CN1313955A - 多终端连接器光纤互连系统 - Google Patents
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Abstract
一种聚合物光纤多终端连接器(MT)、套管(10),包括具有形状互配的L形两半(12,13),它们容纳多根光纤,这些光纤安装在光纤套管两半的表面内形成的V形槽中。光纤套管两半包括与V形槽主平面垂直的带孔壁,用于提供使光纤套管对准MT插口的导销(25),该MT插口具有一对准组件和安装在该对准组件内的对准件,以便提供精确的对准。
Description
本发明涉及一种光纤互连系统，尤其是一种多终端连接器(MT)平行光纤互连系统。
在光波通信中，通过直接将光纤对接到有源器件上，来将光发射器件如激光器或发光二极管(LED)连接到光纤上，同时用透镜或镜面来收集从激光器或LED发出的光，供传送到下一级，或是利用中间光制导机构来收集从有源器件发出的光，并将它导向光纤，及采用来自光纤的光用于将它导向接收光学数据的器件。此处使用多根光纤连接器，并且有源器件包括一光纤阵列，一中间光纤套管典型地用来使有源发送器件与安装在光纤连接器末端处的连接器对准和配合。有源器件可以是一种光发送装置或光接收装置。光纤套管是由塑料或玻璃制的块体，它有一些小孔或导光管，这些导光管贯穿块体，用于将光从块体的一端导引到另一端。光导向装置的小孔或导光管预定使装置中套管的光纤在待配合的器件中对准，用于传送光学数据。
在本技术领域中已知具有多根光纤的光纤连接器。这类多根光纤连接器日益必要，因为需要要大的应用带宽。
多根光纤连接器，如美国专利5214730中的那样，显示出光纤套管由一对多根光纤连接器插塞形成，该多根光纤连接器插塞具有弹簧件，用于在与光纤带缆插入该连接器的方向成轴向的方向上将插塞彼此相互地压紧。一般应用导销来对准多根光纤连接器插塞，极力使光纤阵列中的各个光纤端部彼此贴着配合，以保证良好的光耦合，并因此保证有效的传输。
一般说来，光纤阵列安装在V形槽中(美国专利4753515)，这些V形槽是在硅材料中蚀刻而成，以便为光纤的精确定位作准备。光纤在硅块中的精确定位是绝对必要的，以便当两个连接器配合时，各光纤尽可能靠近对准，从而限制任何的信号损失。
在Stevens等人申请的美国专利5809191中示出一种典型的光纤连接器套管。它示出一单块模制件光纤套管，用于安放一多根光纤带缆，以便在一开口处提供具有许多孔的光纤套管面，光纤穿过这些孔。销相互平行地从光纤套管延伸，用于插入另一个光纤套管中，供将导销安放在导销凹槽中。
蚀刻的V形槽可以有良好的精度，但难以将它们结合在一起，并且将它们抛光也是有问题的。这造成终端连接的光纤套管具有脆性的表面和边缘。
在由Grindersier所申请的美国专利5664039中，示出另一种对准光纤的解决方案，此处将光纤阵列保持在光纤套管内的槽中，然后用一第二平滑(不带槽的)光纤套管件将这些光纤夹入槽中，那样光纤可以精确地保持在槽中。按照Grindersier的意见，这让通过连接器的传输具有最小的光纤错位，因为槽可牢固地保持住光纤。Grindersier还说明了利用各种设计来优化传输数据的另一些装置，这些装置通过可供选择的槽设计-V形、半圆形等，将光纤固定在槽中。
在US Pat Shiflett,USP 5619604中，示出另一种用于改善MT式光纤套管中对准光纤的方法。它说明了一种导向插脚和该导向插脚上的槽，上述导向插脚用于在插孔内预先对准光纤套管，而导向插脚上的槽用于与插孔的加强筋配合。
在光纤连接器领域中，存在有一种长期感觉到的需要，即需要一种光纤连接器，其可在亚微米范国内高精度和高准确度进行机加工，以便保持光纤阵列的各个光纤与光纤带缆插入其中的光纤套管及用导向销与其配合的光纤套管二者实现配准。
现有技术(例如，Grindersiev的专利)说明了通过改善一个光纤套管内光纤的对准情况，来改善两个光纤连接器中光纤的对准。另一些现有技术解决方案如Shiflett,USP 5619604等，通过附加一些机构到光纤套管上来解决光纤套管对准问题；这不仅增加了连接器的成本和复杂性，而且还增加了在对附加的元件(如Shiflett,USP 5619604中所述的那些)进行机加工时产生误差的机会。
一种对连接MT光纤套管时对准光纤问题的慎重解决方案已经避开了现有技术，而且它对光纤工业将会是非常有利的。
本发明的目的是提供一种多根终端连接器光纤套管，该多根终端连接器光纤套管提供用于在MT光纤套管中保持光纤的槽，同时消除了在制造带槽光纤套管时的常见误差。
按照本发明，光纤MT式光纤套管包括形状互配的两半，这两半在它们具有垂直支脚的范围内是L形，每个L形光纤套管一半的一个支脚在其配合端处有若干平行的细长槽，并且在光纤接收端处有一凹槽，每个L形光纤套管一半的另一个支脚构成一个壁，并具有一平行于上述槽的导销孔，该孔提供该光纤套管与另一MT光纤套管的对准件或导销的对准，以便当两半结合在一起时，槽或凹槽叠加，以便安放在由叠加凹槽所形成的开口中的光纤带缆延伸到上述叠加槽内的光纤中，该光纤可以从上述用于光学数据传送的配合端发送到另一个光纤套管。
光纤套管容纳多根光纤。光纤套管是一种注塑塑料，塑料其中有槽用于接收光纤。光纤套管通过将多根光纤插入光纤套管的槽内，并通过化学粘结将光纤固定在槽内及抛光光纤套管的端面来实现终端连接。光纤套管由两半形成，每个一半都有一主表面，该主表面中有V形槽，而且每个一半都有一对壁，这对壁包括若干对准导销用的孔。光纤套管包括一配合端和有一卡圈安装于其上的后端。光纤套管两半用胶粘剂结合在一起，并且光纤固定于其中。
本发明的光纤套管的一个优点在于：它的具有形状互配的设计减少了制造成本，因为它的各光纤套管两半是相同的。另一个优点是第一个优点的结果，该优点在于：在制造光纤套管第一个一半时发生的偏差对光纤套管功能的影响减至最小，因为光纤套管的另一半有相同的偏差，但它们位于相反的方向，结果是两半元件是彼此互补的。例如，如果两个光纤套管A、B待配合，则A，B其中每个都包括相同的两半。因此，套管A具有顶部一半和底部一半，而光纤套管B也具有顶部一半和底部一半，并且所有4个一半都相同。如果造好的光纤套管A顶部一半在位置“X”处具有槽，而该槽打算用于位置“Y”，则这种不规则性将被光纤套管B顶部一半中即使有也很少的相同不规则性相匹配-光纤套管A与该光纤套管B配合。
现有技术回避不了这种误差，在现有技术中光纤套管用单个模制件制成，该单个模制件具有导销孔和用于光纤的孔。在现有技术MT光纤套管中，中心销的数量等于待由此光纤套管封闭的光纤实际数，然后将中心销插入该单个模制件中，用于形成光纤用孔。本发明要解决的，这种方法的问题在于，每次重复中心销的插入都与先有的重复不同，因此没有两次重复产生相同的光纤套管。误差引到两个光纤套管中，这两个光纤套管是待配合的，但可能具有未对准的光纤。在制造也许是数十万光纤套管的过程中，产生误差的机会是很大的。
按照本发明，设计的光纤套管与制造的实际光纤套管之间的差异很少导致光纤套管的不合格配合，即使在光纤套管中有制造不规则性也是如此。而且，在连续批量制造的光纤套管之间的差异将全都正确而同等地起作用，即使连续批量产生了不完全等同的光纤套管两半也是如此。
下面以对优选实施例的详细叙述，说明本发明的这些和另一些特点。
图1是本发明光纤套管的透视图；
图2是本发明光纤互连系统光纤套管的透视图；
图3是本发明光纤套管一半的透视图；
图4是本发明光纤套管的部件分解图。
在图1,2中示出一对本发明的MT光纤套管10、11。每个光纤套管10、11还包括两个两半12,13,14,15。每个光纤套管的一半12,13,14,15都具有一配合端20,21和一光纤接收端24,26,在配合端20,21处，光纤套管10,11中叠加的槽36,37,51,52内的光纤在它们的配合端20,21处相互连接，而光纤接收端24,26用于安放一对光纤带缆27,28，该光纤带缆封闭在槽36,37,51,52中。为了形成每个光纤套管10,11，光纤套管的两半12,13、14、15，除了沿着间隙30,31之外，用胶粘剂(未示出)粘结在一起，由此允许过量的胶粘剂穿过间隙30、31渗出并离开槽36、37、51,52。每个一半12、13、14、15都包括孔22a、22b、23a、23b，它们从其光纤套管12的配合端20、21延伸到光纤接收端27。光纤套管两半12、13、14、15中的孔22,23的用途是用于安放导销25，导销25使引导光纤对准的光纤套管10、11对准，并提供一低的光学通信损失。光纤套管10中的开口34用于安放带状光缆27，该开口34由每个光纤套管一半12、13中的凹槽57a、57b形成。同样，光纤套管11具有一由光纤套管一半14,15形成的开口，用于安放带状光缆28。
图2示出光纤套管10，它包括除了在间隙30处外其余部分接合的光纤套管两半12,13。孔22a、22b还从光纤接收端24延伸到配合端20。每个一半12,13都包括一表面41,42，表面41,42具有多个叠加的V形槽36、37,V形槽3637是共同存在于由这些槽36所形成的表面41之外的空间范围内，它们有点象同心的顶部和底部半圆，叠加在一起可形成一个圆形。这里，槽36,37叠加，以便形成一金刚石形的槽，用于封闭光纤。光纤套管两半12,13相同而形状互配，并且一个的元件与另一个的相同。
单个光纤套管的一半12包括如图2所示的配合端20和如图3所示的光纤接收端24。光纤套管的一半12包括配合端20附近的表面41。表面41中形成多个光纤槽36。在优选实施例中，这些是光纤对准槽36，也叫做V形槽36，因为这些槽成楔形。在一个实施例中，沿着光纤套管的一半12的主上表面41形成12个V形槽，而且数目还可以不同于12个。V形槽36精确成形，以便夹持光纤。
在光纤套管的一半12的光纤接收端处，是一个凹槽57b，它由底部表面59形成，用于接收光纤带缆27(图1)。凹槽57b与V形槽36连通，以便当光纤带缆27安放在凹槽57b中时，可以将各个分开的光纤安装在V形槽中。两个光纤套管的一半12,13的凹槽57a、b(图1、2、4)叠加，以便在光纤套管10的光纤接收端24处，形成一开口34(图1)。表面59,62,63可以是平的一用于形成一系列台阶，或者是斜的一用于将通常是可挠曲的光纤带缆27或光纤集中于表面41成V形槽36上。当两个光纤套管的一半12安装在一起时，由叠加凹槽57a、b所形成的开口34通常是矩形。卡圈55是光纤套管的一半12在光纤接收端24处整体式的模制部分。
在图4中，光纤套管10包括光纤套管的一半12，该光纤套管的一半12位于光纤套管的一半13下方，因为这两半刚好在带状光纤27(图1)和光纤插入光纤套管10中的前面。一个对准柄脚70从光纤套管的一半12第二侧边39中凸出。柄脚70可以是矩形形状，并与光纤套管的一半12整体式模制。槽口45是在光纤套管的一半12第一侧边38上的柄脚70上方。槽口45是与柄脚70的形状相同，但比柄脚70稍大，以便在光纤套管的两半12,13配合期间容纳它。槽口45接收套管的一半12的柄脚70。而光纤套管的一半12的槽口46安放套管的一半13的柄脚71。
在图4中，槽口45形成具有后壁47的开槽区域。槽口46沿着套管的一半12的第二侧边39敞开，以便那时光纤套管的一半13的柄脚71朝槽口46方向移动并配合在槽口46的内部。同样，底部光纤套管的一半12的柄脚70可以插在套管的一半13的槽口45内部。光纤套管的两半12,13的具有不同形状的设计能对单一模具提供两个一半，然后可以通过插在另一个光纤套管一半12,13的槽口45,46内的柄脚70,71相互配合在一起。
这些柄脚70,71和槽口45、46为光纤套管两半12,13的对准提供准备，以便帮助装配光纤套管10。光纤套管的两半12,13可以按下述步骤装配：将光纤安装在光纤套管的一半12的V形槽内部；然后在配合端20处沿着表面41涂布环氧树脂以固定光纤；然后将光纤套管的一半13安装到光纤套管的另一半12上；光纤槽36,37中的光纤在配合端20,21处起对准导向件作用，而柄脚70,71在光纤接收端24处起光纤套管两半12,13的对准装置作用。通过使柄脚70,721对准到槽口45、46中，将光纤套管的两半12,13安装在一共平面的方位中。
在实施例中，光纤套管的一半12用一种聚合物材料如液晶聚合物模制而成。V形槽36采用上述精密模制技术注塑。与模制包括对准槽36的配合端20同时，模制包括上述全部对准零件的光纤接收端24。可以看出，模制光纤套管10的优点允许同时模制与光纤套管一半的配合端14整体式模制的这些对准零件，并提供快速而廉价制造包括这些对准零件的光纤套管，因此在连接器组件内部不需要任何附加的部件或元件。
一个向上的壁80从第一主平面41朝光纤套管的一半13上的第二主平面42凸出。壁80在第一侧边38处或其附近留出间隔，其中限定包括与表面41正交或相交方向上延伸的表面。向上的壁80具有第一外表面85和第一内表面83。
在图4中，顶部光纤套管一半13包括壁90，壁90面朝下，当底部光纤套管一半12的壁80面朝上时，它沿着配合方向在轴向上与第二主表面42间隔开。在此实施例中，当底部一半和顶部一半12,13并置成光纤套管10时，向上和向下的壁80,90防止胶粘剂穿过间隙30、31之外的地方渗出(图1,2)。该实施例达到一个优于现有技术的优点是顶部和底部光纤套管的一半12,13可以用胶粘剂接合而不分离。
本发明的优点在于：光纤套管10可以在野外装配，以便接合光纤插孔并与相同或不同形状因素的对置连接器精确对准。而且，尽管现有技术的MT光纤套管是单个模制件，但本发明的光纤套管是由两半构成。这种设计的一个优点是，由于顶部一半和底部一半12,13二者由同样的形状相配元件形成，所以在形成V形槽时的不规则性被V形槽中同样的不规则性所消除。因此，光纤套管的一半13沟槽中的误差与同其配合的光纤套管一半14中的误差一致。换句话说，当使光纤套管的两半配合时，光纤套管一半13V形槽的位置间距被光纤套管一半14相应V形槽中相应的间距配合。有误差的配合相互抵消掉。
装配和终端连接光纤套管10的另一种优选方法如下：在光纤套管10注塑成型之后，通过将一中心销(未示出)安装在第一半12的槽36中(参见图3)，完成光纤套管10的装配。然后将配对一半12的主表面41放在一起，以便将中心销封闭在两半12,13之间。然后，例如通过化学粘结或超声波焊接将两个一半12,13固定在一起。卡圈55(见图2,3)作为光纤套管一半12的一部分同时注塑成型，它包括一个中心销可以由其凸出的凹槽57b。在可供选择的实施例中，围绕光纤套管的两半12,13后身将分开的卡圈固定。中心销的直径刚好稍大于待放大槽中的光纤的直径。例如，中心销可以具有约0.1255微米的直径。取出中心销，留下的光纤套管30具有V形槽通道，该通道在顶部一半13和底部一半12之间精确对准，并且沿着它们的通道壁没有任何的偏差如光纤套管两半12,13的V形槽未对准的情况。以这种方式装配的光纤套管10因此可以快速而方便地按照下述说明进行终端连接。
接着通过化学粘结，如将一种厌氧性胶粘剂注入光纤套管内，将光纤固定在光纤套管10的内部。例如，将一种底层涂料如LocquicPrimer N 7649(Loctite Corp.,Rocky Hill,Conn.)和一种硬化剂如RCTM680 Retaining Compound High Strength(Loctite Corp.,RockyHill,Conn.)一起使用。厌氧性胶粘剂是优选的，因为它们一旦暴露于空气中就固化并完全粘附到塑料上。也可以采用另一些化学粘结法，如和固化炉一起使用的环氧树脂。胶粘剂可以从光纤套管10的无论哪一侧注入或是经由开口34注入。胶粘剂将光纤固定在光纤套管10的V形槽36内，并且还使两半12,13固定在一起。
在胶粘剂已固化之后，将光纤切开并抛光。光纤套管配合端20还可以围绕V形槽模制一抛光基座，如美国专利Nos.5,333,223和5,193,133中所公开的那种。此处将它们合并参考。采用标准的抛光操作将光纤套管10的端面抛光，以便光纤处于最佳传送状态。上述终端连接操作可以由技术人员很容易在野外完成。这种终端连接与单根光纤的终端连接方法(如SC连接器)相似，并可用一种高成功速率重复。由于本发明多根光纤套管的新颖构造，及预先将光纤套管的两半装配成单个光纤套管单元10，所以终端连接过程可快速而方便地完成。
应该理解，对此处所述的本优选实施例进行各种改变和修改，对本技术领域的技术人员来说，将是显而易见的。这些改变和修改可在不脱离本发明的精神和范围内进行，并且不减少其具有的优点。因此，所附权利要求书应包括这些改变和修改。
Claims (17)
1．一种具有对准元件的多根光纤平面阵列的光纤套管，包括：
一对配合的、具有形状互配的光纤套管一半；
每个光纤套管的一半，它们都具有光纤接收端和配合端，上述光纤接收端用于在一凹槽中接收至少有两根光纤的平面光纤阵列，而配合端用于安置每一根光纤；
每个光纤套管的一半都具有一第一支脚；
每个套管的一半都具有一第二支脚；
每个光纤套管一半的第一支脚都具有用于安置光纤的平行细长槽；
每个光纤套管一半的第二支脚都具有用于接收导销的孔；
其中，上述具有形状互配的光纤套管两个一半这样装配，使它们的配合端相互匹配，使它们的带缆接收端相互匹配，并使每个光纤套管一半的第二支脚与另一光纤套管一半的第一支脚匹配，
装配好的两半具有一个用于带缆，即平面光纤阵列的开口，该开口由上述两半的光纤接收端处的凹槽叠加而形成，
结合好的两半具有一空间，供两个结合好的一半叠加的平行细长槽中的光纤用，该光纤位于光纤接收端至少有两根光纤的平面光纤阵列内，并在配合端处引出光纤套管。
2．根据权利要求1所述的光纤套管，其特征在于，每个光纤套管一半还包括光纤接收端处的对准柄脚和上述光纤接收端处的槽口，每个一半的柄脚用于配合并插入另一半的槽口中。
3．根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，每个一半在光纤接收端处都包括第一侧边处的对准柄脚和第二侧边处的槽口，当两半配合时，一个一半的柄脚装填另一个一半的槽口。
4．根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述第一、第二两个一半形成一种套管结构，在所述槽中含有两根光纤。
5．根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，当将两半装配好形成单一结构时，第一和第二支脚相互平行。
6．根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述槽在表面处比在基底处宽。
7．根据权利要求1所述连接器，其特征在于，第一和第二块体包括一配合端和后端，该后端有一卡圈安装于其上。
8．根据权利要求1所述的连接器，其特征在于，所述槽是楔形，所述两个一半是L形。
9．根据权利要求1所述的光纤套管，其特征在于，上述光纤套管的一半是L形，上述第一支脚构成L形的第一支脚，而第二支脚构成L形的第二支脚。
10．一种形成多根光纤平面阵列的光纤套管的方法，包括以下步骤：
模制两个一半，每个一半都具有一个配合端和一个光纤接收端，该配合端在其第一平面中具有若干多根光纤对准槽，而光纤接收端具有由其凸出的对准柄脚，上述光纤接收端具有一与上述第一平面垂直的壁，上述壁保持在与光纤对准槽平行的方向上，用于接收将安放在上述V形槽内的光纤进行对准的导销。
将两半配合，其中，将一半的对准柄脚插入另一半的槽口并对准，将它们的配合端对准并将它们的光纤接收端对准，以形成单个光纤套管结构。
11．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将光纤插入光纤对准槽内并将光纤套管两半固定在一起，同时光纤夹在套管两半之间，从而形成单个光纤套管结构。
12．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：
将光纤插入V形槽内，并用环氧树脂将光纤和光纤套管两半固定；
模制第一光纤套管一半，使之包括与第一对准柄脚相对的第二光纤套管一半；
模制第二对准的一半，使之包括在与第二槽口相对的第二光纤套管一半一个侧边上的第二对准柄脚。
13．根据权利要求10所述的方法，其特征在于，包括将光纤插入V形槽内及用环氧树脂固定光纤和光纤套管两半的步骤。
14．一种光纤套管的一半，
具有光纤接收端和配合端，光纤接收端用于将有许多光纤的带缆安放在凹槽中，配合端用于提供光纤；
包括平行的细长槽，用于装入光纤；
包括用于安装导销的孔。
15．根据权利要求14所述的光纤套管一半，其特征在于，上述光纤套管一半是L形，上述第一支脚构成上述L形的一部分，而第二支脚构成另一个支脚。
16．根据权利要求14所述的光纤套管，其特征在于，光纤套管一半还包括在光纤接收端处的对准柄脚和在上述光纤接收端处的槽口，每个一半的柄脚用于配合并插入另一半的槽口中。
17．根据权利要求14所述的连接器，其特征在于，每个一半在其光纤接收端处，包括在第一侧边处的对准柄脚和第二侧边处的第一槽口，当第一和第二一半配合在一起时，每个一半的槽口和柄脚用于安放另外一半的柄脚。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C19 | Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |