CN1125357C - 具有增强装配装置的光纤连接器 - Google Patents

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Abstract

一种光纤连接器组件，用于接纳光纤和减小横向偏移损失，它有一个套筒(15)，此套筒有一组周向布置的凸片(19)。套筒(15)和螺旋压缩弹簧(20)在多个可能的转动定向位置中的一个上接合在光缆附件体(25)内形成一组件(11)。插鞘(40)上的开孔(44)和轴向切口(42)接受光缆附件体(25)上的保持凸缘(35)。在FC连接器里，插鞘(40)上的一组锁扣壁(67)与一FC连接帽内的内部保持凸缘(71)可保持地接合在一起。通过轴向操作，套筒组件(11)和插鞘(40)一起和FC连接帽(60)装配在一起。

Description

具有增强装配装置的光纤连接器
技术领域
本发明涉及一种光纤连接器，更具体地说，涉及一种以改进装配为特征的光纤连接器。
背景技术
由于光纤芯的交叉和偏心性，光纤在系统内的排布经常会导致传输损失。这可能是由于光纤芯不在光纤的中心，光纤芯形状的不规则，或者是光纤连接器内光纤的非同轴性。传输损失的另一个原因是连接光纤时的非同轴性和侧向偏移。《光纤连接器嵌入损失改进方法》IECTC86/SC86B/WG4/IW ANO-1(1993)一文讨论了这一问题。为了解决这一问题，可以考虑应用直接测量方法和标准调节校正方法。直接测量方法使用昂贵且费时的精密仪器，建议采用标准调节连接器方法。
针对上述问题的连接器最先公开在授予Stephenson等人的美国专利5,212,752号中。连接器有一固定到光缆保持元件上的插装元件，一未连在一起的套筒组件保持于光缆保持元件和插装元件之间。插装元件与套筒组件装配上后，就可以确定光纤芯的偏心率。插装元件装配有一扣夹并以扣夹上的键来校正偏心率。这一装置是针对SC连接器的。
申请人亦了解下面的美国专利，这些专利都是针对光纤的偏心率及其校正的。
专利号         发明人
3,800,388      Barnes等
3,963,143      Sato
4,019,806      Fellows等
4,146,300      Kaiser
4,239,333      Dakss等
4,113,346      Jackson等
4,579,418      Parchet等
4,738,507      Palmquist
4,738,508      Palmquist
4,747,659      Takshasi
4,753,510      Sezerman
4,856,865      Lee
5,142,598      Tabone
5,146,525      Tabone
5,216,734      Grindersley
5,257,333      Nodfelt
5,282,259      Grois等
上述专利的数量表明，需要在技术上提供一种方法用于正确地校正光纤。尽管上述专利都是针对这一问题的，然而仍需要给光缆装以端头并提供一种在野外或工厂容易装配的，用于定向光纤芯以减小横向偏移损失的连接器。
为了获得规模生产效益，我们希望用于一种连接器的部件也适用于另一种连接器。因此，需要使SC连接器的优点同样适用于FC连接器，同时尽可能多地使用相同部件。这样，大多数连接器部件都是可互换的，提高了单一部件的生产量。
我们也希望减小单一部件生产的复杂性。已知的FC连接器有螺纹尾部将一套筒固定在插鞘内，并同时将插鞘和套筒固定在FC连接螺帽内。虽然螺纹啮合确保套筒和插鞘的固定，但装配过程中的旋转操作费时且经常是由人工完成的。轴向装配是更高效的人工操作且比旋转装配更适合于自动装配。因此，希望有一个以单一动作就可轴向装配的连接螺帽。
与非调节连接器相比，可调光纤连接器一般嵌入损失较低。因此所有连接器都可从可调节能力获益。磨角连接器的流行也表明了可调节的优点，一种可靠接触的斜角式套筒是在接装和调节后进行磨角的。磨光和调节操作可能会引起连接器部件的解体。因此需要一强化的分组件，能够承受磨光、调节和磨角操作。
发明内容
本发明提供了一种光纤连接器，可容易地轴向安装，并提供了一种可靠的校准光纤以减小横向偏移损失的方法。
本发明的一个目的是减小FC连接器生产的复杂性。
本发明的另一个目的是在SC连接器上使用大量相同的FC连接器的部件。
本发明的另一个目的是提供一种可调节FC连接器。
根据本发明的构想，此处公开一种光纤连接器，它包括一个套筒和一个接受套筒的接受元件(或插鞘)以及一个光缆附件体，光缆附件体将套筒固定在上述接受元件内，其特征在于：套筒具有一个突片，所述光缆附件体具有一个与突片配合的卡孔，以保持套筒和光缆附件体之间的接合以及防止在光缆附件体与接受元件接合之前套筒和光缆附件体之间的转动位移。套筒和光缆附件体配合可防止在与接受元件接合前两者之间的旋转位错。接受元件在一组有限的可能转动方向中的一个上可保持的接合光缆附件体。
根据本发明的构想，该光纤连接器还包括一含有接受于上述接受元件内的所述套筒的套筒组件和接受所述接受元件的一管状外壳，此外壳有一占其内表面一部分的内部保持凸缘，其中接受元件有一穿过接受元件的侧壁布置的保持开口，还有向外偏移的相对的悬臂式锁扣元件，锁扣元件在其外表面上有一个台肩和一个锁扣掣爪，二者之间形成一凹槽，所述锁扣掣爪位于锁扣元件的自由端，其中内部凸缘恰好置于凹槽之中。
本发明的一个特点是，套筒、弹簧、光缆保持元件可以作为一个整体进行操作，避免了在磨光、调节和最后安装过程中的解体。
本发明的一个特点是，插鞘包括一个锁扣元件，锁扣元件与FC连接帽上的保持凸缘配合。
本发明的一个特点是，根据本发明，SC连接器上组成套筒分组件的各个部件与FC连接器中的那些部件是相同的，因此可以相互替换。
本发明的一个特点是，套筒组件固定于插鞘内的许多固定的转动位置中的一个上。
本发明的一个优点是，套筒子组件与插鞘沿轴向与FC连接帽装配。
本发明的一个优点是，对各种连接器都可实现规模制造经济。
本发明的一个优点是，通过简单轴向操作就可进行FC连接器的装配，因此这种操作可使装配效率高并实现自动化。
本发明的一个优点是，光纤连接器可进行调节以减小横向偏移损失。
本发明的一个优点是，避免了套筒组件与插鞘之间的相对旋转运动。
本发明的上述目的以及其它目的通过结合附图阅读下面的专利说明书将会变的一目了然。
现在通过举例同时参照附图来描述本发明的一个实施方案。附图包括：
附图说明
图1是从插鞘向光纤保持元件方向看的本发明连接器组件的分解透视图；
图2是从光纤保持元件向插鞘看的本发明连接器组件的分解透视图；
图3是本发明连接器组件的透视图，示明连接在套筒组件上的光纤可旋转定向并可与插鞘连接；
图4是本发明连接器组件的剖面图，示明光纤附件体内的套筒和将此套筒插入插鞘内的状况；
图5是本发明插鞘、光纤附件体、压缩弹簧的剖面透视图，示明设置于其内的套筒、基部、突片；
图6是本发明插鞘透视剖面图，示明接纳于其内的套筒组件；
图7是本发明安装在一起的两个组件的透视图；
图8是一个透视图，示明本发明的一个替换实施例，该例将光缆附件体可保持地接合在插鞘内；
图9是一个透视图，示明本发明与具有螺纹接头的接受元件配合的状况；
图10是一个透视图，示明外壳与套筒组件连接于其上的插鞘的配合关系；
图12是已知的FC连接器的剖面图；
图13是在最终组装前的根据本发明构想的连接螺帽和插鞘的透视图；
图14是根据本发明构想的插鞘和与插鞘组合前的套筒组件的分解透视图；
图15是根据本发明构想的插鞘剖面图；
图16是根据本发明构想的装配在插鞘内的FC连接螺帽的剖面图；
图17是根据本发明构想的FC连接器的剖面图。
具体实施方式
参照图1-6，光纤连接器10有一个套筒组件11，此组件一端与带管状卡环12和光缆管帽13的光缆相连接，另一端与接受元件相连接。组件11包括一个套筒15，套筒15有一个与基部17相邻接的准直部分16，准直部分16和基部17沿轴向端部对端部相连接。纵向孔18沿轴向贯穿准直部分16和基部17延伸，光纤置于轴向孔18中。在准直部分16和基部17的大致连接处有一个增大部位，在这一部位上形成有一组间隔开的突片19，突片19围绕套筒15沿圆周形成并大体上与轴向垂直地向外伸展。最好是设置具有一中心孔21的螺旋压缩弹簧20，基部17放在压缩弹簧20的中心孔21内，这样螺旋压缩弹簧20就套在了基部17之上。
带压缩弹簧20的套筒15安装在光缆附件体25内，光缆附件体朝向套筒15的端部为26，另一反方向朝向卡环12和光缆管帽13的端部为27。端26和27之间沿轴线形成一轴向孔28，光缆附件体25有一组间隔分布的卡孔29，此卡孔位于光缆附件体25的第一端26，并且贯穿光缆附件体25延伸，与轴向孔28相连通。对应的一组间隔分布的轴向插槽30位于光缆附件体上，每一个插槽贯穿光缆附件体25延伸与轴向孔28相连通，具体地说，轴向插槽30设置在相应的一对卡孔29之间，从而一组相间的轴向插槽30和卡孔29位于光缆附件体25的第一端26。
套筒15与光缆附件体25通过如下方法配接在一起，将带螺旋压缩弹簧20的基部17插入光缆附件体25的第一端26中，从而使基部17设置在光缆附件体25的轴向孔28中。套筒15上的突片19卡入对应的位于光缆附件体25上的卡孔29和轴向插槽30中。当将套筒15插入光缆附件体25中时，每隔开一个的突片19被接纳于对应的轴向插槽30中，其余的交替开的突片19便与光缆附件体25轴向插槽之间的管壁32(导板)接合。当套筒15与光缆附件体25沿轴向移动时，套筒15上的每一个突片19上的导角33从光缆附件体25的轴向孔28向外偏压相应的管壁32，这使得套筒装置11被接纳于光缆附件体25之中。光缆附件体25的第一端26上有一个与突片19上导角33相配合的导角以便于管壁32的初始偏移。突片19恰好置于对应的卡孔29之中，偏开的管壁32恢复到未偏斜的状态。在这种情况下，由于压缩弹簧20的作用，套筒15保持在光缆附件体25之中。最好在套筒15上形成四个突片，每一个相互间隔90度分布，相应的在光缆附件体25上最好形成两个相互间隔180度的轴向插槽和两个卡孔29，每一个卡孔与轴向插槽30间隔90度。
基部17上轴向孔18部分的直径最好大于准直部分16上轴向孔18的直径。光纤安装在准直部分16的孔中，这样，光纤与涂层一起置于基部17内，也可将粘结剂放入基部17的孔中用于将光纤保持在理想的位置。另外，光缆可被机械的连接在套筒15上。
由套筒15、螺旋压缩弹簧20、以及光缆附件体25构成的组件11可作为一个单一元件处理，它可作为一个元件在工厂组装和运输，或者以分离部件的形式供应，在连接到光缆之上前组装。组件11易于装配，成本低，确保了本发明的营销优势。在准直部分16端部的远离光纤附件体25的光纤可用传统的方法完成装配，包括切开、磨光或热抛光。接装在光缆上的组件11可与另一个接装好的、具有已知偏心率和角度定向的光纤芯的光缆连接器进行对接测试，通过这样一种测试步骤，可查明光纤芯的优选定向，每一元件都被单独测试定向，或者彼此之间相对定向。为了最有效降低横向损失，最好是，各组件和包括在其内的光纤相对于一对称线或锁合特征定向于或者0度或者180度的象限内。
一组间隔分布的保持凸缘35位于光纤附件体第一端26与第二端27的大致中间位置，保持凸缘36从光缆附件体25向外延伸，大致上垂直光缆附件体25的纵向轴，最好是有四个保持凸缘35，径向相对地成对起作用，每一对与另外的对大体成直角。
组件11的光缆附件体25通过保持凸缘35与接受元件相连接，接受元件的一种形式是插鞘40，此插鞘40有一在其内形成的纵向通道54，且还有一个具有一组间隔分布的纵向切口42的第一端。纵向切口42与纵向通道54相连通，插鞘40之纵向切口42之间的壁为弹性管壁43，从而一组交替的切口42和管壁43位于插鞘40的第一端，每一个管壁43有一开孔44，开孔44与插鞘40的纵向通道54相连通，组件11插入插鞘40，从而凸缘35使相应的弹性管壁43偏移，并且相应凸缘35正好卡入相应弹性壁43上的相应开孔44中，弹性壁43恢复原状，锁定各个凸缘35，从而把组件11的光缆附件体25与插鞘40相连接。同时插鞘40第一端41的各个纵向切口42都接纳一个对应的保持凸缘35。在本发明中，组件11的套筒15部分被设置在光缆附件体25和插鞘40之间，并且没有与插鞘40直接相连接的装置。光缆附件体25上凸缘35与插鞘40上开孔44的连接是旋转连接，因为两者之间可以在圆周上旋转定向，这样，任何所需的保持凸缘35可以与任何所需的开孔44相连接，以相邻的保持凸缘35相对于一个选定切口42的相应定向和旋转来确定一个象限(图3)。这种旋转定向连接允许光纤芯被定向入选定的象限中。在一个优选实施例中，光缆附件体25有四个凸缘35，插鞘40有两个径向相对的管壁43和位于管壁43间的两个径向相对的切口42，因而，相对插鞘40，光缆附件体25和装有光纤芯的套筒15可以定向入四个象限中的选定一个，每一个象限与相邻象限大约成90度角。
在另一个实施例中(图8)，光缆附件体25上制有凸肩45和多边形凸出部46。接受元件(或插鞘)40有一个第一端41，此第一端有一个相应的多边形开口47，此开口与接受元件40的纵向通道相连通，接受元件40紧邻多边形开口47的管壁上形成有至少一个，最好是两个或更多的弹性锁扣装置48。组件11插入接受元件40的纵向孔中，锁扣装置48与光纤附件体25上的作为扣合面的凸肩45接合，将组件11保持在接受元件40上。接受元件40上的多边形开口47与光纤附件体25上的多边形凸出部配合，防止组件11和接受元件40之间发生旋转运动。在接合连接前，通过旋转各个部件可以对准接受元件40和组件11。在这种情况下，使多边形凸出部46各边与接受元件40上多边形开口47的各边相对应可选择许多旋转定向方向。这样，通过相对于接受元件40选择性地旋转组件11可使横向偏移损失降低。多边形最好是四边形但是可用其它多边形状。
连接和旋转的目的是用于减小横向偏移损失，组件11的光缆附件体25可与不同类型的接受元件定向并连接，例如带螺纹连接的插鞘(图9)，或印刷电路板连接器(图10)。
为进一步限制组件11中的套筒15发生旋转，一组键槽49靠近准直部分16和基部17的连接处沿周向形成于套筒15上。插鞘40中形成有至少一个，最好是一组对应的键50，当将组件11插入插鞘40中时，键槽49和键50一一对应配合，键50和键槽49象上述的那样分布在象限内，当组件11旋转插入插鞘40时，键50恰好置于对应的键槽49之中。
为了进一步方便达到所希望的定向以减小横向偏移损失，在接受元件(如插鞘40)外部设置一外壳51，此外壳有一定向键52形成于其上(图11)，此定向键用作组件11相对于接受元件旋转和定向的参考。
光缆附件体25可由塑料或金属制成，可用注塑、压铸或螺纹切削的方法制造，特别地，准直部分16是陶瓷制品，但也可由聚合物或金属制造。
为了对光缆53提供机械保护，外露的光缆加固元件分布于光缆附件体25的压花末端27上，卡环12卡箍在光缆附件体25和光缆53的包皮四周，将光缆附件体25和光缆53连接在一起，光缆管帽13滑过卡环12，从光缆附件体25向外延伸。
减小横向偏移损失的装配光缆连接器的方法是，把基部17插入压缩弹簧的中心孔21中，带压缩弹簧的套筒15插入光缆附件体25的轴向孔28中。套筒组件15上的一组突片19与对应的光缆附件体25上的一组卡孔29相对应卡接。将光纤插入基部17和准直部分16的轴向孔18中。可用机械或粘结方法将光纤固定在套筒15内。通过切削和磨光来装好准直部分一端的光纤，这些部件构成组件11，即本发明的基础，可测试其偏心率。卡环12及管帽13连接在光缆附件体25的第二端以固定光缆53。
基础组件11连接在象插鞘40这样的接受元件上。光缆附件体25上的保持凸缘35可旋转卡入插鞘40的开孔44中。在本发明的另一个实施例中，组件11相对插鞘40可选择性地旋转，各个部件与插鞘40上的锁扣元件48相接合，而元件48又接合光缆附件体上的台肩。插鞘40上的矩形开口47与光缆附件25上的矩形凸出部46配合，组件11相对插鞘40定向以减小横向偏移损失。
插鞘40上还可设置一个外壳51，此外壳有一个定向键52辅助组件11的定向，以减小横向偏移损失。本发明的这一装置可用于各式各样的连接器，不只限于SC连接器。
具体参照图13-17，本发明FC连接器实施例包括一个插鞘40，此插鞘锁扣到FC连接帽60上，插鞘40大体上是一圆柱形的，有前部60和后部61两部分，前部61的外直径小于后部62的外直径，与传统的FC连接器一样有一个定向键。据本发明构想，象SC实施例那样，FC连接器插鞘40的实施例有一些开孔44和轴向切口42，与套筒组件11上的凸缘35可保持地接合在一起。另外，FC连接器的插鞘40有两个相对的锁扣元件63，每个锁扣元件63包括一个台肩64和一个锁扣掣爪65，两者之间形成一个凹槽66。每一个锁扣元件63有一个确定一对独立的悬臂式锁扣壁67的轴向薄壁，每一个锁扣壁67上有一个锁扣掣爪65，此锁扣掣爪包括一个锁合表面68和一个锁扣台肩69。相配的FC连接器螺帽60有一个传统连接器那样的螺纹匹配部分70，FC连接帽有一个环状厚度增加区使连接螺帽形成一个内径减小区，称为内部保持凸缘71，内部保持凸缘71的宽度小于凹槽的宽度。
根据本发明，可调或不可调FC连接器的装配包括首先将应力消除管帽13，卡环12以及连接帽60穿到未端接的光缆上，根据上述，将套筒15，弹簧20和光缆附件体25装配为组件11，光缆剥皮后端接到套筒组件11上，装好的套筒组件11可以作为一个整体被操作和定向，为调节做一些必要的测量。由于套筒15和含有压缩弹簧的光缆附件体25的可保持接合，套筒组件11在类似操作期间可有效地避免解体。当确定正确的定向后，将插鞘40尾部62装到套筒组件11的配合端上，套筒11以固定的旋转方向插入插鞘40中，保持凸缘35卡入开孔44中，突片19卡入纵向切口42中，当套筒11卡入插鞘40内后，键50和键槽49完全配合，防止套筒15和插鞘40之间的相对旋转。插鞘40与套筒11牢固地卡合在一起，可作为一个整体来操作。连接帽60的配合端70穿过插鞘40的尾部62。当锁合面68与保持凸缘71接合在一起时，锁扣壁67向内偏移，允许锁扣掣爪65通过保持凸缘71。当锁扣台肩69释放开保持凸缘71时，锁扣壁恢复为未偏移状态，这样保持凸缘71正好置于凹槽66之中，保持台肩64和锁扣台肩69与保持凸缘71的相对棱相互作用阻止插鞘40从FC连接帽上脱离下来，并将插鞘40和可调节套筒组件11固定在一起。
根据本发明，预组装非调节FC连接器的装配包括装配套筒组件11，将插鞘40装配到套筒组件11上，将FC连接螺帽60的匹配端70与装配到套筒组件11上的插鞘40的尾部62并且接着是前部61相连接，直到保持凸缘71置入凹槽66之内。非调节预装实施例的一个优点是套筒11可保持地与插鞘40卡合在一起，插鞘40可保持地与连接帽60接合在一起。中间安装过程中各零件的可保持接合减少了在制造和组装过程中的意外解体的可能性。
很明显，可能有许多与本发明基本思想一致的改进型。因此，可以理解，对后附权利要求范围内的熟练技术人员来说，除上述的具体实施例之外，还可以以其它方式实施本发明。

Claims (6)

1.一种光纤连接器，它包括一个套筒(15)，一个接受所述套筒(15)的接受元件(40)，和一个光缆附件体(25)，此光缆附件体将套筒(15)固定在上述接受元件(40)内，其特征在于：
所述套筒(15)具有一个突片(19)，所述光缆附件体(25)具有一个卡孔(29)，该卡孔与所述突片(19)配合，以保持所述套筒和所述光缆附件体之间的接合，以及防止在光缆附件体(25)与上述接受元件(40)接合之前所述套筒和所述光缆附件体之间的转动位移。
2.如权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，所述的接受元件(40)在多个转动定向位置中的一个上轴向地和可保持地接合所述光缆附件体(25)。
3.如权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，光缆附件体(25)有一轴向穿孔，并且还包括具有一中心孔(21)的螺旋压缩弹簧(20)，所述套筒接受于螺旋压缩弹簧(20)之中心孔(21)内，带所述压缩弹簧(21)的所述套筒(15)可保持地接合在光缆附件体(25)的轴向孔内。
4.如权利要求1-3之一所述的光纤连接器，其特征在于，包括一个含有接受于上述接受元件(40)内的所述套筒(15)的套筒组件(11)，和接受所述接受元件(40)的一管状外壳(60)，此外壳有一占其内表面一部分的内部保持凸缘(71)，其中还包括：
所述接受元件(40)有一穿过所述接受元件(40)的侧壁布置的保持开口(44)，还有向外偏移的相对的悬臂式锁扣元件(63)，所述锁扣元件(63)在其外表面上有一个台肩(64)和一个锁扣掣爪(65)，二者之间形成一凹槽(66)，所述锁扣掣爪(65)位于锁扣元件(63)的自由端，其中所述内部凸缘(71)恰好置于凹槽(66)之中。
5.如权利要求4所述的光纤连接器，其特征在于，所述接受元件(40)至少有两个所述的相对布置的保持开口(44)，所述的光缆附件体(25)还包括至少两个接受于所述开口(44)中的相对布置的保持凸缘(35)。
6.如权利要求4所述的光纤连接器，其特征在于，每一个所述的锁扣元件(63)包括相独立的悬臂式锁扣壁(67)，每一个锁扣壁(67)上有所述的锁扣掣爪(65)，在所述的相应锁扣掣爪(65)和台肩(64)之间形成一对应的凹槽(66)，所述的内部保持凸缘(71)被置于每个所述的对应凹槽(66)中。
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