CN1255979A - 带有连接器的光学封壳 - Google Patents

Abstract

光学封壳(1)在其较短的边上有一个凹槽(2)。在凹槽中伸出一个包含一光纤(4’)的套筒(4),它和封壳内部的光电元件(1’)相接。套筒(4)可和类似的套筒(6)相接,其(6)可弹性地置于连接器(5”)的外罩(8)中。套筒之间的对准通过一个开有缝的弹性管(5)得到。在连接器的外罩前侧有一个凸缘(9),当转动外罩(8)时,它能接合进封壳的凹槽(2)中。在凹槽中旋转凸缘90°后,通过夹持凸缘(9)的凹槽(2)中之内表面有凸的形状的方法得到锁定操作,由于凸缘后面有一个相应的凹型。在这种方式下,连接器(5”)可以容易地连接到封壳(1)上,及从其上拆卸。因此得到一个具有简单光学联接的,又不使用当在电路板上处理和安装封壳(1)时,能引起麻烦的光纤引线的封壳。

Description

带有连接器的光学封壳

本发明涉及光学联接装置，特别涉及到用于至少两段光纤的互相联接的装置，如含在一个密封的光学元件中的光纤，即光学封壳，以及带有一个连接器的一段自由光纤。

由连接其上的波导，连接器装置等组成的密封光学元件，一般被用在信号主要由光纤装置传输的光学通讯领域中。为了扩大信号的光学传输的应用范围，如果元件和连接器能够以较低的成本制造，并且用于安装它们的成本能够降低，将是有利的。这些元件成本高的最重要的原因之一是：当校准光电元件，与波导如光纤之间的位置，以及校准一个元件中的波导与别的波导之间的位置时，需要极高的机械精确度。

因此，现在把内含光电元件和具有一个集成的光接口的塑料封壳，和与单根光纤或带状光纤相匹配的连接器装置一起使用。元件这个术语在这里主要用于指将要安装在例如电路板或类似装置上的成品，而一个元件由一系列的基本元件构成。光电模块和辅助模块构成一种类型元件。

商用的光电元件一般都配有一个光纤引线或“抽头”，其是一段从元件内部延伸出来，在元件外部有自由长度的光纤。因此，光纤引线的一端固定在元件的内部，而且这个内部端常常配备一个接在某个光电电路或透镜上的接口。在光纤引线的另一端，也就是自由端或外部端，总是装上某个光连接器。

这样的光纤引线，即一段在其一端与一光电电路相接，另一端可能已经装有一光连接器的光纤，一般来说，是人们要以合算的方式制造模块或辅助模块的主要障碍。这个障碍包括纯物理方式的光纤引线会干扰自动化的成品生产，进而导致产品性能波动。在注塑成型机的密封加工中，当密封用的塑料材料被注塑成把光电电路和光纤引线的内部部分封在一起，然后执行塑料材料的固化操作，由于使用高温，故有损坏光纤的聚合物外套或外壳的危险。进一步地，象在电路板上进行电路的自动安装的机器那样，被设计成自动生产用的设备，在它用于加工具有伸出的光纤引线的电路的情况时，由于它们很复杂的设计而要求昂贵的价格。

已经公开的欧洲专利申请EP-A-2 0 125 499和美国专利US-A 5,452,390披露了含有套筒的光纤连接器，在这样的连接器中，为了使光纤端部之间连接起来，光纤的端部互相挤压。该压力有一部分来源于，例如，作用在一个套筒上，并把它压向另一个套筒的各种弹簧。在以上引用的美国专利中，一个开有缝的弹性套筒或管被用于套筒的互相对准。

美国专利US-A 5,617,495披露了用于含有从一个单元中延伸出来之套筒的光学装置的连接机构。在这样的套筒周围，可以配备一个固定块，它具有防滑段，该部分配置成与一弯板簧的凸缘部分相接合。当联接此装置时，弹簧被下压，以便接合固定块。在美国专利US-A5,195,156中，披露了用一个与锁缝相配的插销以固定其两部分的光纤连接器组件。

本发明的一个目的是提供一个没有任何象集成光纤之引线的凸出部分，但具有用于联接一个分开光纤的简单结构的光学封壳。

本发明的一个特殊目的是提供一个允许其中的光纤通过其中的连接器相对封壳的一个简单移动，就可以互相联接的光学封壳和连接器。

因此，一光电封壳具有一相当薄的长方形平板形状，或一般地是一个平板体，其包括一个特别设计的凹槽或切口其适用于在其一边，例如在其一短侧上锁定一连接器。该凹槽穿透平板或本体的整个厚度延伸。从板件凹槽的内部中心，一圆筒形套筒在板的平面中伸出。套筒被刚性地连接在光学封壳上，并且其方向垂直于平板之所说的侧边，还包含一个以光学方式与光学封壳内的光电元件相接的光纤。套筒以及含在其中的光纤能与一个类似的套筒相连，后者弹性地置于连接器的外罩内，并且罩住另一光纤。套筒之间的相互对准通过由弹性材料制造成的开缝管实现，因此当套筒前面的自由表面被相互对置时，就可获得套筒和套筒中的光纤之一个十分精确的对准。这样，光纤的前端表面将定位成相互对置，并且以机械和光学方式相互联接。在这种含有两个相互对准联接的套筒的光学接口中，光纤的端面在它们要被磨光的情况下，是容易操作的。

连接器的外罩在它的前侧有一个侧向凸出部分，即在垂直于连接器，特别是它的套筒和同轴地包封的光纤之纵向的方向上的突出部分，这一部分被称为凸缘。凸缘能接合到光学封壳的凹槽中，并且当外罩旋转时被锁定在里面。在旋转凸缘到大约90°角以后，在凹槽中的锁定操作被部分地通过弹性作用获得，这种弹性作用则通过朝向它的前面位置的方向，弹性地偏压连接器的套筒得到，因此，由于两个套筒的前表面的联接，该连接器的凸缘被向后压，部分原因是在凹槽中那些夹持凸缘的内部表面有一个凸起的或象脊背的结构，并且凸缘的后面有一相应的凹入的或凹槽型的结构。

在这种方式下，连接器能以可拆卸的方式安装在光学封壳内，并因此可以从中被拆卸下来。因此得到一个具有简单的光学联接的，又不包括一集成的，当在电路板上控制和安装光学封壳时能引起麻烦的光纤引线的光学封壳。然后，由含在其套筒中的光纤组成的连接器也可设计成可拆卸和可替换的“光纤引线”或“抽头”。

由于形成光接口的两个套筒之一被直接置于密封的光电元件前面的外边，而接口之别的套筒被置于一个自由连接器的里边，因此，两个光纤能以成本低的方式进行相互对准。为了维护方便，在联接位置处，在塑料封壳中的每一个套筒的光纤末端和连接器之套筒中光纤末端之间的联接被设计成在联接的位置处，通过配置一个弹性作用和在元件封壳以及连接器上配合互锁的表面的方法，而互相保持联接。锁定用的表面可提供适当阻力以抵御通过转动来拆卸套筒。连接器通过把它自己压向光学封壳，然后把它转动适当的角度，可被从光学封壳中拆卸下来。

在以上看到的那种装置中，元件中的和连接器的光纤自由端被磨光时容易操作。两个套筒的相互对准可以一种简单的方式通过一个开有对准缝的管实现。当依据以上的说明进行包封元件的安装时，由于在电路上没有任何附加的连接器，因而可以使用标准型的自动安装机。连接器以及用于元件与外部联接的光纤，可在此后用手工安装。

这种通过连接器和它的凸缘的旋转运动来形成联接所必需的条件是提供一个自由空间，它围绕在锁定凹槽内的封壳中之套筒一部分的周围。该自由空间的大小必须允许锁定用的凸缘进入锁定用的凹槽中，以便在封壳中锁定光学连接器。在被引用的美国专利US-A 5,617,495中，没有配备这样的空间，而且由于连接器从来不旋转也没有必要配备。在那里，相反的是，当在其纵向移动连接器后，为了使得光纤处于联接，该板簧被压缩而且在同一方向移动。而且，这里所述的连接器被造在一个单元内，其所有部分可以被相互保持，而且为了制造联接，连接器允许一个容易的操作以及仅仅一部分的移动。在两个套筒之间的联接处由连接器的外罩保护，这增加了联接的可靠性。

本发明的其余目的和优点将在以下的说明中提出来，某些部分将从说明中明显看出，或可以通过本发明的具体实践知道。本发明的目的和优点可以通过在附加的权利要求中特别指出的方法，处理，手段和组合方式实现和得到。

虽然，本发明的新颖特性特别地在附加的权利要求中被描述了，但本发明的完全理解，关于结构和内容两部分，以及前面和其它特征可以从以下参考附图，非限定性实施例的详细说明中获得，并且本发明也可以从中得到更好的评价，在示意图中：

图1是一个光学封壳的透视图，其中用于光学联接必需的部件被部分地拆卸并显示在一个分解图中。

在图1中，描绘了一种塑料封壳，它包括一个光电元件，被标在1’处，并且一般具有一矩形板的形状，并在其较长边含有一电接插脚1”。一凹槽2被安排在矩形板的短边或矩形板的前面的中心位置处，在被说明的实施例中，凹槽是一具有穿透整个矩形板的厚度的T型切口。该T型切口被配置成相对一垂直的并通过封壳中心线的平面对称，即该中心平面平行于封壳的长边。T型切口的腿或腹部分置于矩形板上的短边，并且从边上向里延伸，因而T型切口的臂部正好置于矩形封壳内部，且平行于板的短边。切口的形状可以是别的样子，例如梯形或普通的形状，其嘴部即位于最接近板的短边部分，并且比位于里边部分即更接近封壳内部的部分为更窄的形状。

切槽2被设计成能够在它与封壳的联接位置固持一个连接器，所以，一在连接器中的波导被压向联接于置在封壳上的光电元件1’的波导一端面上。为此凹槽2具有侧边3，该侧边3位于T型切口的臂部底侧，两臂从T型切口的中央腿部或腹部延伸出来，如从板的短边向中心方向被看到的那样。这些侧边3具有相对一穿过封壳的平面往上和往下都倾斜的面，不是象T型切口的别的面那样垂直于板，而是与垂直于板的一个平面形成一个小角度。因此，在T型切口的凸出部分的底侧中央形成一最高部分，好象从T型切口的腿部向上到它顶部方向被看到的那样，因此该最高部分比所述凸出部分的底侧上(与最高部分)相邻的部位更接近封壳的内部或中心。由此，得到一个凸的或象脊背的结构，它有一种适合于被锁定在互补设计的凹或沟状部件的设计结构。

从凹槽2的中心的最内部，沿它与封壳之纵向一致的纵向，从封壳2的中心，并且垂直于封壳的对应短边伸出一个套筒4，这是套在光纤4’上的圆筒棒，其中的光纤被模制在一些材料中并且沿套筒的几何轴线延伸。因此套筒4从位于凹槽2中最靠近封壳1的中心部分延伸出来，并伸出在本实施例图示的封壳1的侧边，或前边缘之外，该边是设置了凹槽2的那侧边，而且该套筒4沿着T型切口的腿部中心线对称地安置在凹槽中。在封壳1中，光纤4’有一个与光电元件1’相连的内部端，其自由端，也就是外部端和套筒4的自由端面在同一平面上。因此，例如当其外部端被抛光时，其可容易被接近处理。

一校准管5具有一条纵向的缝5’，并且其内径比套筒4的外径稍微小一点。校准管5的长度比套筒4的自由长度明显大一点，例如不超过后者(套筒)的两倍，并由弹性的材料，如一种适当的金属制成。

连接器5”包括一套筒6，它的前面部分基本上与套筒4相同，即由环绕在光纤7周围的圆筒棒组成，其中光纤与圆筒棒同心。套筒6的前面部分有和套筒4相同的外径。光纤7穿过套筒6的里边，而且有较长的部分从套筒6的尾端伸出。套筒6和光纤7被置于连接器的外罩8里边，该外罩包含一个管体，它能够容纳套筒6的尾部，并且光纤7从它(6)的尾部进一步延伸到别的一些元件，这部分在图上未显示。外罩8的前部被设计成与封壳1中的凹槽2互补的结构，因此在所示的实施例中，一个形状基本上象矩形凸缘9的侧向凸出部分设置在外罩8之指向封壳1的前边缘表面上。凸缘9和T型切口2的臂部槽相配。凸缘9有一平坦的前表面，该表面的位置与外壳8和光纤7的纵向垂直。这个凸缘没有一致的厚度，而是它的后面有一个凹的形状，因此它最薄的部分位于一平行于矩形长边的中心线上。所以，该后表面具有两个稍微有点斜的平坦表面，这两个面相对于已经说过的中心线对称地配置。

在连接器的外壳8的本体内还置有一个螺旋弹簧10，其前端与置在套筒6之尾端的环形凸缘11接合，而后端与一个本体内止动件或终止位置12啮合。止动器12位于连接器本体连接一锥形部分13的地方，该部分有更小的内径。该锥形部分13当变得越来越窄时，其柔韧性也越大，锥形部分13的作用是保护在其中的光纤7不被折断。凸缘11可以某种适当的方式，如通过某种适当的硬肋(未显示)，即从外罩8的内圆筒表面向里突出的肋件，被保持在连接器的外罩8体内。

当使用光学联接时，首先假定连接器5”被装上，即套筒6放在连接器外罩8的内部，因此套筒前端被插入外罩体空腔内一定的距离处。套筒6被偏压到这一前面位置，以便它能克服弹簧10的力向后移动。校准套筒管5被安装在封壳1的套筒4和连接器5”的套筒6两者之一上。然后连接器5”在箭头14的方向上移动，使得校准套筒管5被施加到别的套筒上，并且引导连接器。当封壳1和外罩8的前面部分之间到达接触时，外罩8首先转动适当的角度，以便使外罩前面部分上的凸缘9，能通过并沿着凹槽2的最窄部分，也就是T型切口的腿部分穿行。而后凸缘9的矩形之长边将位于垂直于封壳1之平面的位置，并且在这个位置中外罩被进一步向封壳压一段距离。接着，套筒的自由端表面最终将变成相互之间弹性地联接，而连接器5”上的套筒6能够克服弹簧10的力，向后移动一点。当凸缘9和凹槽2的底部相接触时，外罩8，当然包括矩形凸缘9，被转动一个适当的角度，在本实施例中为大约90°，因此凸缘9被锁定在凹槽2中，并且连接器的套筒6可以通过弹性作用移动一点，但是，任何时候都保持与封壳的套筒4相接触。锁定操作是通过凸缘9的后背面的凹型和T型切口的内表面下部或前部象脊的形状之间的相互配合而实现的。作为例子，如果提供锁定作用的相互合作的平坦表面，分别相对一个平面大约7°，该平面垂直于连接器的轴线和垂直于板的纵向，或其长边或相对设有凹槽的短边之垂直面为大约7°，则这些相互协作的表面可提供适当地防止通过转动而拆卸连接器的阻力。当从封壳1中拆卸连接器5”时，被描述的操作步骤以相反次序执行。

基本上如同以上所述的方式操作的其它锁定凹槽结构和互补的连接器外罩的前面部分，本领域技术人员可容易地想象出来。例如，凹槽可以是具有从所考虑的板侧边延伸成的平坦侧的梯形结构，并位于与所说边为例如45-75°角的位置。该梯形也可以具有脊状的或拱形状的侧边，凸的或凹的。在后一种情况，凹槽可以具有截锥表面的一部分形状，有例如30-90°的锥角，连接器外罩的前面部分具有相应的平坦侧表面的截锥形状。梯形的侧表面不必直接联接到板件被考虑的那边，而在该边可以具有一个一致宽度的凹槽部分，象以上所述的T型形状的腿部。关于锁定用之凹槽形状的一般要求很明显是：它应该在接近所考虑的侧边上置有一个窄入口部分，并且越朝板的中心设置一越宽的里部分，凹槽的某些底边具有一凹的或凸的形状。在锁定用的凹槽的顶部处也必须是足够的板面，以便为了完成锁定操作，允许连接器外罩的前部被插入。

象以上所述的那样，通过为一个封壳配置一个光纤连接结构，光学封壳不配备任何从封壳中延伸出来的光纤抽头，因它可能是在操作时出现困难的所在，而是代之以光学封壳有一个简单牢固的接口以联接到一个并不复杂的连接器上。该连接器在它的另一端，即自由端，可以包括一小段具有标准的连接器(未被显示)的光纤7，以便得到一个可拆卸的，并可替代的“光纤引线”或“抽头”。

虽然说明和描述了本发明的特殊实施例，但对那些本领域技术人员来说，可以容易地实现很多另外的有利方式，修改和变型。因此，本发明在其广度方面不被限制在这些特别指定的细节，代表性的装置和展示及描述于此的举例上。只要不脱离附加的权利要求以及它们之等同概念定义的总发明构思的精神和范围就可以实现各种修改。因此可以理解为：附加的权利要求力图要覆盖所有属于本发明之实质精神和范围的修改和变型。

Claims (12)

1.一种包括一光电元件和联接到该光电元件上的一段光纤的封壳，该封壳旨在耦合到一用于联接该光纤的光学连接器上，该光学连接器有锁定用的凸缘，光纤由光电元件伸入一个套筒，该套筒同心地环绕在光纤的周围，并在一个配置于封壳之一侧边内的锁定凹槽中的内部位置时连接到封壳上，其特征在于，设有一环绕在锁定凹槽内之套筒一部分的周围空间，该空间允许光学连接器的旋转，这样的旋转使得锁定用的凸缘进入锁定用的凹槽，以便把光学连接器锁定在封壳中。

2.根据权利要求1的封壳，其特征在于锁定用的凹槽具有至少部分凸状的内部表面。

3.根据权利要求1或2的封壳，其特征在于锁定用的凹槽具有一个T型形状，其中心腿或腹部从封壳的侧边起延伸。

4.根据权利要求3的封壳，其特征在于，锁定用的凹槽的T型形状具有侧向部分，其中那些基本上平行于封壳侧边的表面是凸的，或者是具有脊背形状并且特别地具有倾斜平坦的表面，其形成一个象屋脊的外形。

5.一光学连接器用于把与连接器分开的第一个装置中的一第一条光纤，和包含在连接器中的一第二条光纤联接起来，其特征在于，设有一圆筒形的第一个凸出部分，其同心地环绕在第二条光纤的周围，和有一第二个凸出部分，特别是一个凸缘，它在第一个凸出部分的一端从第一个凸出部分沿侧向或横向伸出并且具有当连接器被转动时，该第二凸出部分被锁定在第一个装置中之锁定凹槽内的形状。

6.根据权利要求5的光学连接器，其特征在于，沿第一凸出部分的纵向看时，该第二个凸出部分是基本上为矩形形状的凸缘。

7.根据权利要求6的光学连接器，其特征在于，该凸缘具有一凹形的后表面，它用于在对应位置时和有凸形状的锁定凹槽相互配合。

8.根据权利要求7的光学连接器，其特征在于，该凸缘的背面具有一纵向平行于矩形之长边的浅凹槽的形状。

9.根据权利要求5-8之一的光学连接器，其特征在于，设有用于挤压连接器的弹性装置，进而在第一和第二个凸出部分被装在锁定用的凹槽中时，沿平行于圆筒部分的纵向挤压它们远离锁定用的凹槽。

10.一用于使第一条光纤和第二条光纤相连的光学联接装置，它包括

一个板形体，第一条光纤置于其上和/或其中，

一个锁定用的凹槽，它被制作在板形体的一侧边上，第一条光纤有一端在该锁定凹槽上或其中，

一个连接器，它是与板形体分开的，和

一个连接器之基本上为圆筒的部分，它同轴地环绕着第二条光纤的末端部分，

其特征在于，一锁定部分安置在圆筒部分的前端，并从该圆筒部分沿侧向或横向凸出，该锁定部分的形状是在插入锁定用的凹槽和旋转该锁定部分时，可使该锁定部分被锁在锁定用的凹槽中，进而连接器被锁定到板形体上。

11.根据权利要求10的光学联接装置，其特征在于，

一第一套筒，它同轴地环绕在第一条光纤的末端部分上，并且从锁定凹槽的一内表面处凸出圆筒，

一第二套筒，它同轴地环绕在第二条光纤的末端部分上，并且至少部分地安置于连接器之基本圆筒形部分的内部，因此，当连接器被锁定到板形体上时，第一和第二套筒的前端表面将相互联接。

12.根据权利要求10的光学联接装置，其特征在于第二个套筒被弹性地安装在连接器中，使得当它的前端表面与第一个套筒的前端表面联接时，凭借一个施加在套筒的前端表面上的压力，它可以作远离第一套筒方向地移动，因此它们在一定力作用下被相对挤压。