CN116670551A - 具有紧凑型拼接分叉外壳的多芯拼接保护器 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及使用矮型多芯拼接保护器和紧凑型拼接分叉外壳来保护多根光纤的拼接件。本公开内容还涉及光纤电缆组件内的最佳纤维布设图案。

Description

具有紧凑型拼接分叉外壳的多芯拼接保护器
优先权申请
本申请要求于2020年11月24日提交的美国临时申请号63/117,845的优先权权益，所述申请的内容不足为凭并且全文以引用方式并入本文。
技术领域
本公开内容整体涉及并入多个熔接件的光纤拼接保护器和光纤电缆组件，以及紧凑型拼接(splice-on)分叉外壳。
背景技术
光纤可用于广泛多种应用，包括用于语音、视频和数据传输的电信行业。光纤电缆在很多情况下通过在至少一根带涂层的光纤上挤出热塑性材料(例如，聚氯乙烯(PVC))来生产。
图1是示例性带涂层的光纤10的剖视图，其包括玻璃芯12、围绕玻璃芯12的玻璃镀层14、以及围绕玻璃镀层14的多层聚合物涂层20(包括内主涂层16和外辅涂层18)。内主涂层16可被构造来充当减震器以最小化由带涂层的光纤10的任何微弯曲引起的衰减。外辅涂层18可被构造来保护内主涂层16免受机械损坏，并且充当对侧向力的屏障。带涂层的光纤10的外径可以是约200μm、约250μm或任何其他合适的值。任选地，油墨层(例如，具有约5μm的厚度)可布置在带涂层的光纤10的外辅涂层18上以给纤维着色(例如，如在带状光纤中通常使用)，或着色剂可与形成外辅涂层18的涂覆材料混合。可在紧密缓冲层或松管(也称为分叉管或扇出管)中体现的附加覆盖物(未示出)可应用到带涂层的光纤10以提供附加保护并且允许更容易处理，其中所得缓冲或分叉光纤通常具有约900μm的外径。
在本公开内容中，术语“光纤”(或“纤维”)将在一般意义上使用并且可涵盖裸光纤、带涂层的光纤或缓冲光纤，以及包括对应于这些纤维类型的不同区段光纤，除非从上下文中可清楚地看出预期是哪种类型。“裸光纤”(包括“裸玻璃光纤”)或“裸区段”是在纤维镀层上没有涂层的光纤。“带涂层的光纤”或“带涂层的区段”包括围绕纤维镀层的单层或多层涂层(通常是丙烯酸材料)，并且标称(即，规定)直径不大于裸光纤的标称直径的两倍。“缓冲光纤”或“缓冲区段”是具有附加缓冲层的带涂层的光纤，所述附加缓冲层使光纤的标称直径增加到裸光纤的标称直径的超过两倍，其中900μm是最典型的标称直径。缓冲光纤也可称为“缓冲电缆”。最后，术语“无缓冲光纤”是指没有缓冲层的光纤，并且因此可涵盖裸光纤或带涂层的光纤。
光纤熔接是借以在两根光纤之间形成永久性、低损耗、高强度融合(或焊接)接头的过程，其通常涉及多项任务。首先，剥离带涂层的光纤(例如，图1的带涂层的光纤10)的聚合物涂层(例如，图1的涂覆层16、18)以暴露玻璃镀层(例如，图1的玻璃镀层14)。接下来，通常通过切割纤维的暴露玻璃部分来形成扁平纤维端面。然后将纤维彼此侧向对齐。纤维尖端必须被加热到它们的软化点并且被压在一起形成接头。完成的熔接件还必须使用封装来保护其免受环境影响，所述封装可用于遮挡纤维表面免受机械降解(例如，磨损)和化学降解(例如，湿度)的影响，以确保拼接件表现出长期的可靠性。光纤通常必须能够承受跨越至少-40℃至85℃范围内的工作温度，而不会遭受显著机械和/或光学性能退化。
热缩保护套管通常用作封装以保护一根或多根拼接光纤。这种套管通常包括外热缩管(通常由热缩材料(例如，聚烯烃)和/或不粘材料(例如，聚四氟乙烯(PTFE))制成)、内热塑性管，所述内热塑性管通常由熔体流动粘合剂材料(例如，乙烯醋酸乙烯酯(EVA))任选地结合用作夹板的刚性(例如，不锈钢)杆制成。当在(例如，与熔接工具相关联的)烘箱中加热时，热塑性管熔化并且被热缩管围绕纤维和刚性杆压缩，从而在熔接区域周围形成气密密封。
在图2A和图2B中示意性地例示用于保护形成在两根带涂层的光纤10A、10B之间的拼接接头32的示例性热缩保护套管30。热缩保护套管30包括大体上圆柱形内管34(例如，熔体流动粘合剂材料，诸如乙烯醋酸乙烯酯(EVA))和大体上圆柱形外管36(例如，聚烯烃和/或PTFE)，其中外管36通常围绕内管34，并且内管34限定内部通道40。尽管未示出，但内管34可任选地包括可用作夹板的刚性杆。常规热缩保护套管需要外管36，因为熔体流动粘合剂材料(例如，EVA)具有非常高的粘度和非常低的软化温度(例如，约100℃)。更耐热的外管36特别是当拼接件打算在高达约85℃的高温范围内操作时通常被认为是必不可少的。在使用中，热缩保护套管30定位在两根光纤10A、10B的熔接区段上。熔接区段包括布置在相应光纤10A、10B的(剥离的)玻璃镀层节段14A、14B之间的拼接接头32。在施加热量时(通常在烘箱内)，内管34在光纤10A、10B，玻璃镀层节段14A、14B和拼接接头32周围熔化。包括圆柱形外表面38的外管36可包括一定热缩能力以帮助粘合剂围绕融合光纤10A、10B分布。
多组带涂层的光纤(例如，4、8、12或24根光纤)可使用基质材料、间歇性纤维间粘合剂(“蜘蛛网”)或条带保持在一起，以形成“光纤带”或“带状光纤”，以便于在电缆内进行封装。例如，光纤带广泛用于大容量传输系统的电缆中。大型数据中心或光纤到户网络中的一些现代电缆可能包含多达3,456根光纤，并且正在开发具有甚至更高光纤数的电缆。形成带的光纤以线性(即，一维)阵列平行布置，其中每根光纤具有不同颜色以便于识别。图3提供多芯带42的剖视图，其包括十二根光纤44A-44L和封装光纤44A-44L的基质46。光纤44A-44L可在大体上平行构造中彼此基本上对齐。尽管在多芯带42中示出十二根光纤44A-44L，但应当了解，可采用任何合适数量的多根纤维(但优选地至少四根纤维)以形成适合于特定用途的光纤带。
大规模熔接是一种用于以带状形式互连大量纤维的高吞吐量技术。以线性阵列布置的多达12根纤维的第一节段和第二节段可通过大规模熔接同时熔接。由于使用传统单芯熔接技术连续形成十二个熔接件非常耗时，因此同时熔接多达十二根纤维的线性排列节段的能力使得整个带状物能够被快速拼接，由此提高制造吞吐量。
类似于上述那些的热缩保护套管也已被应用于保护光纤带状拼接件，所述光纤带状拼接件包括分别包含在第一光纤带状节段和第二光纤带状节段中的第一平行光纤阵列与第二平行光纤阵列之间的多个熔接件。在这种上下文中，集成加强构件通常包括用于支撑熔接纤维阵列的平坦表面，热塑性内管围绕拼接带状电缆和集成加强构件熔化，并且更耐热的外管包住热塑性内管。典型带状拼接保护器的横截面为4mm×4.5mm，并且长度为约40mm。这种拼接保护器适用于与光纤带接口连接，但不适用于带护套的电缆，因为带式拼接保护器的横截面宽度远大于带护套的电缆的横截面宽度。
常规大规模熔接技术以及常规拼接保护技术仅支持光纤拼接件的一维阵列。对于小直径圆形电缆的纤维的拼接，需要使松管纤维带状化或以一维阵列布置可卷绕的光纤带状物以容许大规模熔接，并且纤维的大规模熔接一维阵列通常被保护在笨重的热缩套管中。图4例示常规电缆组件50，其并入承载预涂松散光纤54A、54B的第一松管式电缆52A和第二松管式电缆52B，其中其剥离区段在受常规带状拼接保护器60保护的熔接区域56中被以一维阵列大规模熔接。带状拼接保护器60包括围绕熔接区域56的外热缩构件64和内热塑性构件62以及第一松散光纤54A和第二松散光纤54B的剥离区段(未示出)。如图4所示，带状拼接保护器60的直径或宽度远大于第一松管式电缆52A和第二松管式电缆52B的直径或宽度。
鉴于前述，本领域仍然需要具有内部连接器拼接件的电缆组件和改进的拼接保护器，其解决与常规电缆组件和拼接保护器以及相关联制造方法相关联的上述和其他限制。
发明内容
本公开内容涉及使用矮型(low-profile)多芯拼接保护器和紧凑型拼接分叉外壳来保护多根光纤的拼接件。本公开内容还涉及光纤电缆组件内的最佳纤维布设图案。
在一个实施方式中，提供一种光纤电缆组件。光纤电缆组件包括：拼接组件，所述拼接组件包括第一光纤电缆区段，所述第一光纤电缆区段包括第一多根光纤，和第二光纤电缆区段，所述第二光纤电缆区段包括第二多根光纤，其中第一光纤电缆区段包括多个尾电缆，并且其中第二光纤电缆区段包括外套，并且其中外套的一部分被分开以形成分开的外套区段；多个拼接接头，所述多个拼接接头将第一多根光纤的端部与第二多根光纤的端部接合以形成多根熔接光纤；以及拼接保护器，所述拼接保护器被应用到多个拼接接头上；分叉组件，所述分叉组件被应用到拼接组件上，所述分叉组件包括：分叉外壳，所述分叉外壳具有长度，其中分叉外壳覆盖拼接保护器的一部分；以及护罩，所述护罩耦接到分叉外壳，其中所述护罩覆盖拼接保护器的从分叉外壳突出的其余部分。
在另一实施方式中，拼接保护器从分叉外壳的端部突出小于3mm。在另一实施方式中，护罩具有头部部分和尾部部分，其中头部部分覆盖拼接保护器的从分叉外壳突出的其余部分。在另一实施方式中，尾部部分覆盖护套的分开的护套区段。在另一实施方式中，拼接保护器的长度小于30mm。在另一实施方式中，尾电缆与拼接保护器的端部之间的长度小于25mm。在另一实施方式中，分叉组件的长度在40mm与80mm之间。
在一个实施方式中，提供一种组装光纤电缆组件的方法，其中光纤电缆组件包括第一光纤电缆区段和第二光纤电缆区段，第一光纤电缆区段包括第一多根光纤的第一光纤电缆区段，第二光纤电缆区段包括第二多根光纤，其中第一光纤电缆区段包括多根尾电缆，并且其中第二光纤电缆区段包括护套，并且其中护套的一部分被分开以形成分开的护套区段。所述方法包括：将第一多根光纤的端部拼接到第二多根光纤以形成多个拼接接头；应用拼接保护器以覆盖多个拼接接头；布置分叉外壳以覆盖尾电缆的一部分和拼接保护器的一部分；以及将护罩附接到分叉外壳的端部。
在另一实施方式中，拼接保护器从分叉外壳的端部突出小于3mm。在另一实施方式中，护罩具有头部部分和尾部部分，其中头部部分覆盖拼接保护器的从分叉外壳突出的其余部分。在另一实施方式中，尾部部分覆盖护套的分开的护套区段。在另一实施方式中，所述方法还包括：向多根光纤分配顺序数；使多根光纤中的每根光纤配对以形成第一组光纤对和第二组光纤对；其中第一组光纤对包括奇数光纤对并且第二组光纤对包括偶数光纤对；将第一组光纤对与第二组光纤布置成交替布置；以及使交替布置带状化以形成光纤带。
在一个实施方式中，提供一种光纤线束。光纤线束包括：拼接组件，所述拼接组件包括第一光纤电缆区段，所述第一光纤电缆区段包括第一多根光纤，和第二光纤电缆区段，所述第二光纤电缆区段包括第二多根光纤，其中第一光纤电缆区段包括多个尾电缆，并且其中第二光纤电缆区段包括有包括外套的多芯电缆，并且其中外套的一部分被分开以形成分开的外套区段；多个拼接接头，所述多个拼接接头将第一多根光纤的端部与第二多根光纤的端部接合以形成多根熔接光纤；以及拼接保护器，所述拼接保护器被应用到多个拼接接头上；分叉组件，所述分叉组件被应用到拼接组件上，所述分叉组件包括：分叉外壳，所述分叉外壳具有长度，其中分叉外壳覆盖拼接保护器的一部分；以及护罩，所述护罩耦接到分叉外壳，其中所述护罩覆盖拼接保护器的从分叉外壳突出的其余部分；多个第一连接器，所述多个第一连接器独立地耦接到多根尾电缆；以及第二连接器，所述第二连接器耦接到多芯电缆。
在另一实施方式中，拼接保护器从分叉外壳的端部突出小于3mm。在另一实施方式中，护罩具有头部部分和尾部部分，其中头部部分覆盖拼接保护器的从分叉外壳突出的其余部分。在另一实施方式中，尾部部分覆盖护套的分开的护套区段。在另一实施方式中，拼接保护器的长度小于30mm。在另一实施方式中，尾电缆与拼接保护器的端部之间的长度小于25mm。
附加的特征和优点将在以下详细描述中阐述，所述详细描述遵循并且部分地对于光学连接技术领域的技术人员来说将是显而易见的。应当理解，上述一般描述、以下详细描述均仅是示例性的，并且附图仅是示例性的并且旨在为理解权利要求的本质和特征提供概要或框架。
附图说明
附图被包括以便提供进一步理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。图式说明一个或多个实施方式，并且与所述描述一起用于解释各种实施方式的原理和操作。与示出或描述的任何实施方式相关联的特征和属性可应用于基于本公开内容示出、描述或了解的其他实施方式。
图1是在从玻璃镀层剥离多层聚合物涂层之前可经历熔接的常规带涂层的光纤的剖视图；
图2A是用于保护两根光纤之间的拼接接头的常规热缩保护套管的示意性透视图；
图2B是图2A的热缩保护套管和光纤的示意性剖视图，其中具有两根光纤的剥离区段之间的拼接接头的示意图；
图3是包括十二根光纤的常规光纤带的剖视图；
图4是并入用于保护两组光纤之间的拼接接头的带状拼接保护器的常规电缆组件的剖视图；
图5是光纤的熔接区段的示意性侧视图图示，其包括布置在第一光纤和第二光纤的剥离区段上的热塑性材料的固体外覆层、拼接接头以及第一光纤和第二光纤的预涂区段；
图6例示矮型拼接保护器的剖视图；
图7A和图7B例示将矮型拼接保护器安装到拼接光纤上的方法的透视图；
图8是根据本公开内容的线束连接器组件的透视图；
图9是图8的线束连接器组件的大规模熔接组件(“拼接组件”)的透视图；
图10是图9的拼接组件的侧视图，其包括分叉组件，所述分叉组件包括分叉外壳和要被应用到拼接组件上的护罩；
图11是图10的透视图，其中分叉组件的分叉外壳和护罩被应用到图9的拼接组件上；
图12是图9的拼接组件的透视图，其中分叉外壳定位在拼接组件的拼接件和拼接保护器上；
图13是图12的透视图，其中注入粘合剂以将拼接组件的电缆护套紧固到分叉外壳；
图14是分叉外壳和拼接组件的端视图；
图15是大规模熔接分叉组件的透视图，其中分叉外壳和防护罩安装在拼接组件上；
图16至图18例示用于线束连接器组件的优化的带状化序列；并且
图19和图20是拼接组件的优化带状化序列的透视图。
具体实施方式
在以下描述中将通过实例阐明各种实施方式。总的来说，本公开内容涉及使用矮型多芯拼接保护器和紧凑型拼接分叉外壳来保护多根光纤的拼接件。本公开内容还涉及光纤电缆组件内的最佳纤维布设图案。
在本公开内容中，术语“熔接光纤”是指已经熔接在一起以形成并入两根光纤的永久性光链路的两根光纤。即使最初存在两根光纤，也使用单数名词“熔接光纤”，因为在熔接之后，所得光链路旨在像连续光纤一样工作(即使可存在由熔接接头导致的一定衰减)。使用单数形式也有助于涉及这些熔接光纤组的论述，如将是显而易见的。熔接光纤可理想地包括在熔接接头上以及在靠近熔接接头的光纤的剥离部分上的聚合物外覆层。
同样，在本公开内容中，定义给定“熔接光纤”的两根光纤可另选地被称为“光纤节段”。使用语言“光纤节段”而不是“光纤”有助于澄清本公开内容何时指代形成熔接光纤中的一根熔接光纤的光纤对中的一个光纤对，相对于指代熔接光纤本身中的一根熔接光纤。
在某些实施方式中，在熔接之后，可用热塑性热熔材料涂覆(例如，带状化)熔接光纤的靠近拼接区域的部分(例如，至任何期望的总厚度，诸如0.1mm至0.35mm)。在将熔接光纤插入拼接保护器之前，形成带状基质材料的热塑性热熔材料的部分可至少部分地分层(例如，通过加热或剥离)，从而留下较短长度(例如，小于3mm或小于2mm)的带状基质，从而将单独的熔接光纤靠近拼接区域保持在一起。
在某些实施方式中，可在通过加强构件的纵向开口将熔接光纤顺序插入其内腔之前执行以下步骤：使用热塑性热熔材料使从第一光纤电缆区段发出的第一多根光纤带状化以形成第一带状基质，其中第一多根光纤中的每根光纤包括预涂区段和剥离区段；使用热塑性热熔材料使从第二光纤电缆区段发出的第二多根光纤带状化以形成第二带状基质，其中第二多根光纤中的每根光纤包括预涂区段和剥离区段；将第一多根光纤的剥离区段的端部与第二多根光纤的剥离区段的端部大规模熔接以形成多根熔接光纤；使第一带状基质的靠近第一多根光纤的预涂区段与剥离区段之间的过渡部分的部分分层；以及使第二带状基质的靠近第二多根光纤的预涂区段与剥离区段之间的过渡部分的部分分层。
在某些实施方式中，拼接保护器的加强构件的长度至少与要拼接的光纤节段的剥离区段的总长度一样长。对于大规模熔接光纤，拼接保护器的总长度可短至约20mm。对于单独拼接的纤维，拼接保护器的总长度可短至约10mm。虽然需要短拼接保护器来最小化拼接电缆中的刚性长度，但是更长的拼接保护器会提高受保护拼接件的抗拉强度。在某些实施方式中，受保护的拼接件可具有至少20磅力或在20磅力至40磅力范围内的抗拉强度。可优化加强构件的长度、厚度和材料组成，以赋予多芯拼接保护器所需程度的抗弯曲性。一种用于评估如本文所述的多芯拼接保护器的抗弯曲性的方法是使用三点弯曲模型，其假设拼接保护器的端部(例如，从下方)被支撑并且力在与所述支撑相反的方向(例如，向下方向)被施加到多芯拼接保护器的中间。
在某些实施方式中，光纤电缆组件包括多根熔接光纤，其中每根拼接光纤包括两个光纤节段，所述两个光纤节段被串联布置并且通过拼接件(例如，熔接件)接合在一起以限定熔接接头。多根熔接光纤的熔接接头限定光纤电缆组件的熔接区域。光纤电缆组件可包括聚合物外覆层，其中聚合物材料有益地外覆或封装熔接区域以及光纤的剥离区段。聚合物材料可包括热塑性热熔材料或由热塑性热熔材料组成。在某些实施方式中，聚合物材料的最大宽度和高度尺寸仅略大于光纤的靠近剥离区段的预涂区段阵列的最大宽度和高度尺寸。
图6是光纤100A、100B的外覆熔接区段109的示意性侧视图，其中热塑性材料的固体外覆层106在其大部分长度上具有基本上恒定的外径。每根光纤100A、100B包括涂层，其中每根光纤100A、100B的部分被预先剥离此类涂层以形成具体化为玻璃镀层的剥离区段101A、101B。剥离区段101A、101B的端部被熔接以形成拼接接头104。如图所示，热塑性材料的固体外覆层106在拼接接头104、先前剥离区段101A、101B以及光纤100A、100B的较短(先前未剥离)长度102A、102B上延伸。固体外覆层106可任选地包括如图6中所描绘的逐渐变厚的端部108A、108B，以及具有超出光纤100A、100B的未剥离部分的外径的基本上恒定外径的中心区段。如上所提及，在一些实施方式中，带涂层的光纤50A、50B可各自具有0.25mm(250μm)的标称外径。在某些实施方式中，固体外覆层106的直径或厚度可基本上等于光纤100A、100B的未剥离部分的直径或厚度。
尽管在图6中仅示出单个外覆熔接光纤区段109，但应当了解，类似于图6所示的固体外覆层106的固体外覆层可应用于以一维阵列布置的多根熔接光纤。在这种情形中，上述热塑性热熔材料的固体外覆层的外径值可对应于应用于熔接光纤的阵列的固体外覆层的厚度值。
可用于外覆熔接光纤的热塑性热熔材料包括可被加热至可流动状态的热塑性材料。在某些实施方式中，熔接光纤可暂时放置在腔(例如，模具腔)、外壳、槽或容器中，其中存在处于可流动状态的热塑性热熔材料，或处于可流动状态的此类热塑性热熔材料被供应到所述腔、外壳、槽或容器。在某些实施方式中，可将熔接光纤浸入(或以其他方式接触)一池熔融热塑性材料以实现涂覆。在某些实施方式中，可用于外覆熔接光纤的部分的聚合物材料可包括熔流热塑性粘合剂材料。可在某些实施方式中使用的热塑性热熔材料的实例包括但不限于乙烯醋酸乙烯酯(EVA)、聚氨酯和聚酰胺。
为了避免熔接光纤的预涂区段的一个或多个丙烯酸酯涂层的热降解，用于外覆层的熔融热塑性材料应维持处于低于一个或多个丙烯酸酯涂层的熔化温度的加工温度。为了促进合适的外覆层的形成，熔融热塑性材料也可维持在加工温度下，在所述温度下熔融热塑性材料的熔体粘度在约100厘泊(cps)至约10,000cps的范围内、或更优选地在约1,000cps至约10,000cps的子范围内、或更优选地在约2,000cps至约4,000cps的子范围内。
在某些实施方式中，期望的热塑性热熔和/或外覆材料不同于常规熔体流动粘合剂胶棒或典型的热塑性材料，原因在于它们期望地：在加工温度下具有中等粘度(例如，根据上述范围中的一个或多个范围)；在加工温度下是化学稳定的，玻璃化转变温度不大于-40℃；服务温度跨度至少为-40℃至85℃的范围，而不会出现显著机械和/或光学性能退化；表现出对纤维涂层和裸玻璃的强力粘合；没有炭化；和/或表现出(例如，挥发性有机化合物和/或其他成分的)极少或没有脱气。玻璃化转变温度是材料随着温度升高从硬脆状态变为柔性或软橡胶状态的点。用于确定玻璃化转变温度的常用方法使用差示扫描量热法中加热时的能量释放。如果与光纤相关联的塑性(例如，热塑性)材料暴露于低于其玻璃化转变温度的温度，则所述材料将变得非常硬，并且光纤可能容易受到微弯曲损耗的影响。在某些实施方式中，热塑性外覆材料的服务温度可通过符合电信纤维可靠性测试的一项或多项行业标准来确定，所述标准诸如但不限于：ITU-T G.652、IED60793-2、Telcordia GR-20-CORE和TIA/EIA-492。
在某些实施方式中，可用于本文所公开的实施方式的热塑性热熔材料和/或热塑性外覆层具有至少100℃的耐热温度、小于240℃的熔体温度和小于10,000cps的熔体粘度。在某些实施方式中，热塑性热熔材料可包括熔体流动热塑性粘合剂材料，诸如PA 6208聚酰胺材料(Henkel Corp.,Dusseldorf,Germany)。此类材料表现出大于90℃的耐热温度、低于260℃的熔体流动温度、100cps与10,000cps之间的熔体粘度、至少为Shore A 45的硬度。在某些实施方式中，可与本文所公开的多芯拼接保护器一起使用的热塑性热熔材料可包括可从Henkel Corp.商购的PA682热熔粘合剂。关于熔接光纤和/或光纤电缆组件的部分的热塑性外覆层的另外的细节在于2020年1月9日公布的美国专利申请公布号2020/0012047A1中公开，其中上述公布的内容以引用方式并入本文。
在光纤的界定拼接节段(例如，在拼接接头处接合的剥离区段的任一端部处)的至少短距离的预涂区段上形成固体热塑性外覆层有益地确保所有先前剥离的(玻璃)区段被完全外覆。在某些实施方式中，固体热塑性外覆层在第一光纤和第二光纤中的每根光纤的预涂区段的长度上延伸，其中每个预涂区段的外覆长度在约1mm至约10mm的范围内。附加地，由于固体热塑性外覆层可能比粘合(预剥离)暴露玻璃区段更容易粘合到光纤的一个或多个涂层，因此提供长度足够重叠光纤的结合拼接节段的预涂区段的至少较短距离的固体热塑性外覆层促进了固体热塑性外覆层与作为整体的熔接节段之间更牢固的粘合。在某些实施方式中，固体热塑性外覆层和熔接节段利用不含被构造来促进对玻璃的粘合的添加剂(诸如硅烷)的热塑性材料。
在优选实施方式中，固体热塑性外覆层是防水的并且用于阻止水分到达拼接接头以及光纤的熔接节段的先前剥离的玻璃区域。这是有益的，因为已知水分会与光纤的玻璃镀层发生化学反应并且致使玻璃中的微缺陷扩大，由此导致光纤的长期故障。固体热塑性外覆层优选地也不含尖锐颗粒(例如，无机填料颗粒)和气泡。固体热塑性外覆层也可不含UV固化材料。在某些实施方式中，气泡的形成可通过在低于大气压的环境中(例如，在0.01至0.9、或0.1至0.8、或0.1至0.7倍当地大气压力的范围内)使熔接的第一光纤和第二光纤的剥离区段和预涂区段与熔融热塑性材料接触来减少，诸如可在部分抽空的腔室或其他壳中达到。
在某些实施方式中，在将光纤插入加强构件中(即，通过加强构件的纵向开口进入其内腔)之前，可用热塑性热熔材料外覆熔接光纤的部分。此初始外覆层可有效地带状化(或再带状化)多根熔接光纤的先前剥离的部分，由此有助于在插入加强构件之前和期间处理光纤。初始外覆层还可防止在加强构件的内腔内潜在形成空隙，这取决于因素诸如存在于内腔内的热塑性热熔材料的量和状况和/或在插入内腔期间熔接光纤的操纵。
在某些实施方式中，用于外覆熔接光纤的热塑性热熔材料在组成上与最初存在于加强构件的内腔内(即，在通过纵向开口插入光纤之前)的热塑性热熔材料相同(或基本上类似)。外覆材料与最初存在于内腔内的热塑性热熔材料之间的成分匹配容许在熔接光纤通过纵向开口插入加强构件的内腔以形成包括多芯拼接连接器的电缆组件之后相应材料(在加热时)在没有不同材料边界的情况下同化。
在某些实施方式中，制备根据本文所公开的方法经历熔融结合和外覆(或封装)的预涂(即，丙烯酸酯涂层)光纤以用于利用非接触式纤维剥离方法和/或设备的熔融结合(例如，通过剥离其端部)，诸如美国专利号9,167,626B2(“‘626专利”)中公开的那些，所述专利以引用方式并入本文。简而言之，‘626专利公开了使用被配置用于将加热区域加热到高于光纤的至少一个涂层的热分解温度的温度的加热器，用于将光纤的纵长区段紧固地定位在加热区域中的紧固机构，以及控制器，所述控制器可操作地与加热器相关联并且被构造来不迟于在从光纤移除至少一个涂层之后立即停用加热器。光纤的至少一个涂层的热分解减少或最小化光纤中可能由机械剥离方法生成并且可能降低它们的抗拉强度的缺陷的形成。
在某些实施方式中，从同一护套发出的无护套的光纤节段最初可能是松散的，但随后被带状化以在纤维之间提供一致间距，以促进利用大规模熔接过程以基本上同时的方式在多对光纤之间形成多个拼接接头。为了制造光纤带，无护套的节段的光纤可与处于可流动状态的至少一种聚合物材料(例如，热塑性热熔材料)接触，并且可固化至少一种聚合物材料。当使用光纤带时，可在第一光纤带的光纤的端部与第二光纤带的光纤的端部之间执行大规模熔接。
在剥离和/或熔融结合步骤期间，可将要熔融结合的第一多个光纤节段和第二多个光纤节段的光纤分别布置在第一纤维分选夹具和第二常规纤维分选夹具中。典型的纤维分选夹具包括具有开口尺寸(例如，高度)的狭槽，所述开口尺寸与未缓冲的、带涂层的光纤的对应尺寸紧密匹配，以使光纤的靠近要剥离(并且随后熔接)的端部的部分维持在固定的基本上平行的位置，具体化为一维阵列。在某些实施方式中，外径为200μm或250μm的带涂层的光纤可在纤维分选夹具中彼此侧向邻接，使得相邻光纤的纤芯也间隔开200μm或250μm。在从光纤的端部区段剥离丙烯酸酯涂层材料(以形成剥离区段)之后，剩余(裸玻璃)镀层和纤芯部分处于非接触(和非交叉)关系，并且光纤的裸玻璃端部可使用本领域技术人员已知的常规熔融结合方法步骤熔融结合。可在本文所公开的任何实施方式中使用大规模熔融结合。在美国专利号10,018,782和9,604,261中公开了‘626专利中所公开的技术的变型，所述专利的公开内容也以引用方式并入本文。在某些实施方式中，使用激光或热气体的非接触剥离方法也是可能的。
现在参考图6，示出拼接保护器200。拼接保护器200是矮型拼接保护器，其包括U形不锈钢强化壳体202以保护沿着拼接接头104的至少三个侧面容纳在壳体202内的拼接接头104(图7A)。设想在另选实施方式中，可使用另选形状的拼接保护器200来沿着拼接接头104的至少三个侧面保护光纤带150A、150B各自的光纤100A、100B的拼接接头104。拼接保护器200包括在拼接保护器200的腔206内的热塑性材料106以封装拼接接头104、光纤带150A、150B的先前剥离的裸纤维以及与接头相邻的带涂层的光纤带150A、150B的部分(图7A和图7B)。在美国专利申请序列号63/002,711中公开了关于本公开内容的拼接保护器200的附加的相关细节，所述专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
在本公开内容的范围内，可使用拼接保护器200的另选实施方式。美国专利申请序列号63/107,015中公开了拼接保护器200的另选实施方式和对应尺寸和特性，所述专利申请的公开内容以引用方式并入本文。
如图7A和图7B所示，将拼接保护器200安装到光纤带150A、150B的接头上需要将拼接保护器200沿着方向A滑动到拼接接头104上，使得拼接保护器200的腔206内的热塑性材料204封装拼接接头210以及光纤带150A、150B的部分。虽然在图5至图7B中示出单个拼接保护器200，但是在本公开内容的范围内，多个拼接保护器200可用于保护定位在一个以下所论述的分叉组件300内的多对光纤带的多个拼接接头104。拼接保护器200是矮型且紧凑型的，并且因此在分叉组件300内占据更小面积，这又需要更小的分叉组件300并且产生节省空间的电缆组件。
现在参考图8，示出线束连接器组件300。线束连接器组件300包括拼接组件250，所述拼接组件包括拼接光纤带150A、150B和拼接保护器200(如上所论述)，其中拼接组件250通过多芯电缆308耦接到第一连接器302并且通过多个连接器组件306耦接到第二连接器304(本文称为“尾纤组件”或“尾纤”)。在本公开内容的范围内，拼接组件250的上述构造适用于另选的合适的光学应用。
线束连接器组件300还包括定位在拼接组件250上的分叉组件350。在一些实施方式中，第一连接器302是MTP连接器，并且第二连接器304是LC Uniboot连接器。然而，在本公开内容的范围内，可使用另选的合适的连接器，诸如例如LC duplex、Uniboot或MDC和SN连接器。
如图9所示并且如先前所提及，拼接组件250包括拼接光纤带150A、150B，其中拼接保护器200保护拼接接头104(图7A)。如图所示，光纤带150A容纳在拼接保护器200的一侧上的多芯电缆308内。多芯电缆308在光学通信行业中是众所周知的，并且包括多根电缆光纤，诸如被外保护套或护套310包围的光纤带150A。光纤或光纤带150A可以是裸纤维、带涂层的光纤(例如，由一个或多个丙烯酸涂层覆盖的裸光纤)、紧密缓冲光纤(例如，由热塑性材料覆盖的带涂层的光纤)，或可以是具有外保护护套的电缆子组件或子单元的一部分。附加地，多芯电缆308或单独的电缆子单元可包括加强构件，诸如多根大体上纵向延伸的芳族聚酰胺纱线(未示出)。多芯电缆308端接于分叉352(图13)所在的端部312(“第一端部312”或“自由端部312”)。
多芯电缆308还包括电缆护套316和电缆护套316内的狭槽314，从而允许接近多芯电缆308内的光纤带150A以进行如上所论述的大规模熔接。在一些实施方式中，电缆护套65具有一对狭槽314以打开电缆护套316(通过弯曲电缆护套316)，如图9所示。
拼接保护器200的另一侧上的光纤带150B被引入尾纤306中。如以下更详细论述的，光纤带150的光纤可以不同方式被布设到尾纤306中，使得所述构造减少了应用线束电缆组件300的宏弯损耗。
同样如图9所示，拼接组件250具有总长度252，所述总长度被构造来容纳在以下所论述的分叉组件350内。在一些实施方式中，总长度252的范围介于40mm与80mm之间、介于40mm与70mm之间或介于45mm与55mm之间。总长度252包括单独的长度254、256和256。长度254对应于从拼接保护器200的端部到尾纤306的距离。在一些实施方式中，长度254小于25mm、小于20mm或小于15mm。长度256对应于拼接保护器200的长度。在一些实施方式中，长度256小于30mm、小于27mm或小于25mm。换句话讲，拼接保护器200的长度256足以覆盖约20mm的总剥离纤维长度，这在大规模熔接应用中是典型的。长度258对应于从拼接保护器200的端部到多芯电缆308的狭槽314的起点的距离。在一些实施方式中，长度258的范围介于5mm与30mm之间、介于7mm与25mm之间或介于10mm与20mm之间。
现在参考图10和图11，在拼接组件250的上下文中示出分叉组件350。分叉组件被构造来保护拼接组件250。分叉组件350包括分叉外壳352和护罩354。
分叉外壳352被构造来覆盖拼接保护器200的至少一部分。特别地，参考图12，当分叉外壳352被应用到拼接组件250上时，分叉外壳352部分地覆盖拼接保护器200，使得部分356未被分叉外壳352覆盖。在一些实施方式中，部分356超过分叉外壳352的端部358小于5mm、小于4mm或小于3mm。当应用时，分叉外壳352与电缆护套316并且与尾电缆306部分地重叠(接触端帽318)。在一些实施方式中，分叉外壳352注入灌封粘合剂(未示出)以将光纤带150A固定在分叉外壳352内，如图13所示。在一些实施方式中，分叉外壳352是简单的圆柱形外壳，其具有覆盖位于拼接接头104的两端上的多芯电缆护套308的热缩管。在一些实施方式中，可使用其他类型的模制工艺(例如，低压模制或粘合剂模制)来形成分叉体的外轮廓。
分叉外壳352内的拼接接头104与所使用的连接器类型无关。在一些实施方式中，离开分叉外壳352的光纤带150B的每根光纤可由多芯连接器诸如MTP、MPO或扩束透镜连接器预先端接。在一些实施方式中，离开分叉外壳352的光纤带150B的每根光纤可以是具有多个单工或双工连接器的预分叉子组件。在一些实施方式中，光纤带150A、150B中的每根光纤可具有矩形形状。
在分叉外壳352的拼接接头104中，多芯电缆308中使用的光纤可不同于离开分叉外壳352的光纤。例如，多芯电缆308可使用小直径光纤诸如200μm直径纤维来提高分叉外壳352内的光纤密度，而离开分叉外壳352的光纤可以是标准250μm纤维。在另一实施方式中，多芯电缆308中的光纤可以是SMF Ultra，并且尾纤306中的光纤可以是LBL或ZBL纤维。
现在参考图14，提供分叉外壳352的端视图。如图所示，光纤带150A的光纤通过端部358延伸到分叉外壳352中，并且拼接保护器200在分叉外壳352内。如图所示，端部358具有被构造来接收光纤带150A和拼接保护器200的内径D。在一些实施方式中，端部358的内径D介于3.2mm与5mm之间或介于3.2mm与4mm之间。在一些实施方式中，端部358的内径D位约3.3mm。另外，图14示出将光纤带150B的光纤布设到尾纤306中，如以下更详细论述的。
返回参考图10和图11，除了分叉外壳352之外还提供护罩354以形成分叉组件350。如图所示，护罩354耦接到分叉外壳352以形成分叉组件350。特别地，护罩354包括头部部分360和覆盖狭槽314的尾部部分362。护罩354的头部部分360耦接到分叉外壳352的端部358并且覆盖拼接保护器200的突出超过分叉外壳352的端部部分358的部分356。护罩354的尾部部分362覆盖狭槽314以将狭槽314隐藏在护罩354内。
为了将分叉外壳350应用到拼接组件250和线束连接器组件300上，将分叉外壳352和套管354应用到多芯护套308上并且沿着方向B朝向拼接组件250滑动。特别地，分叉外壳352滑动到拼接组件250上，使得拼接保护器的部分356突出超过分叉外壳352的端部部分358，如图13所示。然后，护罩354沿着方向B滑动以将头部部分360连接到(分叉外壳352的)端部部分358上并且用护罩354的尾部部分362覆盖狭槽314，从而得到图15所示的组装构造。分叉组件350的组装构造具有与可在上游应用在多芯电缆308上的标准分叉类似的机械性能。另外，分叉组件350的组装构造具有长度252，所述长度小于由直接分叉和终止形成的标准分叉的长度。分叉组件350的紧凑型设计提供所述机械性能而不会引起如下所论述的宏弯损耗。
现在参考图16至图18，示出进入尾纤306的各种光纤布设图案，其中尾纤306通向双工连接器诸如第二连接器304。在美国专利号6,869,227中更详细地公开了图17所示的图案，所述专利的公开内容以引用方式并入本文。
现在参考图18，示出光纤带150B的光纤的最佳布设图案。如图所示，光纤带150B的光纤被重新布置在拼接保护器的下游，使得光纤的固定图案导致具有最小侧向偏移。在一些实施方式中，光纤(1)-(4)和光纤(9)-(12)之间的最大侧向偏移为约2.2mm。在一些实施方式中，图18的图案使侧向偏移减少一半。极性布设发生在纤维偏移小得多的多芯电缆端部中。如图18所示，光纤(1)–(12)被重新布置在带中，其中第一组交替光纤呈升序(即，光纤(1)–(6))，并且第二组交替光纤邻近第一组并且以降序布置(即，光纤(12)–(7))，从而得到具有(1)、(12)、(2)、(11)、(3)、(10)、(4)、(9)、(5)、(8)、(6)和(7)的纤维图案的光纤带。
换句话讲，在光纤(1)-(12)中的每根光纤被分配一个顺序数之后，光纤(1)-(12)被配对以形成第一组和第二组光纤对，其中第一组光纤对和第二组光纤对分别为奇数光纤对和偶数光纤对。奇数光纤对和偶数光纤对接着如图18所示被布置成交替布置，并且随后被带状化以形成光纤带。如本文所用，“奇数光纤对”是指其中光纤对中编号更低的光纤为奇数(例如，(1)、(12)；(3)、(10)；和(5)、(8))的光纤对。如本文所用，“偶数光纤对”是指其中光纤对中编号更低的光纤为偶数(例如，(2)、(11)；(4)、(9)；和(6)、(7))的光纤对。
现在参考图19，示出尾纤306的最佳纤维图案(图18)。如先前所提及，纤维图案使纤维之间的侧向偏移最小化，这消除了光纤之间的分叉上的拼接的宏弯曲损耗，并且降低了光纤带150B在拼接到多芯电缆308中之前的机械应力。
在组装期间，尾纤306通常具有预定长度，其可以是均匀的或交错的并且可被预制和贮存以用于快速产品交付。如图20所示，长度260表示尾纤306的边缘到拼接光纤带150A、150B的起点之间的距离，并且长度262表示拼接光纤带150A、150B的长度。在一些实施方式中，长度260为约5mm，并且长度262为约50mm。由于尾纤306和拼接光纤带150A、150B的紧凑型大小，尾纤306和拼接光纤带150A、150B的预组装构造可在现场使用以组装分叉组件350，如上所论述。
在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，光学连接领域的技术人员将了解许多其他替代和变型。至少出于此原因，本发明应被解释为包括所附权利要求及其等同物的范围内的所有内容。

Claims (18)

1.一种光纤电缆组件，所述光纤电缆组件包括：
拼接组件，所述拼接组件包括：
包括第一多根光纤的第一光纤电缆区段和包括第二多根光纤的第二光纤电缆区段，其中所述第一光纤电缆区段包括多根尾电缆，并且其中所述第二光纤电缆区段包括护套，并且其中所述护套的一部分被分开以形成分开的护套区段；
多个拼接接头，所述多个拼接接头将所述第一多根光纤的端部与所述第二多根光纤的端部接合以形成多根熔接光纤；以及
拼接保护器，所述拼接保护器被应用到所述多个拼接接头上；
分叉组件，所述分叉组件被应用到所述拼接组件上，所述分叉组件包括：
分叉外壳，所述分叉外壳具有长度，其中所述分叉外壳覆盖所述拼接保护器的一部分；以及
护罩，所述护罩耦接到所述分叉外壳，其中所述护罩覆盖所述拼接保护器的从所述分叉外壳突出的其余部分。
2.如权利要求1所述的光纤电缆组件，其中所述拼接保护器从所述分叉外壳的端部突出小于3mm。
3.如权利要求1或权利要求2所述的光纤电缆组件，其中所述护罩具有头部部分和尾部部分，其中所述头部部分覆盖所述拼接保护器的从所述分叉外壳突出的所述其余部分。
4.如权利要求3所述的光纤电缆组件，其中所述尾部部分覆盖所述护套的所述分开的护套区段。
5.如权利要求1-4中任一项所述的光纤电缆组件，其中所述拼接保护器的长度小于30mm。
6.如权利要求1-5中任一项所述的光纤电缆组件，其中所述尾电缆与所述拼接保护器的端部之间的长度小于25mm。
7.如权利要求1-6中任一项所述的光纤电缆组件，其中所述分叉组件的长度在40mm与80mm之间。
8.一种组装光纤电缆组件的方法，其中所述光纤电缆组件包括第一光纤电缆区段和第二光纤电缆区段，所述第一光纤电缆区段包括第一多根光纤，所述第二光纤电缆区段包括第二多根光纤，其中所述第一光纤电缆区段包括多根尾电缆，并且其中所述第二光纤电缆区段包括护套，并且其中所述护套的一部分被分开以形成分开的护套区段，所述方法包括：
将第一多根光纤的端部拼接到所述第二多根光纤以形成多个拼接接头；
应用拼接保护器以覆盖所述多个拼接接头；
布置分叉外壳以覆盖所述尾电缆的一部分和所述拼接保护器的一部分；以及
将护罩耦接到所述分叉外壳的端部。
9.如权利要求8所述的光纤电缆组件，其中所述拼接保护器从所述分叉外壳的端部突出小于3mm。
10.如权利要求8或权利要求9所述的光纤电缆组件，其中所述护罩具有头部部分和尾部部分，其中所述头部部分覆盖所述拼接保护器的从所述分叉外壳突出的所述其余部分。
11.如权利要求10所述的光纤电缆组件，其中所述尾部部分覆盖所述护套的所述分开的护套区段。
12.如权利要求8-11中任一项所述的方法，进一步包括：
向多根光纤分配顺序数；
使所述多根光纤中的每根光纤配对以形成第一组光纤对和第二组光纤对；
其中所述第一组光纤对包括奇数光纤对，并且所述第二组光纤对包括偶数光纤对；
将所述第一组光纤对和所述第二组光纤对布置成交替布置；以及
使所述交替布置带状化以形成光纤带。
13.一种光纤线束，所述光纤线束包括：
拼接组件，所述拼接组件包括：
包括第一多根光纤的第一光纤电缆区段和包括第二多根光纤的第二光纤电缆区段，其中所述第一光纤电缆区段包括多根尾电缆，并且其中所述第二光纤电缆区段包括多芯电缆，所述多芯电缆包括护套，并且其中所述护套的一部分被分开以形成分开的护套区段；
多个拼接接头，所述多个拼接接头将所述第一多根光纤的端部与所述第二多根光纤的端部接合以形成多根熔接光纤；以及
拼接保护器，所述拼接保护器应用到所述多个拼接接头上；
分叉组件，所述分叉组件应用到所述拼接组件上，所述分叉组件包括：
分叉外壳，所述分叉外壳具有长度，其中所述分叉外壳覆盖所述拼接保护器的一部分；以及
护罩，所述护罩耦接到所述分叉外壳，其中所述护罩覆盖所述拼接保护器的从所述分叉外壳突出的其余部分；
多个第一连接器，所述多个第一连接器单独地耦接到所述多根尾电缆；以及
第二连接器，所述第二连接器耦接到所述多芯电缆。
14.如权利要求13所述的光纤线束，其中所述拼接保护器从所述分叉外壳的端部突出小于3mm。
15.如权利要求13或权利要求14所述的光纤线束，其中所述护罩具有头部部分和尾部部分，其中所述头部部分覆盖所述拼接保护器的从所述分叉外壳突出的所述其余部分。
16.如权利要求15所述的光纤线束，其中所述尾部部分覆盖所述护套的所述分开的护套区段。
17.如权利要求13-16中任一项所述的光纤线束，其中所述拼接保护器的长度小于30mm。
18.如权利要求13-17中任一项所述的光纤线束，其中所述尾电缆与所述拼接保护器的端部之间的长度小于25mm。
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