CN111448499B - 光连接器及光连接构造 - Google Patents

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Abstract

以少量的部件个数就能够实现且构造也变得简单的光连接器具有：光纤，其包含玻璃纤维和将玻璃纤维覆盖的树脂包覆层；插芯，其在外侧具有凸缘，在内侧具有贯通孔，在贯通孔内对在光纤的一端部从树脂包覆层露出的玻璃纤维进行保持；插头架，其收容有插芯；以及弹性部件，其与凸缘抵接而对插芯施力。凸缘在外周具有平坦面，插头架具有引导面，该引导面构成为与凸缘的平坦面接触，将被弹性部件施力的插芯无法旋转地定位。如果使插芯与施力方向相反地移动，则平坦面和引导面的接触状态被解除，插芯相对于插头架成为浮置状态。

Description

光连接器及光连接构造
技术领域
在本申请中，基于2017年12月26日在日本申请的专利申请号2017－248782而要求优先权，该申请的内容通过引用而编入本发明。
本发明涉及光连接器及光连接构造，详细地说，涉及具有带凸缘的插芯、对插芯施力的弹性部件、和收容有插芯及弹性部件的插头架的光连接器及光连接构造。
背景技术
在通过互联网等信息通信的普及而带来的通信的高速化、信息量的增大的基础上，为了应对双向通信和大容量通信，光网络的构建正在发展。光连接器在数据中心的网络设备彼此的连接、对FTTH(Fiber To The Home)等的向住宅内接收装置的光纤进行连接时被使用。光连接器具有保持有光纤的插芯、对插芯进行收容的插头架。在插芯的外侧设置有凸缘，凸缘在光纤的光轴方向被施力。光连接器经由套筒而与其他光连接器耦合，各光纤的纤芯彼此光学地连接。
在对插头架施加了外力的情况下也要求维持纤芯彼此的光连接状态。因此，除了交接处以外，在“MU形多芯光纤连接器(MU形マルチコアファイバコネクタ)”、IEICE通信学会会议、B－13－9、2012年9月(非专利文献1)公开了下述连接器，该连接器使插芯、凸缘相对于插头架浮置，以使得对插头架(插头壳体)施加的外力不会波及至插芯、凸缘。
在非专利文献1中记载的光连接器在插芯和插头架之间具有奥尔德姆耦合机构。插芯相对于处在凸缘和插头架之间的耦合部件能够在与插芯中心轴垂直的一个方向(左右方向)进行移动，而且耦合部件相对于插头架能够在与插芯中心轴及上述一个方向垂直的方向(上下方向)进行移动。在该光连接器中，将凸缘分割为多个而在上下方向、左右方向使其移动，光连接器的部件个数变多，另外构造变得复杂，因此难以实现光连接器的制造成本的低廉化。另外，在非专利文献1所记载的光连接器中，只是将插芯浮置为使其在插头架内能够在与插芯中心轴垂直的方向进行移动，并未记载以使其在插芯中心轴的方向也能够移动、也能够旋转的方式进行浮置的内容。
发明内容
本发明所涉及的光连接器，其具有：光纤，其包含玻璃纤维和将玻璃纤维覆盖的树脂包覆层；插芯，其在外侧设置有凸缘，在内侧具有贯通孔，在贯通孔内对在光纤的一端部从树脂包覆层露出的玻璃纤维进行保持；插头架，其收容有插芯；以及弹性部件，其与凸缘抵接而对插芯向贯通孔的轴的方向前方施力，在该光连接器中，凸缘在外周具有平坦面，插头架具有引导面，该引导面构成为与凸缘的平坦面接触，将被弹性部件施力的插芯无法旋转地定位于规定位置，在相对于规定位置而使插芯向贯通孔的轴的方向后方移动的情况下，平坦面和引导面的接触状态被解除，插芯相对于插头架成为浮置状态。
在这里，“贯通孔的轴的方向前方”是指在插芯中保持的光纤的端部所处的方向，在插头架中是光纤的保持于插芯的端部所处的方向。另外，“贯通孔的轴的方向后方”是与上述方向相反的方向。
本发明所涉及的光连接构造具有本发明的光连接器、以及经由套筒与本发明的光连接器连结的连接对象物，该光连接构造将2根光纤光学地连接，在该光连接构造中，在将插芯插入套筒，相对于插头架的规定位置使插芯向贯通孔的轴的方向后方移动的情况下，平坦面和引导面的接触状态被解除。
附图说明
图1是本发明的一个方式所涉及的光连接器的外观斜视图。
图2是构成图1的光连接器的插芯的斜视图。
图3是构成图1的光连接器的插头架的一部分即前壳体的斜视图。
图4A是图3的前壳体的A－A线矢向剖视图。
图4B是图3的前壳体的B－B线矢向剖视图。
图4C是图3的前壳体的C－C线矢向剖视图。
图5是表示图1的光连接器的、将插芯向插头架收容前的状态的剖视图。
图6是与开缝套筒一起表示图1的光连接器的将插芯收容于插头架后的状态的剖视图。
图7是表示图1的光连接器经由开缝套筒与其他光连接器连接的状态的剖视图。
图8是用于对组装有束状光纤的插芯进行说明的概念图。
图9A是其他实施方式所涉及的插芯的斜视图。
图9B是其他实施方式所涉及的插芯的斜视图。
具体实施方式
以下，一边参照附图，一边对本发明所涉及的光连接器及光连接构造的实施方式进行说明。此外，下面以LC连接器的例子对光连接器进行说明。
图1是本发明的一个方式所涉及的光连接器1的外观斜视图。光连接器1具有收容了插芯10的插头架20，在插头架20的后端设置有对光纤F进行保护的保护罩34。
图2是插芯10的斜视图。插芯10具有插芯主体11。插芯主体11由与金属制的插芯相比能够抑制插芯的端面反射的氧化锆制成，是在内部具有贯通孔的圆筒形，且在贯通孔中保持从光纤F的前端部分的树脂包覆层露出的玻璃纤维。光纤F例如是具有多个纤芯的多芯光纤，从插芯主体11的后端13插入，前端面从前端12露出，以在绕插芯10的中心轴的规定的位置处配置有多个纤芯的状态固定于插芯10。下面，与插芯的贯通孔的轴平行地定义X轴，将光纤F的前端露出的方向设为正。此外，将贯通孔的方向也称为光纤F的光轴方向。
在插芯主体11的大致中央位置的外侧设置有例如金属制的凸缘14。凸缘14例如在剖面观察时为大致四边形状，具有构成凸缘14的外周面的上表面15、作为“平坦面”的下表面16、侧面17。上表面15和下表面16隔着光纤F的光轴而相对，是在图示的Z轴方向隔开规定距离而平行的平面。两侧面17配置于与上表面15和下表面16正交的方向，是在图示的Y轴方向隔开规定距离而平行的平面。此外，上表面15和侧面17的边界位置、下表面16和侧面17的边界位置进行了倒角。如果在上表面15附带有用于表示旋转位置的基准的标记(省略图示)，则能够将插芯10以正确的朝向插入至插头架20。
图3是插头架20的一部分即前壳体21的斜视图。前壳体21是沿X轴方向延伸的方筒状的树脂制，具有：后端开口24，其能够接受带凸缘14的插芯10；以及前端开口23，其使插芯主体11的前端12凸出。在前壳体21的外周面设置有具有挠性的卡锁臂22。
图4A、图4B、图4C分别是前壳体21的A－A线矢向剖视图、B－B线矢向剖视图、C－C线矢向剖视图。前壳体21在内部具有上表面25、下表面26、侧面27。上表面25和下表面26在图示的Z轴方向隔开规定距离而平行，两侧面27在图示的Y轴方向隔开规定距离而平行。
在前壳体21的上表面25设置有朝向X轴的正方向使内部空间逐渐地变窄的锥面28。在锥面28的开口23侧(前方侧)存在沿光轴方向延伸的平坦的嵌合面28a。在前壳体21的下表面26，在与锥面28相对的位置处存在引导面30a。引导面30a是设置于比下表面26高1个台阶的位置，沿光轴方向延伸的平面。如上所述，将前壳体21内的纵宽朝向前方逐渐地变短，因此容易将插芯10从前壳体21的后方插入。如果进一步使插芯10前进，则凸缘14的外周面和前壳体21的内周面之间的间隙变小，因此容易将插芯10定位于前壳体21。
此外，在前壳体21的侧面27也设置有朝向X轴的正方向使侧面27间的宽度逐渐地变窄的锥面30b。在前壳体21的下表面26，在引导面30a的开口24侧(后方侧)设置有朝向X轴的正方向逐渐地抬高的锥面30。这些点也对插芯10的插入容易度做出贡献。
另一方面，引导面30a的X轴方向的长度(在图4B中用L表示)比后面记述的连接器连接时的凸缘14向X轴方向的移动量短，引导面30a的后方(X轴的负方向)成为不与凸缘14卡合的间隙部29。而且，间隙部29是由上表面25、下表面26、侧面27构成的方筒状的内部空间，但从上表面25至下表面26为止的距离(图示的Z轴方向的长度)比凸缘14的厚度长。带凸缘14的插芯10在凸缘14处于间隙部29时能够浮置。
图5是表示将插芯10向插头架20收容前的状态的剖视图。插头架20在前壳体21的后方具有后壳体31。后壳体31例如为树脂制，具有能够将插芯10的后端部分、作为“弹性部件”的螺旋弹簧19收容的圆筒状的弹簧收容部33。螺旋弹簧19配置于插芯10的后方，与凸缘14的后端抵接而对插芯10向前方(X轴的正方向)施力。
在后壳体31的外周面设置有能够与卡锁臂22卡合的夹具32。将插芯10的后端部分及螺旋弹簧19收容于后壳体31，将插芯10的前端部分插入至前壳体21。使前壳体21和后壳体31对接，如果夹具32越上卡锁臂22，则前壳体21锁止于后壳体31。同时，凸缘14由于螺旋弹簧19的施加力而向前方被推压，凸缘14的下表面16沿前壳体21的锥面30向前方移动而越上前壳体21的引导面30a。通过凸缘14的下表面16和前壳体21的引导面30a的接触，凸缘14和前壳体21不能旋转地被保持，进行凸缘14和前壳体21的旋转方向的对位。
图6是与开缝套筒40一起表示将插芯10收容于插头架20后的状态的剖视图。凸缘14是其下表面16一边与引导面30a接触，一边沿前壳体21的锥面28、30b向前方移动，例如如果凸缘14的上表面15与前壳体21的嵌合面28a接触，则插芯10在其前端部分从前壳体21凸出的位置处被定位，在X轴、Y轴、Z轴的任意的方向上都无法移动，也无法进行绕光轴的旋转。
开缝套筒40具有与插芯10、10’的直径大致同等或者比插芯10、10’的直径稍小的内径。另外，开缝套筒40具有狭缝(省略图示)，能够将该狭缝扩开而增大内径。此外，开缝套筒40也可以内置于将相同种类或不同种类的连接器彼此连接的部件即适配器。
图7是表示光连接器1经由开缝套筒40而与其他光连接器连接的光连接构造的剖视图。光连接构造具有光连接器1和其他光连接器1’，使用开缝套筒40将光连接器1侧的光纤F和光连接器1’侧的光纤F’(省略图示)光学地连接。光纤F’也是具有多个纤芯的多芯光纤，以在绕插芯10’的中心轴的规定的位置处配置有多个纤芯的状态固定于插芯10’。光连接器1’没有用剖视图表示，但与光连接器1同样地构成，在插头架20’内具有保持有光纤F’的插芯10’、对插芯10’施力的弹性部件(省略图示)。
将插芯10从开缝套筒40的一端插入，将插芯10’从开缝套筒40的另一端插入，使插芯10侧的光纤F的端面和插芯10’侧的光纤F’的端面在开缝套筒40内进行面接触(也称为连接器连接)。如果开缝套筒40进入前壳体21内，插芯10向后方移动，则凸缘14对抗螺旋弹簧19的施加力而向后方移动，因此前壳体21的嵌合面28a和凸缘14的上表面15的接触状态被解除，在插芯10进一步向后方移动的情况下，前壳体21的引导面30a和凸缘14的下表面16的接触状态被解除。
而且，如果凸缘14到达间隙部29，则插芯10相对于前壳体21而成为浮置状态，成为在X轴、Y轴、Z轴的任意方向上都能够移动，也能够与光连接器1’侧的光纤F’一起进行绕光轴的旋转。
如上所述，在将光连接器1和作为连接对象物的光连接器1’进行连结之前(在使插芯10从前方向后方移动之前)，凸缘14的上表面15、下表面16和前壳体21的嵌合面28a、引导面30a成为接触状态，因此插芯10相对于前壳体21被定位，也防止旋转。由此，通过使插头架20与插头架20’相对，从而能够使光纤F所包含的多个纤芯的各个纤芯与光纤F’所包含的多个纤芯的各个纤芯准确地相对。
另一方面，在将光连接器1和光连接器1’连结后(在使插芯10向后方移动后：连接器连接时)，凸缘14的上表面15、下表面16和前壳体21的嵌合面28a、引导面30a的接触状态被解除，使插芯10相对于前壳体21浮置。在对前壳体21、后壳体31施加了外力的情况下外力也不会传递至插芯10，能够维持2根光纤F和光纤F’的光连接状态。
如上所述，仅通过凸缘14的上表面15、下表面16和前壳体21的嵌合面28a、引导面30a的设置就实现了定位状态和浮置状态，以少量的光连接器1的部件个数就能够实现，另外光连接器1的构造也变得简单。其结果，能够提供构造简单、容易维持光连接状态的光连接构造。
另外，在上述实施方式中，举出在凸缘14的下表面16和前壳体21的引导面30a接触的情况下，将凸缘14的上表面15及下表面16由前壳体21的嵌合面28a及引导面30a夹持的例子而进行了说明。在该情况下，能够通过锥面和引导面将凸缘容易地定位。但是，本发明并不限定于该例子，前壳体21的嵌合面28a也可以省略。具体地说，例如通过将锥面28设为更陡角度，从而也能够将凸缘14的上表面15及下表面16由前壳体21的锥面28和引导面30a夹持。
另外，本发明例如也能够应用于包含SC连接器、MU连接器在内的其他形式的光连接器。并且，本发明的光纤例如可以是单模光纤、偏振保持光纤或者束状光纤。这些光纤之中，多芯光纤、偏振保持光纤、束状光纤是在光学地连接时需要进行绕中心轴的旋转角度的调整的光纤。
偏振保持光纤(例如应力赋予型偏振保持光纤)的图示省略，但在纤芯的两侧配置有圆形的应力赋予部。在单模光纤存在具有正交的2个偏振面的传播模(偏振模)，但偏振保持光纤是在这2个偏振模间产生传输常数差，抑制从一个偏振模向另一个偏振模的耦合而提高了偏振保持能力的光纤。
束状光纤是为了与多芯光纤光学地连接，将多个单芯光纤集束而成的光纤。详细地说，准备对例如玻璃直径125μm的单芯光纤的前端进行化学蚀刻而细径化为例如玻璃直径45μm的光纤，如图8所示，将多根(例如7根)通过粘接剂汇集而插入至插芯10。在本例的情况下，能够配置为纤芯间的距离成为45μm。如上所述，除了单模光纤以外，在使用多芯光纤、偏振保持光纤、束状光纤的情况下也能够可靠地定位，因此能够降低连接损耗。
在上述实施方式中，举出为了容易制造而在剖面观察时为大致四边形状的凸缘14的例子而进行了说明。但是，本发明的凸缘也可以是在剖面观察时不为轴对称的形状，例如在剖面观察时为D字形、三角形、具有成为榫(Key)的凸起的形状。
图9A是在剖面观察时具有D字形状的凸缘14A的插芯的例子。凸缘14A具有平坦的下表面16和位于下表面16的上方的弯曲面15a。
图9B是具有带榫舌18的凸缘14B的插芯的例子。凸缘14B在与作为“平坦面”的下表面16不同的侧面17的前端部分具有榫舌18。榫舌18在与插芯的中心轴垂直的剖面中为大致四边形状。在本例的情况下，前壳体21具有与螺旋弹簧19所涉及的施力方向平行的榫槽，榫舌18在榫槽中滑动。
如上所述，如果将凸缘14设为在剖面观察时不是轴对称的形状，则即使不附带有用于表示旋转位置的基准的标记，也能够将插芯10以正确的朝向插入至插头架20，因此插芯10和插头架20的旋转方向的对位变得容易。
另外，对前壳体21具有锥面28、30b的例子进行了说明，但也可以是凸缘14在上表面15、下表面16、侧面17的光轴方向前方部分具有朝向该光轴方向前方而逐渐地变细的锥面。只要设为凸缘14的高度、宽度朝向前方而逐渐地变短，则容易将插芯10从插头架20的后方插入。如果使插芯10进一步前进，则凸缘14和插头架20之间的间隙变小，因此容易将插芯10定位于插头架20。如上所述在将凸缘14的前方设得细的情况下，前壳体可以与上述实施方式同样地设置锥面28、30b而将内部空间设得窄，也可以取代锥面28、30b而具有平坦的面。
应当认为本次公开的实施方式在所有方面都是例示，并不是限制性的内容。本发明的范围并不是上述的含义，而是由权利要求书表示，包含与权利要求书等同的含义以及范围内的全部变更。
标号的说明
1、1’…光连接器，10、10’…插芯，11…插芯主体，12…前端，13…后端，14…凸缘，15…上表面，15a…弯曲面，16…下表面，17…侧面，18…榫舌，19…螺旋弹簧，20、20’…插头架，21…前壳体，22…卡锁臂，23…前端开口，24…后端开口，25…上表面，26…下表面，27…侧面，28…锥面，28a…嵌合面，29…间隙部，30、30b…锥面，30a…引导面，31…后壳体，32…夹具，33…弹簧收容部，34…保护罩，40…开缝套筒。

Claims (11)

1.一种光连接器，其具有：
光纤，其包含玻璃纤维和将所述玻璃纤维覆盖的树脂包覆层；
插芯，其在外侧设置有凸缘，在内侧具有贯通孔，在所述贯通孔内对在所述光纤的一端部从所述树脂包覆层露出的所述玻璃纤维进行保持；
插头架，其收容有所述插芯；以及
弹性部件，其与所述凸缘抵接而对所述插芯向所述贯通孔的轴的方向前方施力，
在该光连接器中，
所述凸缘在外周具有平坦面，该平坦面是与所述贯通孔的轴平行的平面，
所述插头架具有引导面，该引导面是处于所述插头架的内周面的、与所述弹性部件所涉及的施力方向平行的平面，构成为与所述凸缘的平坦面接触，将被所述弹性部件施力的所述插芯无法旋转地定位于规定位置，
在所述插头架的内周面，在与所述引导面相对的位置具有朝向所述贯通孔的轴的方向前方使内部空间逐渐地变窄的锥面，
在相对于所述规定位置而使所述插芯向所述贯通孔的轴的方向后方移动的情况下，所述平坦面和所述引导面的接触状态被解除，所述插芯相对于所述插头架成为浮置状态。
2.根据权利要求1所述的光连接器，其中，
在所述规定位置而所述平坦面和所述引导面接触的情况下，所述凸缘由所述锥面和所述引导面夹持。
3.根据权利要求1所述的光连接器，其中，
所述平坦面处于所述凸缘的外周面，
所述凸缘在所述平坦面的所述贯通孔的轴的方向前方部分具有朝向该贯通孔的轴的方向前方而逐渐地变细的锥面。
4.根据权利要求2所述的光连接器，其中，
所述平坦面处于所述凸缘的外周面，
所述凸缘在所述平坦面的所述贯通孔的轴的方向前方部分具有朝向该贯通孔的轴的方向前方而逐渐地变细的锥面。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的光连接器，其中，
所述凸缘在剖面观察时为大致四边形状。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的光连接器，其中，
所述凸缘在剖面观察时不是轴对称。
7.根据权利要求6所述的光连接器，其中，
所述凸缘在剖面观察时为D字形状。
8.根据权利要求6所述的光连接器，其中，
所述凸缘在与所述平坦面不同的面具有榫舌，所述插头架在内周面具有榫槽，所述榫舌在该榫槽的内部滑动。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的光连接器，其中，
所述光纤为单模光纤、多芯光纤、偏振保持光纤、束状光纤的任意者。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的光连接器，其中，
所述插芯为氧化锆制。
11.一种光连接构造，其具有权利要求1至10中任一项所述的光连接器、以及经由套筒与所述光连接器连结的连接对象物，该光连接构造将2根所述光纤光学地连接，
在该光连接构造中，
在将所述插芯插入所述套筒，相对于所述插头架的所述规定位置使所述插芯向所述贯通孔的轴的方向后方移动的情况下，所述平坦面和所述引导面的接触状态被解除。
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