期稳定性高的粘接剂(长期稳定性高的粘接剂的硬化时间一般都有变长的趋势)。这就是说,如图32及图33A、33B所示,最好是先在直线状芯线群109的两个部位使用粘接剂114a作定位粘接,而在粘接部位内侧分别使用长期稳定性高的粘接剂114b作正式粘接。具体的做法是,在定位粘接工程中,装上模板(图中未绘出),在前端对齐、沿横向紧贴的多条芯线106上涂布定位粘接剂114a,待定位粘接用的粘接剂硬化后,从固接好的芯线1206上进行拆下模板的脱模工程。在此工程中,最好是在模板接触芯线106的表面上使用与粘接剂之间有良好的脱模性的材料,例如,特氟隆,聚缩醛树脂,金属箔胶带等。金属箔胶带的表面粗糙度小,容易做成脱模性良好的表面,从硬度优越的理由来看,特别理想。在模板与芯线106的接触面上用的金属箔胶带,厚度在几100μm以下,最好是在550μm以下,特别理想的是在30μm以下,将拉长的金属箔的一面上涂布粘接剂制成的,金属箔可以采用铁箔胶带,铜箔胶带,铝箔胶带等。特别理想的是铝箔胶带。铁箔胶带在强度方面优于铝箔和铜箔,但是在薄箔化方面有困难的趋势。铜箔虽然容易薄箔化,但是强度不好,还会有和粘接剂产生化学反应的趋势。然后,在定位粘接的工程完毕后,再用同样的模板,或者不用模板,在已经经过定位的芯线106上涂布正式粘接用的粘接剂114b,使其硬化。
硬化时间短的粘接剂(定位用的粘接剂114a)可以列举紫外线硬化粘接剂,氰基丙烯酸酯系瞬时粘接剂等。紫外线硬化粘接剂对模板的脱模性优良,硬化定时容易控制,在这几方面。都很理想。另外,长期稳定性高的粘接剂(正式粘接用的粘接剂114b)可以列举环氧树脂系粘接剂,硅酮系粘接剂等。特别是环氧树脂系粘接剂在硬度、长期稳定性方面都很理想。除此以外,由此制成的一液性热硬化型环氧树脂粘接剂的适用期时间长,硬化时间容易控制,在这几方面都很理想。
然后,如果采用这样的办法将芯线106固接,由于将芯线106互相之间先行定位,定位用的粘接剂114a的硬化时间短,就能够防止确定直线状芯线群109的位置在前端段所用的粘接剂以及在变形段111出使用的粘接剂流出来。除此以外,采用定位用的粘接剂114a使直线状芯线群109处于定位状态下,再用正式固定用的粘接剂114b就能够将直线状芯线群109粘接,是直线状芯线群确实处于固定状态。这时,采用将正式粘接用的粘接剂114b涂布在定位用的粘接剂的内侧,可以防止正式固定用的粘接剂114从直线状芯线群109的前端段或者从变形段流出。除此以外,由于使用的正式固定用的粘接剂114b是用的长期稳定性高,活动光纤104的耐久性会有所提高。
在绝缘部107的终端部也同样采用粘接、焊接等固接方法将绝缘部107之间多个绝缘层固接部116互相粘接一体化。虽然不能认为在绝缘部107的终端部必须将绝缘部107的彼此之间一定要粘接在一起,但是,最好还是使将绝缘部107彼此之间处于固接状态,将绝缘部107处于集成一束状态的终端部加以固接则特别好。如果将绝缘部彼此之间固接在一起,构成活动光纤104的光纤108a,108b,108c的另一端纵然承受到外力,不会将负荷传递到前端的直线状芯线群109,能够维持高的动作精度,另外,活动光纤也便于处理。
还有,经过固接的各绝缘部107的终端位置不一定要使108a,108b,108c在轴方向上一致,理想的是使中间的一根光纤108b的终端要比它两侧外边附近的绝缘部107的终端相对地向外伸出一点。采取这样的做法,会使外侧附近的芯线106的变形量不会变大,能够使活动光纤104的变形段111短,能够使活动光纤104小型化。
另外,从绝缘部107的终端面突出的芯线106最好是在绝缘部的终端面处处于固定状态。例如,由于连接方面的原因,在形成活动光纤104形成的一侧,在对对面一侧光纤的端部在绝缘部上进行剥皮作业时,活动光纤104一侧的芯线上就会受到张力的作用,就会对活动光纤104的前端的直线状芯线群109造成形状精度降低的结果。例如,在采用尼龙芯线时,由于在绝缘部107和芯线106之间有时要填充缓冲材料,从而造成绝缘部107和芯线106之间结合不牢固的原因。为此,如图32的实施例所示,在芯线106突出部分的末端用粘接剂115将其固定在绝缘部107的终端面上。在此处所用的粘接剂可以列举紫外线硬化粘接剂,环氧树脂粘接剂,硅酮粘接剂等。采用这样的做法,在光纤108a,108b,108c的另一端进行绝缘部107的剥皮作业时就能够保持住直线状芯线群109的形状精度的高精度。还有,在活动光纤104的变形段111最大弯曲应力的作用位置虽然是在芯线106上的绝缘部107终端附近,但是由于芯线106末端业已固定,采用有弹性的粘接剂115就可以缓和作用在芯线106上的应力,从而提高变形段111的长期可靠性。
固定光纤105不仅有传送光信号的光纤(单芯绝缘光纤)117a,117b,117c,还有用来设定活动光纤104横向变位量的伪光纤118,而且伪光纤118是与传送光信号的光纤117a,117b,117c,的芯线106一体固定的。图34所示是固定光纤105的具体示例平面图。该固定光纤105与活动光纤104的结构大致相同,有绝缘部`107的排线状部分120与芯线106固接一体化的直线状芯线群119和芯线106的变形段121连在一起,固定光纤195与活动光纤104相比,还多一根芯线106(伪光纤118)。固定光纤105的直线状芯线群109的宽度与活动光纤104的直线状芯线群109的宽度相比,宽出一根芯线106的直径的宽度。伪光纤118是剥去绝缘层的光纤,最好是芯线,顶好是与构成固定光纤105的光纤117a,117b,117c同一批的光纤。如果采用光纤(伪光纤)来设定活动光纤的变位量,能够容易制成高精度、低价的定距部件,能够使部件的成本大幅度下降。另外,组装伪光纤118与固定光纤195的组装同时进行,不需要另设工程,在不增加制造工程的条件下就可以设定高精度的变位量。在实际的伪光纤的组装工程中。例如,要注意在使用比实际长度要长且有剩余的光纤作为伪光纤之用,在做完与光纤117a,117b,117c同样的固定光纤组装工程之后,从多余的、不作伪光纤118使用的不需要部分去掉。当然,由于固定光纤105不象活动光纤104那样要在变形段121中经过变形的直线状芯线群119进行变位,所以要比活动光纤的结构简单,但也差不多。例如,线排状部分120的固接部位可以只有一个。除此以外,直线状芯线群119的固接部位也只有一个,变形段的长度可以短一些,另外,在其他结构中,虽然固定光纤105与活动光纤104的光纤数(例如3根)相比,只多一根(例如4根),是由光纤117a,117b,117c构成的,但是,由于如上所述那样,要用伪光纤118,所以固定光纤的结构还能够简略一些。
以下再回到图31,对底板块103的结构进行说明。底板块103沿纵向的断面图如图35所示。底板块103备有:活动光纤104固定部122,固定光纤105固定部123以及面对活动光纤104的直线状芯线群109和固定光纤105的直线状芯线群119导向用的导向部124。对底板块的材料没有限制,最好使用玻璃材料,陶瓷材料,金属材料,塑料材料等。特别是陶瓷材料,由于其热膨胀系数与玻璃光学纤维的相近,作为用玻璃光纤做的活动光纤194滑动导向件使用时,由于是相同的同系材料,类似玻璃在玻璃之间互相滑动,磨耗少,在这方面是理想的/使用金属材料,热膨胀系数与玻璃相近,在容易加工的角度来看,铁系材料理想。使用塑料材料,热膨胀系数与玻璃比较接近,在耐环境性方面优越,环氧树脂系材料是理想的,特别是用环氧树脂粉末成型材料成型后,容易达到形状精度,在这方面是理想的。另外,使用做光纤的芯线106用的石英玻璃材料作底板块的材料时,达不到可以认为良好的程度。在此情况下,在用玻璃做的底板块103的表面上采用,例如,蒸镀等一类的方法与玻璃组成特异的硬质材料,例如,使其形成氟化镁等镀膜,在提高耐磨耗性方面来看是理想的。
在底板块103的一端的上方形成的固定光纤固定部123上面,形成宽度和固定光纤105的线排部分120的宽度相同的槽沟123a。该槽沟123a的底面做的与底板块103下缘大致平行。将固定光纤105的线排状的部分,如图36所示,装进槽沟里用粘接剂125固定,直线状芯线群119的前端在与导向部124的表面处于密接的状态下用粘接剂126固定。127是用来承受光纤105的固接部112膨胀的凹槽。固定光纤105的固定方法虽然不限于采用粘接法,但是,粘接法,特别是采用紫外线硬化粘接剂进行定位粘接后再用环氧树脂作正式粘接的方法还是理想的,具有作业性和长期稳定性优越的优点。固定至少要在两个部位进行。一个固定位,例如,要在上述直线状芯线群119的前端附近(特别是靠近直线状芯线群119前端至绝缘部107之间,不影响导向部124的部位)。这样做的优点是:在直线状芯线群119的芯线106和导向部124的表面之间灌入粘接剂126,借以防止在芯线106与导向部124之间产生间隙,防止使确定直线状芯线群119的前的位置精度的劣化,能够确定固定光纤1 05前端的精密位置。另一个固定点的位置,例如,设在上述固定光纤105的绝缘部107的附近。这样做的优点是:当构成固定光纤105的光纤117a,117b,117c的另一端受到外力的作用,使固定光纤105的前端受到负荷的影响时,能以防止确定直线状芯线群119前端位置精度的劣化,也不会因为光纤117a,117b,117c因受到外部的影响而使固定光纤105的前端位置的确定精度出现劣化。
在底板块103另一端的上方形成的固定光纤固定部122上面,形成宽度和活动光纤104的线排部分110的宽度相同的槽沟122a。该槽沟123a的底面做成与底板块103下缘呈倾斜角为θ的斜面。将活动光纤104的线排状的部分110,装进槽沟122a里,用粘接剂128固定,将直线状芯线群109的前端设置在与导向部124的表面处于密接的状态,如图36所示,直线状芯线群109的前端面在导向部124上出于和固定光纤105的直线状芯线119的端面相对的状态。127是用来承受光纤105的固接部112膨胀的凹槽。在此状态下,活动光纤104由活动光纤固定部122和导向部124两个点支持,使直线状芯线群109的前端部在导向部124处保持能够滑动的状态。因此,活动光纤104的线排部分110在倾斜θ角的状态下在活动光纤固定部122上,通过粘接方式固定,从而使活动光纤104产生翘曲,通过芯线106的弹性恢复力向直线状芯线群109的前端的导向部124施压,从而产生势能。由于直线状芯线群109的导向部124承受的势能利用弯曲芯线106的恢复力,不必再另外使用专用的赋予势能的器材就能使直线状芯线群109紧贴在导向部124的表面上。因此,除了能以使光开关器101的结构简化以外,在受到外力的作用而承受震动冲击是时,直线状芯线109仍能和导向部124保持紧贴状态,能够保持稳定动作。在此状态下,要将122a底面的θ角以及活动光纤固定部122的高度设定在能使变形段111处弯曲的芯线106的前端部与导向部124在大致平行的状态下保持紧贴的状态。为此,活动光纤104的直线状芯线群109的前端与紧贴固定在导向部124上的固定光纤105的直线状芯线群110的前端向向面对时,能够不存在高度方向上的角度误差。活动光纤104的固定方法与固定光纤105的情况相同,粘接法最好专一采用利用紫外线硬化粘接剂作定位粘接,再利用环氧树脂粘接剂作正式粘接并用的方法。在活动光纤固定部122上设有向导向部124的反方向尽头外伸的突出部130。突出部130除了支持活动光纤104的绝缘部107的一部分外,还利用粘接剂131将绝缘部107粘接在突出部130上。当活动光纤104的另一端受到外力的作用时,直线状芯线群109的前端由于受到负荷的作用,会使先端位置的确定精度出现劣化,为了防止出现这种情况,采用从外部将活动光纤包围起来的办法就可以防止直线状芯线群109的确定精度的劣化。
图32及34所示是涉及活动光纤104及固定光纤105和底板块130之间的关系的种种可能的变形例。在上述实施例中,在底板块的安装的前期阶段,绝缘部107互相粘接的线排部分110及120已经形成一体化,在安装到底板块上之前,先不要将绝缘部107互相粘接。要在将活动光纤的固定部122及固定光纤的固定部123的各个槽沟122a,123a中分别嵌入各自的绝缘部107,再将各自的绝缘部107互相粘接。也可以利用粘接剂将绝缘部107彼此之间以及与底板块103之间进行粘接。另外,活动侧及固定光纤的固定部122及123和底板块103互相作为单独的个体,固定光纤的固定部123预先和固定光纤105的线排状部分120进行粘接;活动光纤的固定部122预先和活动光纤的线排状部分110进行粘接;通过将固定光纤的固定部123粘接在底板块103上面,也就将固定光纤105安装在底板块103上;通过将活动光纤的固定部122粘接在底板块103上面,也就将活动光纤104固定在底板块103上。这样做也没有关系。
在导向部124上面,固定光纤105的直线状芯线群119的前端和活动光纤的直线状芯线群109互相面对,在固定光纤105的直线状芯线群119的两侧分别配置一对止挡部件132。在导向部124的上面活动光纤104的直线状芯线群109可能沿着横向变位,该直线状芯线群109沿横向进行变位时,直线状芯线群109的前端未粘接在粘接部112上的部分通过直接和止挡部件132接触,使直线状芯线群109的变位界限受到限制。此时,由于在活动光纤104与止挡部件132之间不存在任何中间部件,所以活动光纤104的直线状芯线群109的变位极限位置就由止挡部件132的安装位置规定,也就可能确定正确位置。
止挡部件132能够沿着底板块103横向调整位置,将固定止挡部件132上的螺钉133拧松后,将止挡部件沿着底板块103的横向移动,然后,就可以拧紧螺钉133重新固定。在确定止挡部件的位置时,要利用固定光纤105的直线状芯线群119前端附近没有粘接部112的部分的侧面。这就是说,在将固定光纤安装在底板块103上的时候,并将该直线状芯线群119在导向部124上的位置设定后,移动止挡部件132抵在直线状芯线群119的两侧,止挡部件132的间隔能够在固定光纤105的直线状芯线群119的宽度上正确而又容易调到一致。为此,活动光纤104的直线状芯线群109仅只能够移动光纤芯线106的一根芯线的宽度(直径)。用于确定止挡部件132抵在直线状芯线群109侧面上的位置的活动光纤104的直线群109要在与止挡部件132处于接触状态的固定光纤105的直线状芯线群119正确对准的状态下,方才能够在固定侧及活动光纤105,104的各个直线状芯线群119,109之间确定高精度的相对位置。
止挡部件132配有一根波纹管132a,它与芯线106接触的部分至少要有一个弯弧,最好有一个圆弧。当固定侧及活动光纤105,104的芯线106与止挡部件132接触的时候,为了防止由于止挡部件132的刃口在芯线106上产生应力集中,以免两条光纤105,104受损,要采用反复使用时耐久性高的物件。
另外,止挡部件132的材质最好使用硬度比形成芯线106的玻璃材料的硬度低的材料,使用有弹性的材料则更好,还有再好的就是使用阻尼材料。采用这样的材料,不仅能够防止接触止挡部件132的芯线196的破损,还能在切换直线状芯线群109的位置时改善当直线状芯线群109在规定位置上静止下来之前因受约束而钝化,从而能够进行高速切换动作。用作止挡部件132的具体材料,例如,可以列举铝等低硬度材料,橡胶等一类的材料。在改善维持确定精度和改善钝化方面,可以使用金属材料与橡胶材料交替层积的材料。另外,将采用金属材料制成的止挡部件用有弹性的粘接剂固定也能够取得同样的效果。
图37A所示是止挡部件132在固定侧及活动光纤105,104的前端附近的详细放大图。固定光纤105的直线状芯线群119与活动光纤104的直线状芯线群109的前端面相隔10-30μm缝隙彼此相对。在固定光纤105的直线状芯线群119的前端在更小的距离上设有止漏件134a。该止漏件134a大致与止挡部件132的一个侧面接触。另外,在活动光纤104的直线状芯线群109的前端在更小的距离上设有止漏件134b。该止漏件134b设在比止挡部件132的另一侧的更小距离处。在该一对止漏件134a,134b之间、两直线状芯线109、119之间的间隙部分填充的目的就是要保持折射率调整材料135。由于折射率调整材料135(例如硅油)是用来使光纤108a,198b,198c以及117a,117b,117c的芯线大致有相同的折射率用的。该止漏件是用来防止折射率调整材料利用毛细管现象从止挡部件之间外漏。采用这种方法,例如图37a,37b所示,使折射率调整材料135借助于表面张力保持在导向部124和止挡部件以及止漏件之间。为此无需另设其他密封机构,就能够在直线状芯线群109、119的前端之间充满折射率调整材料。而且,如图37b所示,由于在导向部124在背面没有其他器件,处于开放状态,活动光纤104的直线状芯线群109在导向部124的背面不用夹持材料,是一种不会防碍活动侧的直线状芯线群109的变位的结构。因此,由于在固定侧及活动光纤105,104的前端之间的芯线装填了相同折射率的折射率调整材料135,由一端光纤117a,117b,117c射出的光束在射入到对方光纤108a,198b,198c的时候,反射成分变少,能够提高光传递效率。
另外,在导向部124的下方,如图31所示,配置了执行机构136。可以采用电磁式执行机构或者压电式执行机构等小型执行机构作为执行机构136,特别是电磁式执行机构最为理想。执行机构动程的设定,要按照在活动光纤104直线状芯线群109两侧的止挡部件确实处于接触状态下大于活动光纤104的直线状芯线群109的变位量(就是等于芯线106直径的变位量)的条件设定。另外,直线状芯线群109不是由执行机构136直接驱动的,而是在止挡部件132接触活动光纤104的芯线106时不致使其承受过大负荷的状态下,通过缓冲机构驱动活动光纤104的直线状芯线群109的。在图31的实施例中,使用的是弯曲板簧状的弹簧部件137,弹簧部件137的底端固定在执行机构136上。另外,在向活动光纤104的直线状芯线群109传递执行机构的变位的弹簧部件137的前端处,设有做成字形或口字型的底座138。直线状芯线群109就装进做成 字形的底座部138的凹槽内,或者装进围成口字形的空间内。用来装设直线状芯线群109的底座部138要比直线状芯线群109的宽度略微大一点,借以形成可使直线状芯线群109在底座部分138之间有游动的余地。为此,在驱动活动光纤104的直线状芯线群109的时候,即使弹簧部件沿着直线状芯线群109的轴线方向作微小量的移动,就会向活动光纤104施加负荷,从而能够仅只传递横向变位。但是,在驱动执行机构时,通过弹簧部件137会使底座部138移动,通过底座部138会使直线状芯线群109沿横向变位。因此,弹簧部件137具有作为驱动力的传递机构和缓冲机构的双重功能。
弹簧部件137虽然可以使用金属或者塑制造,但是。在耐久性方面还是使用金属制的为好。至于缓冲机构,当然可以采用块状橡胶、或者是弹簧部件与橡胶的复合材料,都能取得同样的效果。另外,在采用电磁式执行机构时,当然可以采用通过端子139切换输入电流的方向、也可以采用切换输入电流的方法作为切换驱动方向的方法。
在上述固定光纤105中的一根光纤(例如是117c)和活动光纤中的一根光纤(例如是108a)之间,通过回归光传送通路140进行连接,将固定光纤105作为入射侧,将活动光纤104作为出射侧,将来自固定光纤105、向活动光纤108a入射的光信号通过回归光传送通路140返回固定侧的光纤117c,再由固定侧光纤117c向活动光纤104出射。该回归光传送通路140虽然,如图37A所示,是由回归环路光纤(普通光纤)构成的,但是也可以设置光衰减器。
以下根据图38a,38b对于本发明的光开关器101进行说明。
将光信号A由固定光纤105的光纤117a输入,光信号B由光纤117b输入,此时,通过执行机构136,沿着图38A中的箭头的方向驱动活动光纤104的直线状芯线群109。在此情况下,来自光纤117a出射的光信号A以及来自光纤117b出射的光信号B,通过间隙部分,向面对活动光纤104的光纤108b以及光纤108c入射,使光信号A由光纤108b输出,光信号B由光纤108c输出。
另外,通过执行机构136,沿着图38B中的箭头的方向驱动活动光纤104的直线状芯线群109。在此情况下,来自光纤117b出射的光信号B,通过间隙部分,向面对活动光纤104的光纤108b入射,使其原样不动地由光纤108b输出。反过来说,来自光纤117a出射的光信号A,通过间隙部分向活动光纤104的光纤108a入射,通过回归光通路140返回到固定光纤105的光纤117c,来自光纤117c出射的光信号B,再通过间隙部分向活动光纤104的光纤108c入射,再由光纤108c输出。
因此,通过执行机构136切换活动光纤104的直线状芯线群109的驱动方向,能够将输入端的光纤117a,117b输入的光信号A,B分别切换到导向输出端的光纤108b,108c,或者分别导向输出端的光纤108c,108b。
以下利用本发明的光开关器101说明活动光纤104的种种不同的实施例。虽然仅只是对活动光纤104的说明,并未对固定光纤另加说明,但是,只要在直线状芯线群109上附加任何一根伪光纤118,使其成为固定光纤就可以了。图39所示是活动光纤另一个实施例的概略图。该活动光纤的特征只点在于:各光纤108a,198b,198c的绝缘部107的终端彼此并不平行排齐。特别是,绝缘部107的端部最好是在处于放射状的状态下利用粘接剂一类的材料在绝缘部的粘接部116加以固定。通过这样的处理,将活动光纤104的变形段111的变形量缩小,由于变形段111缩短,使活动光纤的小型化能够实现。
图40所示是活动光纤又一个实施例的概略结构图。在所涉及的活动光纤104的多条光纤108a,198b,198c中至少在光纤108a,198b,198c中有一部分的绝缘部107的前端部141的一边被加工成斜面。另外,图41所示又是活动光纤的另一个实施例的概略结构图。图中,多条光纤108a,198b,198c中至少有一部分光纤108a,198b,198c的绝缘部107的前端被加工成像锥体状的圆锥形,如果采用做成这样的活动光纤104,就可以将互相邻接的光纤108a,198b,198c之间的绝缘部107的前端以更为密集的间隔固定。从而可以缩小在活动光纤104的变形段111中的光纤108a,198b,198c的芯线106的变形量,能使活动光纤更加小型化。
图42A,42B是活动光纤104的更一个另外的实施例的概略结构图,在图中涉及的活动光纤104中,在直线状芯线群109的粘接部112,113上涂布的粘接剂143的特征为:以芯线平行方向的中心面p-p为准,大致处于对称的形状。一般情况下,作为粘接剂使用的树脂的膨胀系数要比玻璃(芯线106)大的非常多。因此,形成直线状芯线部109的粘接部112,113所用的粘接剂143的厚度上下存在偏差,在加热时会使光纤108a,198b,198c平行方向的形状精度下降。针对这种情况,在使用粘接剂143形成以芯线平行方向的中心面p-p为准,大致处于对称形状的该实施例中,能够制成不论加热或冷却形状精度都能稳定的活动光纤104。
另外,如图43A,43B所示,形成活动光纤104的直线状芯线群109的粘接部112,113所用的粘接剂143形成以芯线106平行方向的中心面p-p为准,大致处于对称形状,能够制成不论加热或冷却形状精度都能稳定的活动光纤104。但是,在图42A,42B的实施例中,沿着相对于中心面垂直的另一中心面q-q虽然也处于对称状态,但在图43A,43B的实施例中却与中心面q-q呈非对称关系。在图43A,43B中,形成活动光纤104时,各光纤108a,198b,108c的芯线沿上下方向平行,采用从芯线106的上部开始涂布粘接剂的办法,能够形成以平行于芯线106的中心线p-p为准、呈大致对称形状的粘接部112,113。如果采用这种办法,虽然由于粘接剂的重量所致,产生下垂现象,结果如图43A,43B所示,粘接部112,113下方的厚度变厚,但是这种方法却能形成以芯线106平行方向的中心面p-p为准,大致处于对称形状的粘接部112,113。采用这种方法,虽然沿着与芯线106的平行方向呈垂直的q-q面呈非对称的形状,但是由于温度的变化使粘接部112,113产生的应力不会产生破坏芯线平行方向的形状精度的作用,能够制成不随温度变化形状精度稳定的活动光纤104。
图44A,44B所示是活动光纤104另一个其他的实施例的概略结构图。该活动光纤104是采用将平行的多根芯线106的绝缘部107整体成型的扁线状光纤144形成的。采用该活动光纤104,由于较比采用单根光纤的场合会使光纤的强度增加,使光纤的处理作业容易。另外,剥除绝缘部107、剥掉绝缘部之后对芯线106的表面清理工作以及芯线端面的切取工作可以一次进行,效率高。此后,在端面切取工程中,可以将芯线形成排线状的前端部切齐。切齐芯线106的方法,可以采用组锯同时切断的方法,或者采用会使光纤144的表面产生微小伤痕的劈开法形成端面。采用组锯锯断法,由于一次工程就能同时加工成光纤的端面,能够缩短工程时间,是个优点,利用劈开形成端面的方法,不需要大规模的工具,也是个优点,但是,由于采用劈开法能够使光纤144的端面的表面粗糙度小,是理想的方法。还有,在图44A,44B中,由于不需要采用粘接方法粘接绝缘部107等一类的粘接一体化的方法,具有能够缩短作业时间的效果。
图45所示是活动光纤104的再一个另一种实施例的概略结构图。在该活动光纤104中,在变形段111中为了确保106的预期形状,设有用于减轻造成处于变形段111中的芯线106起因的粘接部112,113处的负荷的矫正器145。矫正器如图46A,46B所示,设有通过芯线106用的沟道146A,146B。在沟道146的边沿上,形成具备能使芯线彼此之间的间隔变窄功能的沿面147以及具备能使业已做窄的芯线106的间隔扩宽功能的沿面148。能使芯线106的间隔变窄的功能使由于使处于变形段111中的芯线向横向扩宽,从而使矫正器145承受负荷,因而使粘接部112,113处承受的负荷进一步减低,其效果是:在苛刻的环境中,活动光纤104也能使用,能够维持直线状芯线群109前端的形状精度。使业已做窄的芯线106的间隔扩宽的功能,由于能整顿宽度业已做窄的芯线106的间隔,将宽度扩到恰到好处的间隔,其效果是:在组装活动光纤104时,能使直线状芯线群109的前端容易对齐。
图47所示是活动光纤104的再一个另一种实施例的概略结构图。该活动光纤的特征在于:处于变形段111中的光纤108a,198b,108c的绝缘部107未被全部剥掉。由于在容易产生内部应力的变形段中还残留绝缘部107,所以能够防止在容易产生应力集中的变形段中由于微小伤痕造成的芯线106的断裂,但是,在变形段111中留有绝缘部107的光纤108a,108c的芯线106从变形段向直线状芯线群109缓慢弯曲过渡,而中间的光纤108b在变形段111中的绝缘部107已被剥掉,处于变形段111中的光纤108a,198b,108c在彼此之间用粘接剂116a粘接一体化。
图48所示是活动光纤104的再一个另一种实施例的概略结构图。该活动光纤104中,用于将直线状芯线群109粘接一体化的粘接剂149中掺入磁性材料(强磁性体),最好是磁性材料粉末。于是活动光纤104就可能作为磁性执行机构的一部分使用,活动光纤就能够直接进行非接触驱动。
图49A,49B所示是使用本发明的光开关器101,活动光纤104与另一个驱动机构的动作示意图。此处所用的活动光纤与图48中说明的活动光纤相同,也作为磁力执行机构的一部分使用。在活动光纤104的前端的直线状芯线群109中使用掺入磁性材料的粘接剂涂布。直线状芯线群109配置在止挡部件132和电磁铁150之间。特别是在由铁芯151和线圈152构成的电磁铁150的端面要顶在粘接剂149上。接着,在直线状芯线群109处,在电磁铁断电的瞬间,直线状芯线群109迅速脱离电磁铁,顶在使止挡部件赋有势能的拉力弹簧上。于是,掺有磁性材料的粘接剂149和电磁铁150以及压力弹簧153构成了磁力执行机构。结果是,电源1与电磁铁159之间的开关156被接通,电磁铁150的线圈152通电,产生磁通量,如图49B所示,粘接剂149部分被电磁铁吸引,直线状芯线群109变位。活动光纤104整体被磁力执行机构154驱动。接着,开关156断开,电磁铁的磁通消失,如图49A所示,直线状芯线群109经过拉力弹簧拖拉,又回到原来的位置。
可是,在图49A,49B中,虽然是由止挡部件132接触粘接剂149的部分确定直线状芯线群109的位置,在直线状芯线群109上没有涂布粘接剂的部分却不能确定止挡部件的位置。另外,止挡部件132和对面一侧的位置却是由电磁铁150的铁芯151确定的。在电磁铁150上设有另一个止挡部件,也可以通过该止挡部件来做确定设在电磁铁一侧的直线状芯线群109的位置的工作。另外,在上述实施例中虽然在粘接剂中掺入磁性材料,也可以不涉及到粘接剂,可以采用真空镀敷的方法附着到直线状芯线群109上。
图50所示是采用本发明的光开关器101构成本发明的光LAN系统157的结构图。光LAN系统157是由环路光纤158和多个终端159a,159b,…构成的。终端159a,159b…通过光开关器101连接在环路光纤上。多个终端159a,159b…通过环路光纤互相发送和接受光信号。在各终端159a,159b…中设有将接受的光信号变换为电信号的接收部160和将电信号变换为光信号的发送部161。图中所示是串行连接。
在这样的光LAN系统157中,某一终端,例如,159d因发生故障不能发送光信号时,在环路光纤158中巡回的光信号在故障终端159d处停止,结果使光LAN系统必须绕过故障终端。本发明的光开关器101在这样的光LAN系统中使用时,要将输入端的光纤117b和输出端的光纤108b连接到任何一个环路光纤158上,可以将输入端的光纤117a连接在终端159a,159b…的发送部161上,将输出端的光纤108c连接在终端159a,159b…的接收部160上。在正常终端159a,159b,159c上的光开关器如果按照图38A的状态设定,正常终端159a,159b,159c…就能在环路光纤之间进行接受和发送工作。故障终端上的光开关器159d要按照图38B所示进行切换,光信号就绕过故障终端通过。
图51所示是本发明的另一实施例中的光开关器162的部分剖面平面图。在该实施例中,活动光纤是由单根光纤构成的。剥掉前端绝缘部107的芯线106就成为活动部分。另外,固定光纤105是将单芯光纤117的前端剥掉前端的绝缘部107的芯线106紧贴在伪光纤118上粘接固定的。因此,止挡部件132以固定光纤105的芯线106和伪光纤118为基准,借以确定与其侧面接触的位置。活动光纤104的芯线106的前端部的侧面根据与任何一个止挡部件132紧贴的状态来确定位置。
这样的活动光纤104和固定光纤105在未形成排线的单芯型的状态下,可以作为通断型的光开关器使用。这就是说,活动光纤104的芯线106向方向变位,其前端根据与面对固定光纤105的芯线106的止挡部件132的位置确定。活动光纤104与固定光纤105之间在处于光传送关系的状态下处于接通状态。反之,如图51所示,活动光纤104的芯线106向 方向变位时,其前端根据与伪光纤118和止挡部件132对面的位置确定,于是活动光纤104和固定光纤105处于非传送关系的状态下处于断开状态。[光开关器第2实施例]
图52~56所示是本发明的光开关器的第2实施例。该光开关器大体上是由光纤单元230、电磁铁单元210以及外壳260构成。
光纤230,如图60所示,是在底板231上相隔一对导板241、242将固定光纤243~245以及伪装用的固定光纤246(图60中无此图示)的铠装部246a进行组装。待活动光纤组装完毕后,如图61所示,将上述底板231沿着弯折部231a处折起,形成倾斜面231b。
上述底板231,如图60所示,是一块长条板材,上面形成一层磨察系数小的薄膜层,活动光纤247~249剥掉绝缘部之后的铠装部可以在上面灵活滑动。
上述薄膜层采用进金、银、钼或它们的合金;或者将合成树脂利用真空蒸镀、电镀、涂敷等方法形成。只是并不必须在底板231的全面上都设上述的薄膜层,只要在必要的部位上形成就可以了。
虽然并不一定必须要在底板231上设薄膜层。但是如有必要还是形成为好。如果设薄膜层,。其优点是:使活动光纤247、248、249在滑动时更加灵活,不但能提高动作特性,还可以使活动光纤247、248、24滑难以磨耗。延长使用寿命,
还有,在底板231上方端部有突出端部232外伸。除了形成各式各样的232外,在长条状的中心线上还设有切换用的贯通孔233、驱动用的贯通孔234、以及防止粘接剂流入的贯通孔235。
此外,在底板231上还设有向上伸出的、确定位置用的销钉236,237,以及确定导板用的销钉238。
导板241,242是有同一平面形状的薄板,上面设有位置确定孔241a,241b,以及242a,242b。还有,导板241,242,如图55所示,所面对的、在侧端面上形成的241c,242c,。为此,在组装固定光纤243~246的时候,有利于使铠装部243a~246a容易收缩。
另外,导板241,242所面对的前端角部做成圆角241d,242d。因此,活动光纤247,249的铠装部247a,249a在滑动移动时,碰到导板241,242的前端角部时,会有不致受到损伤或破损的有利之处。
此外,上述导板241,242,的厚度可以根据组装方法任意选择。最好是取在固定光纤243~246的铠装部243a,246a的半径尺寸以上。要使上述铠装部243a~246a不致从底板231上面上浮可以使侧端互相紧贴,从而可以取得高的组装精度。
固定光纤243~246隔着上述导板241,242与剥掉绝缘部的铠装部243a,246a,互相紧贴。于是,为了将其结合成一体化,并且也使底板粘接一体化。要用粘接剂形成结合部250~252以及粘接部257。另外,将铠装部243a~246a的前端部设在底板231的切换用的贯通孔上方的位置上。但是,固定光纤246要有伪光纤,其铠装部246a的尺寸要取在能使活动光纤247~249的铠装部247a~249a能够往复移动的距离上。
活动光纤247~249与上述固定光纤243~246相同,也要使剥掉绝缘部的铠装部247a~249a(图57及图58)互相紧贴,而且用粘接剂使其结合一体化。这就是说,活动光纤247~249的一部分要与结合部255,256以及粘接部258形成结合一体化,而且要与底板231粘接一体化。但是,铠装部247a~249a的自由端要有支持面,使其能够沿着底板231的上面自由地滑动移动。其前端面要能与固定光纤243~246的铠装部247a~249a的前端面彼此处于互相面对的状态。
以下根据图62及63对于在制造光纤单元230时所用的模具进行说明。这组模具是由在中间模块271的两侧配置导向模块272,272的承模,和在上述中间模块上组装的压模构成的。在上述承模270的中间模块271的中线上,如图63所示,有一个测厚量规273上突设置,在与中心线270a有一段距离的两侧之中,有一侧沿着中线270a设有一对确定位置用的突出的突头274,274;在另一侧沿着中线270a突出设置定位卡爪275以及固定卡爪276。该定位卡爪275和固定卡爪276都凭借自身的弹力外靠,利用调节螺钉277,278使中间模块271沿横向往复移动,就可能调节位置。另外,在中间模块271上面两端设有能够与从底板231外突的突出段232,232嵌接配合的承口271a,271a。
在导向模块272的上面设有平行的四条导向沟272a,272b,272c,272d,由此连通一个平面宽沟272e。在中间模块中组装底板231时,上述宽沟272e的前端部和底板231的突出段232之间不产生高差。
压模280如图62、65以及66所示,是在平面略长的方形框体281上组装了第1,第2,第3弹簧体283,284,285固定的框子。上述第1弹簧体283用来限制固定光纤243~246上下方向的位置;上述第2弹簧体284用来限制固定光纤247~249的横向位置,还有上述第3弹簧体285是用来限制活动光纤247~249的上下方向的位置的。为了说明上的方便,图62是沿压模280的中线剖面的图示。
框体281,如图66所示,在其下方埋设了永久磁铁282,通过磁力吸附中间模块271,使其处于固定状态。
第1弹簧体283,如图66所示,有一个由平面略呈正方形的薄板簧构成的框子,在其一边的下沿设有针状物283a,形成下压件283b,除此以外,在与其相对的另一边,有一个弹簧舌片283c向上述下压件283b一侧延伸。
上述弹簧舌片283c一直延伸到的下压件283b,从而防止插入的固定光纤243~246的铠装部243a~246a的上浮,其有利之处在于能以提高固定光纤243~246的组装性。
第2弹簧体284,如图62及64所示,是一件经过冲裁压制加工成型的弯曲体,在上面按规定间隔设有一对弹簧体284a,284a,形成一体化的部件。因此,由上述导向板284a,284a形成的锥体状的制导间隙284b中,活动光纤247~249的铠装部247a~249a经过收缩互相紧贴,对于横向位置加以约制。
第3弹簧体285,如图65所示,是由平面略长的方形框体状的薄板弹簧材料形成的部件,除了在短边的下沿设有针形物285a(图62形成下压件85b以外,在与其邻接长边之间跨越到中间位置上有短边外伸的弹簧舌片285c又指向上述下压部285b一端延伸。
上述弹簧舌片285c一直延伸到的下压件285b,从而防止插入的活动光纤247~249的铠装部247a~249a的上浮,其有利之处在于能以提高活动光纤243~246的组装性。
以下利用上述的一组模具。说明光纤单元的制造方法。
首先,按照图64所示,将底板231装在中间模块271上。将一对定位突头274,274设在图中未绘出的缺口部,靠在底板231一侧的边沿部上,将底板231的突出段部232,232嵌装在中间模块271的承口271a中定位,使厚度测规从底板231的切换贯通孔233中外伸。
然后,将设在中间模块上的调节螺钉拧松,移动固定卡爪276,从而将底板231上的定位销子274,274压紧固定。接着将上述底板231的定位销子236,237插进导向板241的定位孔241a,241b定位,再通过将上述底板231的定位销子238插进导向板242的定位孔242a定位,支持好导向板,使其能以自由转动。
将设在上述中间模块271上方的压模280的位置找准,使其被永久磁铁吸附在中间模块271上。将其固定后,一根一根地将每根活动光纤243~246滑动插进导向块272的导向沟272a~272c。
然后,如图67所示,将其铠装部243a~246a插进底板231以及压模280中的第1弹簧体283,第1弹簧体283的弹性黄舌283c防止铠装部243a~246a上浮,铠装部243a~246a沿着导向板241和242的喇叭口241a,242a收束。接着,用第1弹簧体283的下压部283b对上下方向的位置进行约制,使密封部243a~246a的前端抵在厚度测规273上。
接着,将调节螺钉277回拧,移动定位卡爪275的位置,压紧导向板242,将导向板242的定位销子238的支点回移,将密封部243a~246a下压,使其紧贴,对横向位置加以约制。但是,这并不限制导向板242的回动,却可以约制位置的平行移动。
在本实施例中,在一对导向板241,242中,回调导向板242时,虽然说明是对固定光纤243~246的横向位置加以约制,但并不以此为限,两个导向板241,242都可以回动或滑动。另外,也可以将一个导向板固定在底板231上。只是没有必要将导向板放在另外其他的底板上,最好是对底板231进行切削加工。另一方面。将活动光纤247~249分别插进导向块的导向沟272a,272b,272c中。利用第3弹簧体的弹性舌片285c防止密封部247a~249a上浮,利用第2弹簧体284a,通过284a形成导向缝隙284b,使上述密封部247~249向横向收束。
接着下压密封部247a~249a,利用第3弹簧体285约制其位置的上下方向,同时使3根密封部247a~249a互相紧贴,并使3根密封部247a~249a的前端抵在中间模块271的测厚量规273上(图68)。
还有,在本实施例中,虽然是对多根活动光纤247~249的组装的场合所做的说明,如果已经将多根活动光纤或者固定光纤预先结合成一体化之后也可以在底板231上进行组装。
接着,如图67所示,对于已经在底板231上定位的固定光纤243~246或者活动光纤247~249在所定的位置上利用注射器在所定的位置上能注入紫外线硬化型粘接剂涂布,如图61所示,形成结合部250,252,252以及253,254,255,256,同时在底板231上定位。但是,作为伪光纤使用的固定光纤246虽然是将其密封部246a的结合部2551,252连同其他的密封部243a~245a与底板231进行一体粘接,但是,绝缘部的绝缘部分不要粘接在底板231上。
然后,在上述结合部251,252之间,或者在结合部255外侧近旁涂布环氧树脂,形成粘接部257,258,使各光纤互相之间更加牢固地结合成一体化,同时也牢固地粘接到底板231上。
在通过上述结合部250~256将光纤互相结合一体化的同时,也将其粘接在底板231上。特别是由于在本实施例中底板231的突出段部232,232上将固定光纤243~245,247~249的绝缘部分加以分别粘接,所以在受到外力作用时不会向密封部传递应力,也不会折断。
另外,在本实施例中,固定光纤243~246,247~249的密封部243a~246a,247a~249a互相紧贴连接,又粘接到底板上,定位,高度或者间隙不会发生偏移现象,组装精度高。
再者,在本实施例中,形成结合部252,255之后,用环氧树脂形成粘接部257,258。因此,如果用粘接剂形成短时间固化的粘接部252,255,就可以在短时间内在底板上定位。另外,为了是上述粘接部257,258牢固粘接在底板231上,要防止环氧树脂通过毛细管现象向内里扩散。然而,由于结合部是在驱动用的贯穿孔234上方形成的,漏出的粘接剂不会将底板231和活动光纤247~249粘接在一起。
然而,由于防止粘接剂从结合部255流入用的贯通孔235向内里伸入,所以能够防止紫外线硬化型粘接剂或者环氧树脂粘接剂流入底板231和活动光纤247,248,249之间。特别是,由于结合部255成为活动光纤247~249的转动支点,转动稳定,活动光纤247~249不会因为应力的作用产生偏移,能够达到寿命长的光转播器。
在固定光纤243~246中,将固定光纤246的密封部246a切断,作为伪光纤使用后,从承模270和压模280中取出底板231。此时,固定光纤243~246的密封部243a~246a的前端面与活动光纤247~249的密封部247a~249a的前端面的距离就是上述塞规273的厚度尺寸。
在本实施例中,由于固定光纤246是在和固定光纤243~245同样装在底板231上之后又被切断作为伪光纤之用的,所以不需要制作伪光纤用的专用工具。要比最初专为组装伪光纤进行组装作业容易。
另外,如图57,58所示,由于光纤243~245的密封部243a~245a和伪光纤的密封部246a紧贴,导向板241和242之间的距离相同,所以其有利之处在于组装精度高,特别是平行度高。
还有,在上述实施例中,虽然是对固定光纤245外侧的一根光纤246作为伪光纤组装的场合所做的说明,但不必然以此为限,多根伪光纤用的光纤也能适用,另外,当然在固定光纤之间配置伪光纤也能适用。
然而,如图61所示,从上述底板231的折线部231翻折形成斜面231b。作为翻折底板的方法,例如,图70所示,通过压机290的第1承模291以及第2承模292在图中未示出的地方利用定位销或者弹簧等确定在翻折之前光纤230的底板231的位置。
另外,如图69所示,在承模291和承模292之间的空间290a配置CCD相机297,并在其正下方设置的切换贯通孔233的下面配置光源298。
还有,利用压机的保持用模型290,通过液压缸295驱动,使底板231的端部的一般一半翻折翘起。再由上述的CCD相机监控密封部243a~246a的前端面和密封部247a~249a之间的面对距离是否达到预期的距离。
然后,如果没有达到预期的距离,通过重新启动翻折用的模型,将其调整到预期的距离。调整作业完了之后,将光纤单元移出压机290以外。
如果采用本发明,在将底板231翻折时,由于放置的活动光纤247~249的密封部247a~249a翘起,上述密封部247a~249a的前端部在底板上面受压,处于承压状态。因此,密封部247a~249a的前端部处于不易上浮,除了能以提高上下方向的位置精度以外,还能易于确定其前端部的横向位置。
另外,如果采用本发明,固定光纤243~246以及活动光纤247~249的面对位置的调整和防止活动光纤247~249的前端部的上浮都可与底板的翻折作业都可同时进行,有利于提高生产性。
还有,如果采用本实施例,虽然是针对在平直的长条状的底板231上将光纤247~249固定、然后经过翻折、使光纤247~249产生翘曲所做的说明,但并不以此为限。也可以预先在翻折好的光纤固定在底板上,还可以在块状的材料开出斜面形成的底板上对光纤进行固定。
电磁铁单元。如图59所示,是先在铁心211上绕上线圈219,再组装上簧片220、永久磁铁以及第1、第2轭铁226,227,接上引线装成的。
除了在上述绕线圈219的铁心211的芯体212两端装上挡边213,214之外,还要穿过上述芯体212和挡边213,214沿中心线方向形成方形断面的贯通孔215。
在上述挡边213,214的上端面上分别形成以后所述的引线用的压入槽213a,214a,在其下方做成内藏成型式的接线端子215,216。
还有,除了在上述挡边213,214两个侧面上分别形成定位用的凹槽(挡边213凹侧定位用的凹部图中未示出)以外,还在该位置处的定位凹槽213b,214b上做出装配配合用的外凸的凸头213c,214c。另外,在挡边一端的侧面上有外凸的止挡头213d。
簧片220是用薄板形的磁性材料制成的,在其一端的位置上横向宽的部分220a形成装配孔221,在横向窄的部分220b(图54)的自由端部外伸的弹性长舌片222有略呈垂直状的外伸段端。而且在弹性长舌片222的下端沿横向分成两半,形成对分片223a,223b。对分片223a的前端部沿板厚的方向折弯,对分片223b做成能够夹持后述的光纤用的样子。
还有,上述弹性长舌片222在其横向窄的部分220b上也可以用另一件带状的磁性材料采用粘接的办法一体化,借以扩大断面面积,由于其磁阻小,所以磁效率高。
再者,上述弹性长舌片222也可以另用一片弹性薄板材后加在簧片220的前端部上形成。
第1轭铁226是用平面弯成略似L形的板状磁性材料做成的。上面具有用来装配上述铁心211的凸头(图中未绘出)用的装配孔226a和226b。另外,第2轭铁227平面弯成略似 形的板状磁性材料做成的,具有用来装配上述铁心211的凸头用的227a,227b。
以下对电磁铁单元210的装配方法加以说明。
首先,在上述铁心211的芯体212上绕成线圈219,将引线的接线端子215a(参照图59),216a(参照图56)的端子上分别挂上焊锡,再将接线端子的引线228,229用焊锡焊在端子上,然后将其压入挡边213,214的压入槽213a,214a装牢。
然后,在铁心211上所设的贯通孔215中插入簧片220,将其中的装配孔22 1装在挡边213的装配用的凸头213d上装牢(参照图54)。将挡边213组装在永久磁铁225上,簧片220的横向长的部分220a背面抵在永久磁铁225上。
接着,将平面略呈L形的第1轭铁226嵌入挡边213,214的定位用的凹部(挡边213的凹侧定位用的凹部图中未示出)。将该装配孔226a,226b装配在挡边213,214的装配用的装配凸头(图中未示出)中。将该装配孔227a,227b装到挡边213,214的装配用凸头213c,214c中。
然后,将上述装配用凸头213c,214c进行冷凿密或热凿密加工。将第1、第2轭铁226,227装在铁心211上固定。然后,如图54所示,将簧片220的横向长边部分220a经过永久磁铁225夹装在第1及第2轭铁226,227之间,将其一端固定,使其自由端可在磁极226a,227a之间交互接离。
在本实施例中,由于第1及第2轭铁226,227是直接夹持在铁心211上组装的,所以第1及第2轭铁226,227相互之间的组装精度要高。
另外,由于磁极226c,227c分别都是曲面,弹簧长舌片222的转动支点,磁极226c,227c要比短而平坦的磁极要高。从而使其到达活动光纤247~249的距离变长。因此,使弹性长舌片222的支持间隔更为加长,容易产生弹性变形。结果是簧片220虽然要产生整体过度动作,但是由于弹性长舌片222的变形而被吸收或缓和,其有利之处在于能够防止后述的活动光纤247,248,249所受外力作用的影响。
外壳是由略呈箱形的壳体本体261以及盖在壳体本体261上的上盖262构成的。
于是,如前所述,在制成的光纤单元230上装上上述电磁铁单元210。将簧片220的弹性长舌片222,223装进活动光纤247~249的结合部253和254之间的夹持部259夹好。然后,将其装入壳体本体261中。接着,将上盖262装上盖好。于是光转播器完成。263是安装外壳260用的贯通孔。
从而,在采用本实施例时,由簧片220下方向下外伸的弹性长舌片222的对分片223a,223b的下端部便被活动光纤247~249的夹持部259夹持住。于是,相对于底板231略呈垂直组装的弹性长舌片222就能够使活动光纤247~249沿着底板231的上表面滑动移动。
因此,如果采用本发明,由于簧片220活动光纤247~249并不是直接移动,而是通过弹性长舌片222移动,簧片220的过大的移动以及冲击力会被弹性长舌片222吸收、缓和。其结果是,活动光纤难以受到破损。
还有,弹性长舌片222容易产生弹性变形,由于活动光纤247~249容易组装在夹持部259中,组装性良好。
除此以外,由于弹性长舌片222是装在其正下方的驱动用贯通孔234中定位,所以活动光纤247~249的夹持部259能够被对分片223a,223b简单夹住,组装性良好。
因此,即便弹性长舌片222的移动会有过大,由于上述驱动用贯通孔234的开口边沿会受到弹性长舌片222的下端止挡位置的约制,所以能够防止活动光纤247~249的破损。提高耐久性。
再者,由于在底板231上设有驱动用的贯通孔234,每当粘合剂由其上方向活动光纤下滴形成结合部253,254时,不但能以防止漏出的粘合剂会将底板231和活动光纤粘接在一起,当对预先已经形成结合部253,254的活动光线247~249进行组装时,有利之处在于驱动用的贯通孔234不会挡住越过结合部253,254流失的粘合剂。但是,在设置驱动用的贯通孔的位置上,也可以形成简单的凹部。
以下对以上构成的光转播器的动作进行说明。但是,如图57及58所示,活动光纤249是通过旁路光纤249b与固定光纤243连接的。
而且,当电磁铁单元210未励磁时通过永久磁铁225的磁力的作用,簧片220的自由端被第1轭铁226的局部磁极226c吸附,永久磁铁225、第1轭铁226以及簧片220形成闭合磁路。
于是,被簧片220自由端所设弹性长舌片222的对分片223a,223b夹住的密封部247a~249a使导向板241被吸附,密封部243a,244a,245a与密封部247a,248a,249a彼此面对(图57)。
结果是,来自密封部244a,245a入射的光信号A,B使与其面对的密封部248a,249a受光。受光的密封部248a将接受的光信号A原样输出,而在密封部249a接受的光信号B则通过旁路密封部249b再行射出,密封部247a受光后输出。
此后,沿着消除上述永久磁铁225的磁通的方向向线圈201施加电压。,于是簧片220的自由端脱离第1轭铁226的磁极部226c,被吸引回到第2轭铁227的磁极部227c上。因此,如图58所示,对分片223a,223b夹持的活动光纤247~249的密封部247a~249a靠在导向板242上,使密封部244a,245a与密封部247a,248a彼此面对。
其结果是,来自密封部244a入射的光信号A,B分别使与其面对的密封部247a,248a受光输出。
于是,上述线圈213上的励磁消除,通过永久磁铁225的磁力使簧片220脱离磁极部226c,被吸引回到磁极部226c上。于是,被对分片223a,223b夹持的活动光纤247~249的密封部247a~249a靠在导向板241上,恢复到原来的状态。
在本实施例中,由于密封部243a~246a以及密封部247a~249a的前端部正对在切换用贯通孔233的正上方,密封部243a~249a的前端部的边沿不和底板接触,难以受到磨损。
另外,由于密封部243a~249a前端面和切换用贯通孔233的开口边沿彼此离开,密封部243a~249a和底板不发生摩檫檫,在两端都不会粘附磨耗粉末能够防止传递损失的增大。
还有,通过来自切换用贯通孔的透过光,能够利用CCD摄像机等进行确认,有利于使检查作业容易。
但是,虽然不一定要有贯通孔,也可以设有凹部,但是,有了贯通孔就能够利用厚度塞规等定位工具,提高组装精度。
在上述实施例中,是针对适用自复位型光转播器的场合所做的说明,通过设置一对永久磁铁,也可以适用于自保持型光传播器。
在上述实施例中,是针对适用于光传播器所做的说明,但不必以此为限。当然可以也适用于光开关器。
另外,虽然是针对使用电磁铁驱动的场合所做的说明,但不必以此为限,当然也可以使用其他驱动装置,例如,也可以使用压电驱动
而且也不一定要用一对光纤,也不一定要用多根,一根也可以,或者也可以一根和多根并用。
Claims (14)
1.一种光开关器,包括:
具有平面状的光纤安装面(10)的底板(1);
由多条光纤(2A,2B,2C,2Z)构成的固定光缆(2),所述固定光缆(2)的光纤相互紧贴;
由一个或多个光纤(4A,4B,4C)构成的活动光缆(4),活动光缆(4)中的光纤数小于固定光缆(2)中的光纤数,活动光缆(4)的端部(9)以微小的间隔面对固定光缆(2)的端部(7);
一对止挡部件(3),分别紧贴在构成所述固定光缆(2)的各个光纤中位于两侧的光纤(2B,2Z)的端部的外周面上;以及
驱动装置(5),使所述活动光缆(4)沿着与其光纤的光轴成直角方向作往复运动;其特征在于:
每个止挡部件(3)具有一个从所述固定光缆(2)的端部(7)的端面延伸的突出部(3A)并接近活动光缆(4)的端部,突出部(3A)限定活动光缆(4)的移动范围;以及
每个活动光缆(4)的光纤被弯曲,由此使得光缆(4)的光纤紧贴底板(1)。
2.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,构成固定光缆(2)或活动光缆(4)中至少任一个的各个光纤中至少包括一根伪光纤(2Z),其用作该光缆中的间隔光纤。
3.据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,
所述底板(1)有一个相对于其安装面(10)倾斜的倾斜部(12);以及
活动光纤被固定到所述倾斜部。
4.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,所述光开关器还包括固定到底板上的施压部件(32),用于保持固定光缆和活动光缆中的至少一个并将其压到底板上,所述施压部件(32)包括:
保持部(39),用于靠着底板(1)通过夹持来保持对应光缆;
第一施压部(40),沿着该光缆从保持部向该光缆的端部延伸,第一施压部将该光缆压到由保持部保持的部分和光纤端部之间,使得该光缆端部的外周面紧贴底板(1)的安装面;以及
第二施压部(41),沿着该光缆从保持部向该光缆的端部延伸,第二施压部将该光缆中位于两侧的光纤压到由保持部保持的部分和该光缆端部之间,使得该光缆端部的外周面相互紧贴。
5.根据权利要求4的光开关器,其特征在于,施压部件(32)设有防止弹脱的部件(49),其从第一施压部延伸并设置为从光纤的上方紧贴所述固定光缆的端部。
6.根据权利要求1的光开关器,其特征在于,在活动光缆(4)的端部和固定部(16A)之间设有粘接部(15A),在粘接部中构成活动光缆(4)的各个光纤(4A,4B,4C)相互粘接,在固定部中活动光缆(4)首先固定到底板(1),以及特征在于,底板具有面对粘接部的凹部(11)或孔洞。
7.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,设有固定部(16a),其中活动光缆首先用粘接剂固定到底板上,以及特征在于,所述固定部的近端处的底板具有向端侧延伸的凹部(11)或孔洞。
8.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,与固定光缆的端面和活动光缆的端面相对的区域相对的相对部处的底板具有包含该相对部大小以上的凹部或孔洞。
9.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,通过与所述活动光缆(4)配合的弹性部件(137)驱动装置(5)使活动光缆(4)往复移动。
10.根据权利要求9所述的光开关器,其特征在于,
弹性部件(17)被支持在相对于所述底板(1)的安装面(10)大致垂直的状态,其低端与活动光缆(4)配合;以及
所述驱动装置(5)使该弹性部件(17)沿着其厚度方向往复移动。
11.根据权利要求10所述的光开关器,其特征在于,所述驱动装置包括电磁单元(210)并被设计为通过该电磁单元的一对磁极使该弹性部件被吸引、分离而使得该弹性部件沿着其厚度方向往复移动。
12.根据权利要求11所述的光开关器,其特征在于,所述电磁单元的一对磁极中至少有一个是曲面。
13.根据权利要求1所述的光开关器,其特征在于,驱动装置包括磁场控制装置及在所述活动光纤中设置的磁性材料。
14.根据权利要求13所述的光开关器,其特征在于,所述磁性材料包含在整体粘接活动光纤的树脂材料中。
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Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20030219 |