CN1187627A - 光纤连接器 - Google Patents

Abstract

一种光纤连接器,其至少包括能够固定光纤的光纤套管,和固定在光纤套管中的光纤,一对光纤连接器可以这样使用,使得其端面可相互相对用以连接光纤;其中光纤端面上的芯部向敷层端面内凹进,并且光纤的端面向套管的端面内凹进;由此减少了根据是否进行PC耦合所出现的连接损耗上的变化,并且减小了与多反射有关的连接损耗上的变化。

Description

光纤连接器

本申请是基于在日本于1996年12月16日申请的申请号为336,010/1996的申请，其内容在这里可结合作参考。

本发明涉及一种光纤连接器，用以定位和连接光纤。特别是，本发明涉及一种光纤连接器，其连接许多相对的光纤，同时具有低的连接损耗。

在将光纤与光纤连接器进行连接中，需要(1)减小在连接点处的连接损耗(即，获得低的连接损耗)，和(2)减小连接点处的反向反射(即，获得低的反射)。

因此，对于单根光纤连接器来说，直接接触(PC)耦合，即，以直接接触方式使光纤的端面连接，已经投入实际的使用。例如，已经开发出来的用于光纤连接器的抛光盘，如在日本专利申请公开号137107/1986中所示。

另一方面，对于多根光纤连接器来说，随着光纤数量的增加，获得PC与所有光纤的耦合变得十分困难。由此，(i)试图获得的低反射已经通过耦合光连接器而获得，同时插入指数匹配材料，其实际上具有与光纤端面之间光纤的纤芯相同的折射率，或所连接光纤的端面以倾斜的形状进行抛光；(ii)试图获得PC耦合，其中包括低连接损耗，这就要突出光纤，其将在后面加以描述。

然而，用于象上述(i)中连接的指数匹配材料的应用，其缺点在于，可操作性能及其控制。在(ii)的情况下，如果连接器以相同制成方式获得的话，难以获得对于在任何连接器结合中所有光纤的完全PC耦合。

在图1和2中示出的光纤连接器是在这些情况下提供的(即，日本专利申请公开号336509/1992中的第一实施例，图1和3)。在附图中，标号1，1’均表示塑料模制多纤套管，2表示一对导销插入孔，3表示套管的端面，4表示光纤带，和5表示安置在光纤带4中的多根光纤。在图1中，在光纤带4中的多根光纤5安置并固定在套管1中，以便定位在导销插入孔对2之间。套管1的端面3与垂直于光纤5轴的平面成角θ倾斜，该角大于光纤5中所传播光的总发射临界角。光纤5的端面5a由与其平行的端面3中略微伸出。

按照该常用光纤连接器，光纤的端面最先相互接触。考虑到由角θ倾斜表面所反射的光，并由于光纤端面的抛光而归结于具有高折射率的处理失真层的光，不会传播到光源侧，因为该反射光相对于光纤的轴具有大于总反射临界角的角度。由此，常用光纤连接器已经被认为可实现低反射和低连接损耗，而不用使用指数匹配材料。

上述常用多纤连接器从套管的端面上略微伸出有多根光纤，并且实现光纤纤芯的接触(PC耦合)。这种型式的连接器所存在的缺点在于，光纤的数量越多，连接损耗的变化就越大。

这是因为多根光纤的伸出距离不一定一样，而略有不同。当将其进行连接时，多根光纤的伸出距离上的差异会引起在提供光纤的完全PC耦合中的故障。该差异在连接器相互插接或拆除时或存在外力如弯曲时还会出现PC耦合不完全。

当PC耦合不完全时，Fresnel反射会在连接光纤过程中产生0.3dB的连接损耗。即使在光纤之间有多个反射，其最大也只会产生0.6dB的连接损耗。由此，无论光纤是否完全PC耦合都会导致连接损耗的变化。

下面将进一步详细地解释连接损耗变化的原因：(1)在生产光纤连接器过程中，光纤的端面和套管要进行抛光。该抛光的结果，会使光纤从套管的端面上略微伸出，这主要因为套管与光纤之间在硬度上存在差异。光纤的伸出长度因下述原因而有所不同。

(i)如前所述，可将抛光盘用于抛光用以光纤纤芯之间连接(PC耦合)的套管，使得多根光纤从套管的端面上略微伸出。为此，抛光盘的构成具有弹性并且在厚度上相对小。由此，抛光盘在套管端面抛光过程中可经受弹性变形。结果，套管的端面在抛光以后具有山型剪切下垂，如图3所示。

(ii)抛光速度上的变化会引起光纤伸出长度上的差异，如图4所示。

(2)如果光纤从套管端面的伸出长度因上述原因而不同的话，光纤的PC耦合会变得困难。为获得光纤的完全PC耦合的阻碍会导致在待连接的光纤之间会产生空气层，其由于前述的Fresnel反射会引起连接损耗。

本发明的目的就是提供一种光纤连接器，其能够连接多根相对的光纤，同时具有低的连接损耗。

按照本发明的光纤连接，其特征在于，其没有PC耦合(非PC耦合结构)结构，由此减少了由于取决于是否完全PC耦合而由Fresnel反射产生的在连接损耗上的变化。

也就是说，本发明的光纤连接器至少包括光纤套管，其能够固定光纤，和固定在光纤套管中的光纤，可以使用一对光纤连接器，使得其各端面相互相对，以便连接光纤；其中在光纤端面上的芯部可相对于敷层而隐藏在光纤内部。

上述构成，其中芯可相对于光纤端面上的敷层加以隐藏，并且其中在光纤的端面上不会实现PC耦合，使得可以获得光纤连接损耗上的基本均匀一致。光纤端面结构方面的具体结构的例子示于图5至8。

在图5中，光纤10包括芯10A和所环绕的敷层10b，其具有端面，其上芯10a相对于敷层10b具有凹形曲面。

在图6的结构中，芯10a和敷层10b在光纤10的端面上形成有连续的凹形曲面，其中芯10a的中部最凹。

在图7的结构中，敷层10b的外周边缘在图6的结构上整圆。

在图8的结构中，敷层10b和芯10a的端面是水平的并且相互平行，其中芯10a的垂直位置相对于敷层10b的垂直位置向内凹进。

这些不同端面形状的共同特征在于，芯10a端面的最前位置总是与敷层10b端面的最前位置同样高或向内凹。只要获得该特征，本发明可以不限于上述形状。

具有上述端面结构的光纤可以按图9至11所示方式安装在套管上。在图9中，光纤10可以由套管11的端面上伸出。在图10中，光纤10的敷层10b的端面可以与套管11的端面共平面。  在图11中，光纤10的端面可以在套管11的端面上向内凹进。本发明在图11所示情况下最为有效，其中光纤10的端面向套管11的端面凹进。

在前述构成中，芯的凹进形状可以为凹形。该构成，其中芯具有如图5，6和7中所示的凹形曲面，不仅可以减小由于多反射而产生的连接损耗上的变化，而且可以减小向后反射。

在上述构成中，凹进大小为0.2μm或以上。既不会出现多反射也不会出现PC耦合的凹进的理想大小为0.2μm或以上。

在上述构成中，光纤的端面可以相对于垂直于光纤光轴的平面倾斜。该构成对应于光纤的光端面相对于垂直于光纤光轴的平面倾斜的需求，使得可以减小向后反射。

在上述构成中，套管的材料可以为塑料。适用的材料不仅可以为高实用材料，而且可以为生产上经济的材料。然而，按照本发明的光纤连接器的套管不限于塑料材料。

在上述构成中，光纤可以包括多根光纤，并且这些光纤可以相对于套管定位成一个单元。该结构显示出，本发明不仅可以应用于单根光纤，而且可以应用于多根光纤。

在上述构成中，待连接的光纤可以为多模光纤，而且其还可以应用于单模光纤。按照使用多模光纤的系统，重要的是要减小连接损耗的变化，而不是连接损耗的数值。因此，本发明最适用于多模光纤。

在上述构成中，光纤连接器进一步包括连接适配器，用以在相对最初连接情况下将一个套管与另一套管加以固定。另外，在上述构成中，光纤的端面可以相对于垂直于光纤光轴的平面倾斜4°或以上，并且在光纤的端面上可以没有指数匹配材料。

上述实例示出了可以通常实际使用的构成，然而本发明不限于此。

如前所述，连接损耗上的差异根据是否实现完全PC耦合而改变。为了解决这个问题，本发明的特征在于，采取适当的结构，而不采用PC耦合(非PC耦合结构)方式，由此虽然由于Fresnel反射会出现损耗，但仍可以减小连接损耗数值上的变化。作为另一种构成，如图12所示，光纤10的端面可包括共平面的芯和敷层表面，然而，光纤10的端面可以向套管11的端面内凹进。

下面将结合附图对实施例进行描述，这将使本发明的上述和其它目的、效果、特征和优点更加清楚。

附图的简要说明。

图1是透视图，其表示常用光纤连接器的一个例子；

图2是侧截面图，其表示图1所示光纤连接器的连接状态；

图3是示意图，其表示常用光纤的问题；

图4是示意图，其表示常用光纤的另一个问题；

图5是光纤端面的截面图，其表示本发明的一个实施例；

图6是光纤端面的截面图，其表示本发明的另一个实施例；

图7是光纤端面的截面图，其表示本发明的再一个实施例；

图8是光纤端面的截面图，其表示本发明进一步的一个实施例；

图9是套管以及在套管上所安装的光纤端部的截面图，其表示本发明的更进一步的一个实施例；

图10是套管以及在套管上所安装的光纤端部的截面图，其表示本发明的一个附加实施例；

图11是套管以及在套管上所安装的光纤端部的截面图，其表示本发明的另一个附加实施例；

图12是套管以及在套管上所安装的光纤端部的截面图，其表示本发明的再一个附加实施例；

图13是按照本发明的光纤连接器在其连接之前的一个实施例的透视图；

图14是图13所示光纤连接器套管端面的放大透视图；和

图15是采用接触型表面粗糙度仪表进行测量的结果曲线图，其是对于按照本发明的一个实施例，在光纤端面上成排设置的光纤端面形状进行测量的。

优选实施例的详细描述。

现将参照实施例更加详细地描述本发明，其不作为对本发明的限制。

图13表示作为本发明一实施例的光纤连接器的外形。该实施例使用了具有较高评价的MPO连接器作为多纤连接器。该连接器是由第一和第二连接器插件20和20’，配合销21，和适配器22组成的。第一和第二连接器插件20和20’分别具有第一和第二内装的塑料套管23和23’，其保持着光纤。

如图14所示，第一套管23具有两个配合孔23a，用以插入第二套管23’上所带有的配合销21。在两个配合孔23a之间，成排地横向设置有光纤10。光纤10包括十二根GI型光纤，其具有125μm的敷层直径和62.5μm的纤芯直径。为了通过套管23的端面231减小向后反射，套管23的端面231需要被处理成具有4°或以上的倾角。在本实施例中，可将端面231抛光成8°的倾角。另一个套管23’也可以以同样方式制成。

为了获得在套管23和23’中非PC耦合，有必要象图11和12中所示的那样使光纤10向套管端面231内凹进，或象图5至8所示的那样只是光纤10的芯10a凹进。由此，要注意，光纤10的芯10a与敷层10b之间硬度的差异，并且纤芯10a只通过抛光而凹进。抛光之后成排设置的十二根光纤10相对于套管231的形状可以采用众所周知的接触型表面粗糙度仪表进行测量。图15中示出了其测量结果。在光纤10的中部上的芯10a部分以凹进形式向内拉进约0.5μm，其表示芯10a相对凹进，因为芯10a与敷层10b之间在抛光速度上存在差异。抛光条件包括将氧化铈作为抛光剂，将水作为抛光液体，和将起毛的布作为抛光布，使得芯与敷层之间的硬度差异将随抛光速度的差异而显现。通过改变抛光条件，如抛光剂、抛光液体、抛光布、抛光压力和抛光时间，可以实现芯的凹进以及其的改型。

在表1中给出了按上述方式所获得的12根光纤连接器的连接损耗的结果。平均损耗为0.39dB，稍高的数值可作为GI型光连接器。然而，最小值为0.30dB，其表示Fresnel损耗。在该图表中，由于其它因素如轴向偏移所造成的损耗平均为0.09dB，即，合理的结果。标准偏差为0.05，该特征可与单根光纤连接器相比拟。

连接器的匹配/不匹配试验在经过100次匹配/不匹配操作中显示出0.2dB或以下的损耗变化。这是常用连接器所获得的变化的三分之一或更小。

表1

	连接损耗
		平均	0.39
最大	0.50
		最小	0.30
标准偏差	0.05

上述实施例是关于多纤连接器。然而，本发明还适用于单纤连接器，以及任何具有同样材料性能的光纤。

本发明的光纤连接器不仅可以用作连接光纤的连接器，而且可以用作连接具有LD或PD的光纤的连接器。通过字意“光纤连接器”，本发明就意味着包括光耦合部件，用于连接具有上述LD或PD的光纤。该光耦合部件可期望减小反射光的外部反馈，因为芯部是凹进的。

上述实施例可以通过使用适配器而采用固定连接器的方式连接在一起。然而，很明显，使用常用固定弹簧的固定连接方式同样适用于本发明。

如上所述，本发明的特征在于，使用适当的结构可以不用PC耦合(非PC耦合结构)，由此虽然由于Fresnel反射中会产生损耗，但仍可以减小损耗数值上的变化。特别是，本发明的特征在于，光纤相对于敷层的耦合端面上的芯部可凹进。

由此，本发明的光纤连接器具有防止根据是否进行PC耦合而出现的连接损耗变化的效果，以及防止与多反射有关的连接损耗的变化的效果。

本发明已经就优选实施例进行了详细的描述，现在对于本技术领域的普通专业人员来说，进行各种改型和变形均是明显的，其均不会脱离本发明的较宽范围，因此，本发明在其后续权利要求中覆盖了所有这些改型和变形，其均落入本发明的精神内。

Claims (11)

1、一种光纤连接器，其至少包括：

至少一第一光纤；

至少一第二光纤，其待与所述第一光纤进行光学耦合；

第一光纤套管，其具有第一端面并可固定所述第一光纤，以便使其在第一端面上露出；和

第二光纤套管，其具有与第一光纤套管相对并最初相接的第二端面，并且其可固定所述第二光纤，以便使其在第二端面上露出；

在每根所述光纤的耦合端面上的芯部相对于敷层部分向光纤的内部凹进。

2、如权利要求1的光纤连接器，其中每根所述光纤的端面从每个所述套管的端面上向每个所述套管的内部凹进。

3、如权利要求1或2的光纤连接器，其中芯部的凹进形状为凹形。

4、如权利要求1的光纤连接器，其中芯部的凹进大小为0.2μm或以上。

5、如权利要求1的光纤连接器，其中每个所述光纤的端面相对于垂直于每个所述光纤光轴的平面倾斜。

6、如权利要求1的光纤连接器，其中用于每个所述套管的材料为塑料材料。

7、如权利要求1的光纤连接器，其中所述第一和第二光纤的每个均包括多根光纤，并且所述第一和第二光纤可相对于所述第一和第二套管分别构成一个单元。

8、如权利要求1的光纤连接器，其中每根所述光纤为多模光纤。

9、如权利要求1的光纤连接器，其进一步包括连接适配器，用以以相对的紧密接触方式固定所述第一套管和所述第二套管。

10、如权利要求1的光纤连接器，其中每根所述光纤的端面相对于垂直于每根所述光纤光轴的平面倾斜4°或以上，并且在每根所述光纤的端面上不存在指数匹配材料。

11、一种光纤连接器，其至少包括：

至少一第一光纤；

至少一第二光纤，其待与所述第一光纤进行光学耦合；

第一光纤套管，其具有第一端面并可固定所述第一光纤，以便使其在第一端面上露出；和

第二光纤套管，其具有与第一光纤套管相对并紧密相接触的第二端面，并且其可固定所述第二光纤，以便使其在第二端面上露出；

每根所述光纤的端面由每个所述套管的端面向每个所述套管内凹讲。

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