CN1220013A - 抗拉的光纤阵列接头 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低成本的光缆接头,该接头将在不损害光学耦合的前提下缓解光纤的应变。该光缆接头有一包括前端和尾端(38,40)的光缆体(30)。在光缆体的前端有一对自光缆体伸出的锁定构件(46)和一安装柱(48),该安装柱也是从光缆体伸出的。光缆体(30)的尾端逐渐变细,以形成光缆过渡构件。提供接头体盖(34),以便保护驻留在接头体(30)和体盖(34)之间的光纤。提供光纤定位块(32),该定位块有至少可容纳一根光纤的光纤接收表面(60)和接头体衔接表面(58)以及光学界面器件表面(62)。在接收表面(60)上形成许多定位槽(66),以便给至少一根光纤定位。定位块的接头体衔接表面(58)包括接收腔(76),以便容纳接头体(30)的安装柱(48)。

Description

抗拉的光纤阵列接头
本发明的技术领域
本发明一般的说与光缆接头有关。具体地说本发明涉及一种抗拉的光纤阵列接头，其中光纤的应变得到缓解。
本发明的现有技术
传输光信号的带状光缆是众所周知的。光缆(包括带状光缆)的使用通常受长途中继线路安装的限制，在这种场合光纤传输特性的改进与它们的制造与安装有关的更大的开支和困难是相关的。随着对通信媒体的需求持续增长，将光缆用于短距离传输信号(即用于局域互连网)的优势也在持续增长。这种增长带来了需求，即需要用带状光缆连接许许多多设备。
在过去的数年里已经提出了许多种光缆接头。已知的多纤接头实例包括可购自Berg Electronics公司的MAC牌产品和可购自US Conec.公司的MT牌产品。在授权给Katsura等人的美国专利第5,420,952号、授权给Longhurst的美国专利第5,276,755号、授权给Foley等人的美国专利第5,500,915号、授权给Finzell的美国专利第4,784,457号、授权给SizerⅡ等人的美国专利第5,430,819号和授权给Shahid的美国专利第5,287,426号中进一步介绍了一些光学接头实例。
许多已知的接头都配备有应变消除器件。例如，Longhurst(美国专利第5,276,755号)揭示了一种由几部分组成的光学接头，该接头具有借助独立的应变消除零件连接到众多光纤上的接头体。
没有适当的应变消除，在接头中的光纤容易被损伤。这种损伤往往不容易发现，事实上，这种损伤可能是属于那种数周、数月或数年后才显现的那种类型。常规的应变消除零件通常提供某种防止弯曲的保护和防止扭力和轴向力的保护。但是，许多已知的应变消除零件被固定在接头上，以致当轴向力施加在光缆上时将接头从耦合的设备上拉下来，从而破坏了耦合的完整性。此外，当轴向力消除时，在接头面上的光纤往往由于接头彼此猛烈撞击而碎裂或损伤。
现在已经有既无损于光学耦合又可消除光纤应变的接头，但是这些接头需要在光缆体内的独立的补强构件以便实现它们的功能，从而增加了成本。尽管已知的光学接头满足了光学耦合器件的需要，但是仍然需要能消除光纤应变又无损于光学耦合和无需大幅度增加成本的接头。
本发明的概述
本发明是一种可满足低成本要求的光缆接头，该接头可消除光纤的应变、且无损于光学耦合完整性。该光缆接头具有带前端和尾端的接头体。接头体的前端具有一对向前伸出的锁定构件和一个也是向前延伸的安装柱。接头体的尾端是逐渐变细的，以形成光缆过渡构件。提供接头体盖以保护驻留在接头体和接头体盖之间的光纤。提供一光纤定位块(即卡箍)，该定位块具有至少接收一根光纤的光纤接收表面。在该接收表面上形成许多定位槽，以使那至少一根光纤定位。定位块还包括接头体衔接表面和光学器件接口表面。定位块的接头体衔接表面包括接收腔，以容纳接头体的安装柱。定位块的接收腔还包括有弹簧。
在本发明的优选实施方案中，接头体具有一凹进的底板，在接头体盖与底板之间形成光纤舱。弹簧加载的定位块与光纤接收舱结合使定位块可以相对接头体缩进，从而有助于提供抗拉的接头组件，并将施加在接头体上的外力与定位块隔离。
附图简要说明
图1是现有技术的多纤光缆接头。
图2是依据本发明带盖板的接头体和定位块的分解图。
图3是图2中接头体的俯视图。
图4是图2所示定位块局部剖开的后视图。
图5(a)-(f)是说明具有依据本发明的接头体和定位块的带状光缆的制造方法的侧视图，其中粘胶带层由剖面表示。
图6是适合现场连接的带状光缆的剖面图。
图7(a)-(d)是说明依据本发明现场安装接头组件的方法的剖面图。
图8(a)-(b)是依据本发明将接头体与定位块配对装配起来的俯视图。
图9是有光纤包含在其中的接头组件的俯视图，且局部剖视。
图10是沿着图9的10-10线剖开的剖视图。
图11是沿着图9的11-11线剖开的剖视图。
图12本发明的接头体和定位块与锁定壳、锁定机构和耦合舱在一起的分解图。
图13是依据本发明部分装配起来的接头组件的透视图。
本发明的详细叙述
本发明的目标是光缆接头组件，该组件依靠光纤本身提供应变消除，无需单独的应变消除构件。正象在背景部分中所讨论的那样，现在已经有许多已知的具有应变消除构件的光纤接头。一个这样的实例示于图1。如图1所示，配对的接头20为第一和第二光缆22对接创造条件。提供定位块24并将它连接到光纤22a上。在光缆22的内部提供应变消除构件26并且通常是沿着光缆22的长度纵向敷设。这些应变构件26通常是编织的高强度纤维，例如购自杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours,Wilmington,DE)牌号为KEVLAR的那些产品，该构件的作用是提高整段光缆的拉伸强度以及将拉伸应变消除提供给在光缆末端的接头。应变构件26通常借助卷曲环23或类似的零件束缚在接头体21上。还给定位块24装备一弹簧27，使它可以相对接头体21浮动，因此本质上提供一种消除应变的连接。在本发明中，取消了对光缆内补充的增强构件的需要。这样做之所以可能是因为光纤的复合强度足够高，足以提供适当的拉伸应变消除。在典型的安装中，光纤是被安装光纤接头时所需的各种剥离程序削弱的。由于本发明的接头组件可以在制作光缆的过程中直接施加到光纤上，所以不再需要这些剥离程序。
本发明在图2中给予说明。光缆接头组件通常用28表示，它包括接头体30和定位块(即卡箍)32。将接头体30提供给通向定位块32的来自光缆的过渡光纤。另一方面，提供定位块32以便使光纤对正并直接与其它类似的器件对接或与许多不同的发光元件对接，如发光二极管、激光阵列、边缘发射激光、超级发光二极管、垂直空腔表面发射激光(VCSELs)和其它表面发射器件。此外，定位块32还可以与许多不同的光电探测器对接。在本发明优选的实施方案中，提供了接头体盖34和定位块盖36以保护定位在其下面的光纤。但是，应当注意的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，可以将盖34和36除去。在本发明优选的实施方案中，接头体30是由塑料制成的，而定位块32是由陶瓷制成的。但是，应当注意的是，在不脱离本发明的精神和范围的条件下，接头体30和定位块32之一或两者可以由陶瓷、塑料、金属或其它材料制成。
接头体30具有前端38、尾端40、顶部42和底部44(未示出)。正象在图3中通过补充细节所看到的那样，锁定臂46在接头体30的外周界处从前端38伸出。从前端38的中心伸出的是安装柱48。正象在图2中所看到的那样，接头体30从前端38向尾端40逐渐变细而且在斜线41处开始变细。变细的尾端40提供从带状光缆向接头体平缓的过渡。基本上垂直于接头体纵轴凸起的是保持构件49和制动器51，它们的作用将在下面详细介绍。
顶部42具有凹进的底板50，在图2中看得最清楚。凹进的底板50有尾部过渡平台52和前唇54。在顶部42上还提供容纳接头体盖34的轨道56。在接头体盖34安装在接头体30上时由于有轨道56致使接头体盖34与接头体30齐平。这一点很重要，其原因通过下文将显而易见。
如图2和图4所示，定位块32具有接头体衔接表面58(在图2中看不到)、光纤衔接表面60、光学器件接口表面62和侧面64。在光纤衔接表面60上有许多使光纤定位的定位槽66。在优选的实施方案中，定位槽66是V型槽，但是不脱离本发明的精神和范围也可以选择其他的截面形状，例如半圆形、矩形等。
定位块32的侧面64包含锁定耳74，用于扣紧接头体30的锁定臂46。正象在图4中所看到的那样，定位块32还在接头体衔接表面58上包含接收腔76。弹簧78安装在接收腔76内，弹簧相对于接头体30对定位块32加载，以使该组件是抗拉的，下面将详细地介绍。在本发明的精神和范围内还考虑到另一些安排弹簧的方式，例如定位在安装柱48上的垫圈式(washer-style)弹簧。
图5(a)至5(f)说明具有接头体30和安装在接头体上的定位块32的带状光缆的组装方法。本发明将参照多纤带状光缆80进行介绍，但是应当理解，只要单纤光纤的强度足以提供应变消除，则本发明也可以应用于单纤光缆。如图5(a)-5(f)所示，将至少一根光纤82从保存光纤的卷轴(未示出)上拉出。在本发明优选的实施方案中，光纤82是购自3M公司(St.Paul,Minnesota)的TECS和FT-200-EMA牌铠装光纤。但是应当注意利用各种不同的光纤的光缆也都是可以接受的。
光纤阵列定位在一对接头组件28上，每个组件包括接头体30和定位块32。然后，让这对接头与光纤阵列接触。随后，使接头体盖34和定位块盖36与光纤阵列和接头的组合件接触。在这个实施方案中有两个独立的接头体盖34和一个双联的定位块盖37，后者在切成一半时形成两个独立的定位块盖36。在这个时候，将这些盖子固定，将光纤82固定到接头体30的过渡平台52上，同时使光纤82固定在凹槽66中。在另一个实施方案中，在固定盖子之前可以先将光纤82固定到接头体30的过渡平台52上和凹槽66中。在本发明中使用的固定材料是众所周知的，例如多组份的环氧树脂、或光致固化的粘接剂(例如购自ABLESTIK公司牌号为Luxtrak LCR 0603B+UV的产品)。光纤82还可以在接近接口表面62处固定在凹槽66中以易于抛光光纤。
在盖34和37适当地定位之后，分别提供上、下粘胶带层86和88，将光纤82夹在其间，形成带状光缆80。优选使用一对挤压辊(未示出)提供必要的力使上、下粘胶带层86和88与其间的光纤82紧固在一起。如果有接头体30和定位块32存在时，它们也被夹在上、下粘胶带层86和88之间。上、下粘胶带层86和88是由密封内层、粘接剂层和防护外层组成的三层平面带组件。密封层的作用是密封光纤，并且优选由可变形的材料组成，例如压敏胶、热固性粘接剂、热塑性粘接剂、辐射固化的粘接剂、凝胶、泡沫塑料、纤维材料、可变形的塑料或它们的任何组合。粘接层位于内层和外层之间，优选由诸如压敏胶、热固性粘接剂、热塑性粘接剂辐射固化型粘接剂、机械互锁结构或它们的组合之类的材料组成。防护外层是作为带状光缆的外套，优选由聚乙烯或适合在各种各样的环境中应用的塑料组成，也可以由塑料、金属、纤维或它们的组合组成。有关制作带状光缆的方法的更详细的介绍，可以参考共悬未决的美国专利申请第08/456,571号，题为：带状光缆组件及其制造方法。
因此，在连续敷设光缆80时接头组件被密封在带层86和88之中。然后，将带层86和88向后剥开，剥到接近斜线41处，将接头对、双联的定位块盖37和两个接头体盖34的一部分暴露出来。向后剥开带层86和88的目的是允许定位块和定位块盖与锁定壳92配合，下面将详细地介绍与说明。将带层86和88向后剥开之后，用金刚石圆盘锯将双联的定位块盖37和光纤阵列切开。然后，抛光切断的定位块盖36和光纤阵列，使它们与光学器件接口表面62齐平。
本发明的接头体30和定位块32也可以在现场安装。关于为现场安装装备的带状光缆和现场安装的方法的详细介绍可以参考共悬未决的美国专利申请第08/544,611号(1995年10月18日申请)，题为“Fiber Optic Ribbon Cable With Pre-InstalledLocations For Subsequent Connectorization”。
在现场安装应用中，提供具有插入点的带状光缆，该插入点是在带状光缆的生产线上制作的，以便将简单的插入点提供给光纤以便安装接头。如图6所示，在光纤134周围提供一对粘胶带层130和132，以形成带状光缆136。在粘胶带层和光纤之间沿着带状光缆在一个或多个插入点处提供至少一释放元件138，以便易于在此处插入光纤。由于有在带状光缆136生产线上制作的插入点，最终获得的带状光缆在现场安装要容易得多。
图7(a)-7(d)说明一种现场连接的方法。为了现场连接，技术人员必须在带状光缆136上确定一个插入点。一旦找到，就在插入点切开光缆。因为释放元件阻止带层上有粘接剂的一面粘到光纤上，所以切开光缆后很容易向后剥开粘胶带层130和132，将光纤134露出。一旦将带层向后剥开，就可以将接头组件140安装到暴露的光纤上。然后，从带层上拆除释放元件，将每条带层有粘接剂的一面紧固在接头组件的外表面上。最后，剪掉任何多余的粘胶带。
图8(a)和8(b)是装配在一起的接头体30和定位块32的俯视图。在图8(a)中，定位块32处于其静止状态，内部的弹簧78未被压缩。图8(b)表示将定位块32朝接头体30方向回缩，于是接头体30压缩弹簧78。在这个位置，任何施加在尾端40上的同轴力都被传送到接头体30上，而不是被传送到定位块32上。采用这种方式，就向位于定位块32的凹槽66中的光纤提供了抗拉的应变消除。
关于本发明的抗拉的应变消除特征用图9予以进一步说明。图9是接头体30和定位块32剖开的俯视图，说明各个光纤82保持在接头体盖34和定位块盖36之下。光纤82仅仅在过渡平台52处附着在接头体30上。允许它们在接头体30其余的长度上的凹进的底板50和接头体盖34之间浮动。由于凹陷的底板从接头体30的顶面凹进相当大的距离，允许光纤82弯曲而没有干扰。这有助于本发明的抗拉的应变消除特征。图10和图11是剖面图，说明将光纤82紧固在定位块盖36下面(图10)与允许光纤在凹进底板50与接头体盖34之间浮动(图11)的差别。
图12是包括锁定壳92和耦合组件94的接头组件28的分解图。耦合组件94包括锁定机构96和耦合舱98。图13说明部分装配起来的组件，其中接头体30和定位块32借助锁定机构96紧固在锁定壳92中。锁定壳92、锁定机构96和耦合舱98都优选由塑料制成，但是与接头体30和定位块32的情况一样，它们也可以由玻璃、陶瓷或其它材料制成。
锁定壳92基本上是矩形的空壳结构，适合容纳接头体30和定位块32的主体部分。锁定壳92有顶部100、头部101、侧面102和尾部103。侧面102上有倾斜的突起104，以有利于本发明的推拉锁定特征。在锁定壳92的侧面102上形成槽106，保持构件49和制动器51通过槽106突出。正象能够看见的那样，锁定壳92的尾部103比头部101宽，允许保持构件49和制动器51通过。顶部100有一邻接定位构件108，以阻止锁定壳92过分地插入耦合舱98。
锁定机构96本质上是一个H形的双联栓。锁定机构96具有第一和第二锁定端110和112。第一和第二锁定端110和112有一对锁定臂114，用于在锁定壳92中与接头体30的保持构件49扣紧。锁定机构96还有一耦合部分116，在这部分与定位块32耦合。
耦合舱98内藏一个适合将两个接头组件28耦联起来的锁定机构96。耦合舱98是一个矩形的空心结构，在舱顶上有一对槽118，用于容纳锁定壳92的邻接构件108。还提供一对紧固突起120，以便在需要时固定耦合舱。
在全部装配起来时，光纤82将应变消除，将抗拉特征提供给接头，而无需另外的应变消除构件。当接头组件28锁定时，定位块32相对接头体30回缩，因此使接头体30的锁定臂46脱离定位块32的锁定耳74，于是在接头体内提供一段松弛的光纤。这允许将载荷施加在光缆80上，因此允许经带层86和88将载荷施加到光缆内的光纤82上。于是，该载荷经在光纤82和过渡平台52之间的粘接层被转移到接头体30上，并因此经锁定机构96转移到耦合组件94上。最后，该载荷经耦合舱98上的紧固突起120转移给大地。所以该载荷被从光缆80转移到大地，全然不干扰定位块32，并因此全然不干扰光学耦合。

Claims (14)

1．一种至少连接一根光纤的光缆接头组件(28)，该接头组件(28)包括：
接头体(30)，该接头体具有前端和尾端(38,40)，前端有从该端突出的一对锁定构件(46)和安装柱(48)，而尾端形成光缆过渡构件；
接头体盖(34)，它可安装在接头体(30)上；以及
光纤定位块(32)，该定位块可与接头体(30)配合，并且具有至少接收一根光纤的接收表面(60)，其中在该光纤接收表面(60)上形成至少一个定位槽(66)以使至少一根光纤定位，该定位块(32)进一步包括接头体衔接表面(58)和光学界面器件表面(62)，其中在接头体衔接表面(58)上形成容纳安装柱(48)的接收腔(76)。
2．根据权利要求1的接头组件，其中锁定构件和安装柱沿着接头体的纵轴方向从接头体上伸出。
3．根据权利要求1的接头组件，其中光纤定位块进一步包括锁定耳(74)，以便锁定接头体的锁定构件。
4．根据权利要求1的接头组件，其中接头体有凹进的底板(50)，在尾端有一过渡平台(52)，在前端有唇缘(54)。
5．根据权利要求4的接头组件，其中至少有一根光纤在过渡平台处被粘接在接头体上，并且在定位槽中被粘接到定位块上。
6．根据权利要求1的接头组件，该接头组件进一步包括在接头体和定位块之间的弹簧(78)。
7．根据权利要求6的接头组件，其中定位块可在接头体的前端和锁定构件之间移动。
8．根据权利要求5的接头组件，其中所述的至少一根光纤是在凹进底板和接头体盖之间浮动。
9．根据权利要求1的接头组件，该接头组件进一步包括可安装在定位块上的定位块盖(36)。
10．根据权利要求1的接头组件，该接头组件进一步包括锁定壳(92)，以容纳接头体和光纤定位块。
11．根据权利要求10的接头组件，该接头组件进一步包括耦合组件(94)。
12．根据权利要求11的接头组件，其中耦合组件包括锁定机构(96)和耦合舱(98)，其中锁定机构扣紧接头体，在完全组装起来时耦合舱内藏有锁定机构、锁定壳、定位块和部分接头体。
13．一种制造带接头组件(28)的带状光缆的方法，该方法包括下述步骤：
(a)提供接头体(30)和光纤定位块(32)，其中接头体(30)有光纤接收沟道(50)，而定位块(32)有光纤衔接表面(60)，在光纤衔接表面(60)上形成许多定位槽(66)；
(b)将至少一根光纤定位在光纤接收沟道(50)和定位块(32)的光纤衔接表面(60)的众多沟槽(66)附近；
(c)将该至少一根光纤用接头体盖(34)保留在接收沟槽(50)中；
(d)将该至少一根光纤保留在定位块(32)上形成的凹槽(66)内；以及
(e)将该至少一根光纤和接头组件(28)夹在第一和第二粘胶带层(86,88)之间，以形成带状光缆(80)。
14．一种将具有接头体(30)、定位块(32)、接头体盖(34)和定位块盖(36)的接头组件(28)加到包含一对粘胶带层(130,132)、至少一根按纵向排列在一对带层之间的光纤(134)和一对配置在粘胶带层和那至少一根光纤之间的释放零件(138)的带状光缆(136)上的方法，该方法包括：
(a)定位在带状光缆上的释放零件；
(b)在释放零件的中点附近将带状光缆基本上垂直于其纵轴切断；
(c)剥掉粘胶带层和释放零件，以便暴露那至少一根光纤；
(d)将那至少一根暴露的光纤与接头体和定位块定位；
(e)将那至少一根暴露的光纤分别保留在接头体盖与接头体以及定位块盖与定位块之间；
(f)从粘胶带层上拆除释放零件；以及
(g)将带层施加到接头组件上。
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