CN1322230A - 采用着色的光固化粘合剂的光纤连接器 - Google Patents

采用着色的光固化粘合剂的光纤连接器

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Abstract

一种用于连接或终止光纤的着色粘合剂含有粘度约为200－5000厘泊的粘合组分、可溶于粘合组分并在暴露于波长约400－1100纳米的辐射之前具有第一颜色、暴露于该辐射后具有第二颜色的着色剂和通过暴露于该辐射使粘合组合物固化的引发剂体系。

Description

采用着色的光固化粘合剂的光纤连接器
本发明涉及采用可见和近红外光谱范围内的光将粘合剂固化而使光纤粘合到合适外壳的粘合剂组合物。粘合剂组合物内包含的着色剂为固化前填充光纤与外壳之间的间隙提供证据。该着色剂还指示曝光充足使粘合剂在外壳内固化并粘合光纤的位置。
现有技术的描述
载送例如通信信号的光缆的成功应用依赖于沿光缆长度使光纤保持轴向平行，即使它可由合适的连接器或终端结构连接起来也是这样。光纤在连接器或终端结构内的正确定位，说明保持通过准确定位的光纤连接的最大信号传输量所需的苛刻要求。准确定位依赖于保留光纤与连接器结构之间固定空间关系。当该关系精确地建立后，在采用可重复地接合和解脱的互锁连接器或终端结构形成连接的期间，正确的空间关系可保证所要求的光纤与光纤的对准。一种方便的建立光纤与连接器之间的正确空间关系的方法包括采用粘合材料，通常为粘合剂，将光纤固定到连接器结构的内表面。
将光纤粘合到连接器结构内部的各种粘合剂的应用，有许多例子。美国专利№4,588,256揭示了应用包含于连接器内部的光纤安装器内的热熔粘合剂。一旦加热光纤安装器，热熔粘合剂就软化，使得可插入在粘合剂冷却和固化时变成粘合到安装器上的光纤。类似地，美国专利№4,984,865和5,048,915采用热塑性粘合剂，在连接器xfsq内部粘合光纤。在这两种情形下，少量熔化的粘合剂在光纤插入已加热的热塑性粘合剂的力作用下，从连接器顶端流出。一旦冷却，在连接器顶端就有一小滴粘合剂包围着玻璃光纤。该小滴的形成，虽然说明粘合剂包围着光纤，但是不能证明粘合剂填满了连接器。这种填满连接器，在光纤与连接器内壁之间的间隙内放入粘合剂，会为光纤牢固粘合到连接器提供最佳条件。达不到最佳条件的粘合会破坏光纤与连接器的相对位置，结果会损坏存在于用来连接光缆长度的连接器内的光纤之间的对准。
一个指示光纤与连接结构之间的最佳粘合的手段在提供可靠的光纤连接方面是有利的。合适的指示手段可确保形成能够具有经得起冲击或拉伸的连接的力的粘合。本发明提供一种采用着色的粘合剂组合物所形成的最佳粘合的指示手段，所述组合物在光纤连接器结构内部粘合光纤期间，当粘合剂填充光纤与连接器之间的空隙时，以第一颜色显示均匀的着色。暴露于可见光使粘合剂固化，当它固化时，第一颜色在开始固化时变成第二颜色。
另外，该粘合剂应当具有足够小的粘度，使它可注射，然而，也要足够大，使注射时，它可留在所要求的连接器区域，而不迁移到其他区域。
发明的概述
本发明提供一种在光纤连接器内使光纤粘合到光纤外壳的粘合剂。该粘合剂含有着色剂，显示在用可见和近红外光谱范围内的波长的光固化粘合剂之前，填充光纤与外壳之间的间隙。当粘合剂固化时，着色剂还指示曝光充足使光纤粘合在外壳内的位置。
更确切地说，本发明提供连接或终止光纤用的指示粘合剂的分布和固化的组合物，它含有粘度约为200-5000厘泊的粘合剂、可溶于粘合剂以显示粘合剂怎样分布于连接器或终端内的着色剂、和通过暴露于下述辐射使粘合剂组合物固化的引发剂体系，该着色剂暴露于约400-1100纳米优选约400-700纳米的辐射之前具有第一颜色而在曝光后具有第二颜色，该组合物优选具有长达约60秒、更优选长达约30秒的开始反应固化，形成第二颜色。
优选地，所述粘合剂成分含有至少一种丙烯酸酯单体。粘合剂可由波长约400-1100纳米的光固化，优选约400-700纳米，更优选约400-600纳米，包括光谱内蓝光和绿光区域的一部分，最优选约500-600纳米。该粘合剂组合物固化，着色剂在低于约30秒期间，优选低于约25秒，最优选低于约15秒内改变颜色。粘合剂牢固地粘合到光纤上和光纤连接器的外壳上。
本发明也提供将光纤粘合到连接器的方法。
本文所使用的词的含义如下：
1.“可见光”一词指波长约为400-700纳米的电磁辐射。
2.“近红外”一词、简写为“nIR”，指波长约为700-1000纳米的电磁辐射。
3.“夹持器”一词通常指计划将光纤固定在连接器或终端内的光连接器的部分。
4.“连接器”一词指一种制品，它通过建立光纤端点之间的接触而使第一光纤与第二光纤对准，之后包含保持光纤端点接触和光纤对准的固定器件。
5.“终端”和“连接”一词指位置，在该位置第一光纤的端点与第二光纤的端点保持接触。“连接器”、“连接”和“终端”可以互换使用。
6.“(甲基)丙烯酸酯”一词包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯两者。
7.“环氧”和“环氧化物”指具有至少一个可通过开环而聚合的环氧乙烷环的有机树脂。
8.“环氧丙烯酸酯”一词指在同一分子内含有环氧化物官能度和丙烯酸酯官能度两者的材料，或在不同分子内含有丙烯酸酯和环氧官能度两者的共混物。
9.“着色剂”和“颜色组分”一词是同义的，指带有可见的颜色的化合物。
除非另有特别说明，这里所使用的所有份数、百分数和比率都是指重量。
附图的简要说明
参照附图可得到对本发明的最好的理解，其中：
图1是本发明一个实施方式的轴向剖面的侧视图，显示了包括插头和插座的光纤连接器。
图2是图1中插头和插座的透视图，局部显示了在插头内部的弯曲光纤。
图3是另一个连接器的剖面图。
发明的详细说明
本发明的光导光纤组件包括夹持器内由着色的光固化粘合剂粘合到夹持器上的至少一根光导光纤，当该粘合剂受到合适的光谱区辐射时会改变颜色。颜色改变指示开始反应固化，即粘合剂已暴露于充足的辐射，开始了聚合；可观察颜色均匀性，以有助于评价粘合剂的固化程度。颜色应当在约60秒、优选约30秒、更优选约25秒、最优选约15秒内开始变化。
有用的粘合剂含有粘合剂组分、自由基引发剂体系和着色剂，着色剂可以是分离的或可以是引发剂体系的一部分。
用于本发明的组合物和光纤组件中的粘合剂组分的粘度约为200-5000厘泊、优选约400-4000厘泊、最优选约400-3000厘泊。
用于体系中的粘合剂组分包括由至少一种环氧树脂形成的成分、含有至少一种(甲基)丙烯酸酯单体的成分和由至少一种环氧树脂和至少一种(甲基)丙烯酸酯单体形成的成分。
有用的(甲基)丙烯酸酯单体包括单、双或多(甲基)丙烯酸酯，例如丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸烯丙酯、二(甲基)丙烯酸甘油酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸1，3-丙二醇酯、三(甲基)丙烯酸三羟甲基丙烷酯、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、二(甲基)丙烯酸1，4-环己二醇酯、六丙烯酸山梨糖醇酯、三羟乙基-异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯、分子量高达约500的聚乙二醇的二(甲基)丙烯酸酯、丙烯酸化的单体的可共聚混合物例如在美国专利No.4,642,126所揭示(其在这里引入参考)的等。
其他的可自由基聚合的单体，即不饱和烯键化合物例如乙烯基醚、邻苯二甲酸二烯丙基酯、苯乙烯等也可以用于这里所述的粘合剂组合物中。
有用的环氧材料包括具有环氧端基的线型聚合物、具有环氧乙烷单元骨架的聚合物和具有环氧侧基的聚合物，例如具有下式的缩水甘油醚单体：
Figure A9981190400071
其中R’是烷基或芳基，n是1-约6的整数。例子是多羟基酚与过量氯乙醇反应得到的多羟基酚的缩水甘油醚。该类型的环氧化物在美国专利№3,018,262中有详细描述，其在这里引入参考。
在本发明中有用的可购买的环氧树脂包括可以“Epon 828”、“Epon 8225”、“Epon 1004”与“Epon 1010”购自Shell Chemical Co.和以“DER-331”、“DER-332”与“DER-334”购自Dow Chemical Co.的双酚A的二缩水甘油醚；以“ERL-4206”购自Union Carbide Corp的二氧化乙烯基环己烯；例如以“ERL-4221”、“Cyracure UVR 6110”或“UVR 6105”购自Union Carbide Company的3，4-环氧环己烯羧酸3，4-环氧环己基甲酯；例如以“ERL-4201”购自UnionCarbide Company的3，4-环氧-6-甲基-环己烯羧酸3，4-环氧-6-甲基环己基甲酯；含有环氧官能度的聚硅氧烷树脂等。可以“HELOXY Modifier”商品名购自Shell Chemical Company的烷基缩水甘油醚环氧化物；以“EPN-111138”或“GY-281”购自Ciba Specialty Chemical Corp.的双酚F环氧化物；和以“Epon 1079”购自Shell Chemical Company的9，9-二[4-(2，3-环氧丙氧基)-苯基]芴酮(flurenone)也是有用的。环氧树脂聚合物可以含有其他官能度，只要加入的官能度基本不妨碍阳离子的室温固化。环氧树脂共混物也是有用的。
使环氧树脂聚合的有用的多醇包括多羟基单体材料，包括亚烷基二醇例如1，2-乙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，8-辛二醇、2-乙基-1，6-己二醇；二(羟甲基)环己烷；多羟基链烷例如甘油、三羟甲基乙烷、季戊四醇、山梨糖醇、N，N-二(羟烷基)苯甲酰胺、1-丁炔-1，4-二醇、4，4-二(羟甲基)二苯基砜、蓖麻油等。有用的聚合物多醇包括尤其分子量约为200-10000的聚乙二醇和聚丙二醇；聚四亚甲基醚二醇，例如分子量不同的聚四氢呋喃或“聚THF”化合物；羟丙基与羟乙基(甲基)丙烯酸酯的共聚物，由乙酸乙烯酯共聚物水解或部分水解形成的含有侧羟基的共聚物，含有侧羟基的聚乙烯醇缩乙醛树脂；改性纤维素例如羟乙基化的纤维素和羟丙基化的纤维素；端基为羟基的聚酯、聚二烯烃和聚内酯(polylactone)，尤其聚己内酯；氟化聚乙二醇和聚丙二醇。
可买到的有用的含羟基材料包括聚四亚甲基醚二醇例如“TERATHANE”650、1000、2000和2900(购自特拉华州Wilmington的du Pont de Nemours)；具有第二羟基的聚氧亚烷基四醇，例如“PEP”450、550和650；聚乙烯醇缩乙醛树脂例如“BUTVAR”B-72A、B-73等(购自MO的St.Louis的MonsantoChemical Company)；树脂例如“FORMVAR”7/70、12/85、7/95S等(购自MonsantoChemical Company)；聚己内酯多醇例如“TONE”0200、0210、0300等(购自Union Carbide)；脂肪族聚酯二醇，例如“PARAPLEX U-148”(购自宾夕法尼亚州Philadelphia的Rohm and Haas)；饱和的聚酯多醇例如购自MobayChemical Co.的“MULTRON”R系列；当量约为100的羟丙基化纤维素，例如购自Hercules Inc.的“KLUCEL E”；羟基当量约400的“Alcohol SolubleButyrate”纤维素乙酸丁酸酯(购自纽约州Rochester的Eastman Kodak Co.)；聚醚多醇例如聚丙二醇二醇(例如购自ARCO Chemical Co.的“ARCOL PPG”系列)；聚丙二醇三醇例如“ARCOL”LT-28、LHT-42、LHT-112等(购自ARCO ChemicalCo.)；环氧乙烷封端的聚氧亚丙基三醇或二醇，例如“ARCOL”11-27、11-34、E-351、E-452等，购自ARCO Chemical Co.；乙氧化的双酚A；环氧丙烷或环氧乙烷基的多醇，例如“VORANOL”聚醚多醇，购自Dow Chemical Co.。
粘合剂组分也可以在一个分子内含有环氧和可自由基聚合的官能度两者。它们可以通过使二或多环氧化物与1或多当量的不饱和烯键羧酸反应而获得。一个例子是UVR-6105与1当量甲基丙烯酸或丙烯酸的反应产物。可买到的具有环氧和可自由基聚合官能度的材料包括购自Daicel Chemical的“Cyclomer”系列。
光引发剂体系是能够吸收可见光区即约400-700纳米内的光的体系。在本发明的优选组件中，光引发剂吸收光谱的绿色区和部分蓝色区内的约400-600纳米、更优选约500-600纳米的光。引发剂体系中的组分包括至少一种引发剂和优选至少一种敏化剂。当吸收合适波长的充足照射时，这些引发剂体系就引发环氧树脂与自由基单体两者的聚合。
有用的敏化剂应当在单体内可溶，并能够在合适的波长内吸收光。根据美国专利No.3,729,313所述的测试步骤，敏化剂也优选能够敏化2-甲基-4，5-二(三氯甲基)-s-三嗪，该专利在这里引入参考。敏化剂也优选在合理的时间期限内有储存稳定性。
据认为合适的敏化剂包括以下种类的化合物：酮、香豆素染料(例如酮-香豆素)、呫吨染料、吖啶染料、噻唑染料、噻嗪染料、噁嗪染料、吖嗪染料、氨基酮染料、卟啉、芳族多环烃、对位取代的氨基苯乙烯基酮化合物、氨基三芳基甲烷、部花青、斯库瑞勒母(squarylium)染料和吡啶鎓染料。酮(例如单酮或α-二酮)、酮香豆素、氨基芳基酮和对位取代的氨基苯乙烯基酮化合物是优选的敏化剂。对于需要高敏感性的应用，优选采用含有久洛尼定基部分的敏化剂。对于需要深层固化的应用(例如涂层或增强纤维减弱相似波长的光照射的情形)，优选采用在所要求的用于光聚合的照射光波长下消光系数低于1000、更优选低于100的敏化剂。或者，也可使用在合适的波长下具有漂白作用的敏化剂。在此反应中，敏化剂漂白组合物，然后可通过一层或多层材料进行引发。
举例说明，优选的酮类敏化剂的化学式如下：
                   ACO(X)bB其中X是CO或CR1R2，其中R1和R2可以相同或不同，可以是氢、烷基、烷芳基或芳烷基，b是1或0，A和B可以相同或不同，而且可以是取代的(带有一个或多个非干扰性取代基)或非取代的芳基、烷基、烷芳基或芳烷基，或A和B可以共同形成一个环状结构，该结构可以是取代的或非取代的脂环、芳香环、杂芳环或稠合的芳香环。
具有上述化学式的合适的酮包括单酮(b＝0)、例如2，2-，4，4-或2，4-二羟基二苯甲酮、二-2-吡啶基酮、二-2-呋喃基酮、二-2-硫代苯基酮、苯偶姻、芴酮、醌例如氯醌、2-氮杂-3-羧基-9-芴酮等、查耳酮、Michler’s酮、2-氟-9-芴酮、2-氯代噻吨酮、乙酰苯、二苯甲酮、1-或2-萘乙酮、9-乙酰基蒽(antracene)、2-，3-或9-乙酰菲、4-乙酰联苯、苯基·乙基甲酮、丙基苯基甲酮、苯基·丁基甲酮、2-，3-或4-乙酰基吡啶、3-乙酰基香豆素等。合适的二酮包括芳烷基二酮，例如蒽醌、菲醌、邻-、间-和对-二乙酰基苯、1，3-、1，4-、1，5-、1，6-、1，7-和1，8-二乙酰基萘、1，5-、1，8-和9，10-二乙酰基蒽等。合适的α-二酮(b＝1和X＝CO)包括2，3-丁二酮、2，3-戊二酮、2，3-己二酮、3，4-己二酮、2，3-庚二酮、3，4-庚二酮、2，3-辛二酮、4，5-辛二酮、苯偶酰、2，2′、3，3′-和4，4′-二羟基苯偶酰、糠偶酰、双-3，3′-吲哚基乙二酮、2，3-莰烷二酮(樟脑醌)、1，2-环己二酮、1，2-萘醌、二氢苊酮(acenaphthaquinone)等。
所述吸收可见光的光引发剂体系必须含有至少一种敏化剂。意外地，该着色剂1标明粘合剂在连接器内的位置，2参与固化反应，3经历反映固化的开始的颜色改变。
其他优选的敏化剂包括玫瑰红(Rose Bengal)、亚甲紫、荧光素、四溴荧光素黄、四溴荧光素Y、乙基四溴荧光素、泛蓝的四溴荧光素、泛黄的赤藓红混合物、4′，5′-二溴荧光素。
虽然并不要求，但是光引发剂体系一般也包括电子供给体。可以使用多种供给体。供给体应当溶于单体，并具有良好的储存稳定性。合适的供给体能够提高组合物暴露于所需要波长的光时的固化速度或固化深度。供给体的氧化势大于零，而小于或等于对-二甲氧基苯的氧化势。优选的氧化势相对于一个饱和甘汞电极(S.C.E)约为0.5-1伏。该值可以由实验测得，或由参考文献例如1975年出版的N.L.Weinburg编辑的“电有机合成技术”第二部分、“化学技术”第五卷等获得。
优选的供给体包括胺(包括氨基醛和氨基硅烷)、酰胺(包括磷酰胺)、醚(包括硫醚)、脲(包括硫脲)、二茂铁、亚磺酸及其盐、亚铁氰化物的盐、抗坏血酸及其盐、二硫代氨基甲酸及其盐、黄原酸盐、乙二胺四乙酸的盐、四苯基硼酸的盐。供给体可以是非取代的，或被一个或多个非干扰性取代基取代。特别优选的供给体含有一个供电子原子例如氮、氧、磷或硫原子和与位于供电子原子α位的碳或硅原子相连的可夺取的氢原子。
优选的胺供体化合物包括烷基、芳基、烷芳基和芳烷基胺，例如甲胺、乙胺、丙胺、丁胺、三乙醇胺、戊胺、己胺、2，4-二甲基苯胺、2，3-二甲基苯胺、邻-、间-和对-甲苯胺、苄胺、氨基吡啶、N，N′-二甲基乙二胺、N，N′-二乙基乙二胺、N，N′-二苄基乙二胺、N，N′-二乙基-1，3-丙二胺、N，N′-二乙基-2-丁烯-1，4-二胺、N，N′-二甲基-1，6-己二胺、哌嗪、4，4′-三亚甲基二哌啶、4，4′-亚乙基二哌啶、对-N，N-二甲基-氨基苯乙醇和对-N-二甲基氨基苄腈，氨基醛例如对-N，N-二甲基氨基苯甲醛、对-N，N-二乙基氨基苯甲醛、9-久洛尼定甲醛、4-吗啉代苯甲醛，和氨基硅烷例如三甲基甲硅烷基吗啉、三甲基甲硅烷基哌啶、双(二甲基氨基)二苯基硅烷、三(二甲基氨基)甲基硅烷、N，N-二乙基氨基三甲基硅烷、三(二甲基氨基)苯基硅烷、三(甲基甲硅烷基)胺、三(二甲基甲硅烷基)胺、双(二甲基甲硅烷基)胺、N，N-双(二甲基甲硅烷基)苯胺、N-苯基-N-二甲基甲硅烷基苯胺和N，N-二甲基-N-二甲基甲硅烷基胺。已发现芳基烷基叔胺、尤其是芳香环上具有至少一个吸电子基，可提供特别良好的储存稳定性。采用室温下为固态的胺，也可以获得良好的储存稳定性。
优选的酰胺供体化合物包括N，N-二甲基乙酰胺、N，N-二乙基乙酰胺、N-甲基-N-苯基乙酰胺、六甲基磷酰胺、六乙基磷酰胺、六丙基磷酰胺、三吗啉代氧化膦和三哌啶子基氧化膦。
合适的醚供体化合物包括4，4’-二甲氧基联苯、1，2，4-三甲氧基苯和1，2，4，5-四甲氧基苯。
合适的脲供体化合物包括N，N′-二甲基脲、N，N-二甲基脲、N′，N′-二苯基脲、四甲基硫脲、四乙基硫脲、四-正丁基硫脲、N，N-二-正丁基硫脲、N，N′-二-正丁基硫脲、N，N-二苯基硫脲和N，N′-二苯基-N，N′-二乙基硫脲。
在本发明的一个实施方式中，根据美国专利No.5,545,676(在本文中供参考)，光引发剂体系是三元体系。在这种三元体系中，附加成分是二芳基碘鎓盐。碘鎓盐也应当溶于单体，而且在敏化剂和供体存在下溶解时，具有储存稳定性。因而，特定碘鎓盐的选择在一定程度上可以依赖于所选择的单体和光引发剂体系的其他部分。这种三元体系必须含有这样的三部分；然而，如果需要，它也可以含有一种以上的敏化剂或供电子体。
有用的盐在美国专利No.3,729,313、3,741,769、3,808,006、4,250,053和4,394,403中有揭示，在这里引入参考所揭示的碘鎓盐部分。
优选的碘鎓盐包括二苯基氯化碘鎓、二苯基碘鎓六氟磷酸盐和二苯基碘鎓四氟硼酸盐。
本发明的粘合剂在“安全光”的条件下混合组合物的组分而成。如果需要，可以使用溶剂，可以使用一种惰性溶剂。合适溶剂的例子包括丙酮、二氯甲烷和乙腈。要聚合的单体可以用作要聚合的另一种材料的溶剂。也可以在采用或不采用温和加热以促进溶解的情形下，制备无溶剂的组合物。
如果需要，可以加入填料，只要它们不妨碍聚合过程。有用的填料包括氧化硅、颜料、抗氧剂、玻璃材料等。
本发明的粘合剂可以用于多种不同的连接器设计中。图1和2示出了本发明的光纤光学连接器的一个实施方式10。连接器10包括一个伸长的插头10和一个插孔或插座14。图1是连接器10的轴向剖面图，它显示了完全插入插座14内的插头12、固定在支撑表面或穿板16上的插座14。图2是省略了穿16的透视图，轴向剖面图的一部分显示了连接器的内部。所示出的实施方式可供两对光纤互连，但本行业内的普通技术人员会明白这里所述的本发明的概念可延伸到一对互连，也可延伸到多对的互连。
插头12包括可以由两个夹具元件或块20和22构成的光纤夹持器18、插头本体或与固定在光纤夹持器18上的套管24。要互连或终止的光导光纤30和32通过夹持器18，进入套管24的中空部分。光纤的终端部分是裸露的，即它们不连接于任何对准元件例如套圈上。因此套管24不仅用来帮助插头12实体定位于插座14内，而且用来提供对光纤的暴露终端部分的保护(如果需要，套管可制成可收缩性的，以完全露出光纤端头)。夹持器18具有接收光纤的凹槽34，该凹槽形成于块20和22的相邻表面内，这两个块元件可以是相同的零件。
采用上述粘合剂将光导光纤固定于夹持器18。为此目的，将粘合剂经过孔注入连接器内并固化。粘合剂应当粘合到一般为环氧硅树脂、聚烯烃或聚氯乙烯的光缆涂层上，在外涂层被剥掉的这些区域内也仍然存在增强纤维例如Kevlar，而且最终粘合到光纤自身上，将光纤固定就位。
夹持器18可以具有延伸部位36，它包裹光纤，松弛掉额外应变，并夹紧。保护罩38可以供进一步的应应松弛用，并将增强纤维束缚在光缆内(KEVLAR绞线)，有助于操纵插头12。增强纤维不需卷曲，但它们可以由粘合剂粘入夹持器的整体结构内，该粘合剂与上述的用来将光纤固定到夹持器上的粘合剂相同。增强部分的应变松弛通过保护罩38内光导光纤夹持器直壁部分的压入配合来实现。这依赖于用于保护罩38和光导光纤夹持器18的材料的选择，而且可形成这样的设计，它不需弯环，并有助于易于制造并减少所需构件数目。光导光纤夹持器表面上的“单向”倒刺有助于保护罩38与光导光纤夹持器18的接合，也有助于光缆与插头12的接合。
闩锁40整体地模塑在套管24的一侧上，可脱卸式地将插头12固定到插座14。闩锁40也可以使插头具有机械定位作用，即它只可以在一个定向上插入插座14。插头12可以在互连位置内偏置，例如通过一个形成于插座14内部的弹簧板(一个柔性悬臂)，向后推紧靠闩锁40，将制造公差影响减至最小。
插座14包括本体或外壳70和另一个光纤夹持器72。外壳70也可以具有适宜的零件(例如闩锁臂76)，使它可脱卸式地固定到穿板16上，该穿板可以是例如一个接插板或工作站出口(暗线箱面板)。闩锁的机构可以供从接插板前面的固定用，使所有预备工作都在该板的前面完成，或者可以供从接插板后面的固定用，使所有的预备工作都在板的后面完成。也可以提供附加机构，例如光纤的夹爪，使光纤牢固地留存在凹槽内。光纤并不延伸至指状物82和84的真正端头，而是终止于距端头足够的距离处，使得当连接器处于使用期间，插头内的光导光纤部分有合适的支撑。如果光纤与光纤的接触非常接近V-凹槽端头(或者如果插头插入的太远)，那么插头内的光纤部分就能够弯曲在凹槽之外，并从顶点提升起来，破坏连接。
插座14可有许多这样的带有对准光纤的凹槽的指状物，数量如插头12内的光纤一样多。指状物82和84成形为在插头12完全插入插座14内时分别凸入套管24的缝隙54和56内。指状物82和84相对于插头的轴(即当光导光纤30或32在套管24内直线延伸时由光导光纤30或32所规定的轴)以倾斜(非零)的角度进入套管24。该角度优选约为42℃，它权衡了光纤末端表面接触压力、光纤导入V凹槽的力、摩擦作用和所要求的公差范围(较大的角度增大公差)的关系。因为插座的光纤不指向开口74，就没有漏出光伤害使用者眼睛的危险。插座的光纤夹持器72与外壳70以轴为中心结合，结合方法是在快速进入形成于插座外壳70一端处的切口或钩88内的夹持器72的第一端上提供多个柱。夹持器72采用形成于夹持器一边上的与插座外壳70内的孔89接合的凸缘或立柱，可脱卸地固定就位。也可以采用另一种插座的光纤夹持器的设计，其中夹持器作为单件进行模塑，带有断开端或者能够快速搭锁到其基部的盖板，基部具有使光纤定位的凹槽。
连接器10的所有构件(除了插头保护罩38)都可以由任何耐久的传输光的材料制成，优选可注塑的聚合物例如聚碳酸酯、VALOX(由General Electric出售的聚酯)、RADEL(由Amoco出售的聚芳基砜)。该材料可以包括导电填料，以赋予构件以半导电性能，目的是将能够导致光纤末端污染的摩擦起电降至最小，只要这种填料在固化期间不过分地削弱照射。保护罩38优选由低模量的共聚酯弹性体形成，例如以材料编号1559X67420B购自明尼苏达州Winona的RTP的材料。
连接器10的组合和安装很简单。虽然插头12可以容易地在现场组合，但它一般在工厂组合。为了将粘合剂放入组件，可简单地将粘合剂放入针筒状的施加器(如果需要，可以提供装在这样的施加器里的粘合剂)内，放置到夹持器内的开口上方，并将粘合剂注射入夹持器18内。然后，在连接器上方放置一盏具有所要求波长的照射光的灯，时间是5秒至数分钟，使粘合剂固化。有用的灯包括购自3M的Model XL3000，它采用75瓦特的钨光源，经滤光或不滤光，以与所用的特定引发剂体系的感光性相配。
也要明白，插头12或插座14可在光纤的另一端用任何种类的光学连接器固定到跨接光缆或连接软线上。推荐使用暴露于室内环境时寿命较长的光纤，例如购自Minnesota Mining and Manufacturing Co.的高强度光纤。这些光纤具有常规的芯和包层，被新型的三层结构包裹，如美国专利No.5,381,504所述，在这里示出以供参考。本行业的普通技术人员也会明白本发明的连接器能够容纳离散光导光纤，或多根光纤的带，也可容纳单模和多模光纤两种。
预终止于插头12或插座14的光纤应当被剥离、劈裂和清洁过。如果光纤是带的形式，该带为一根光缆内带束的一部分，那么光缆护套的一部分必须首先进行修剪，露出带。多数光缆都有几层保护层，每层都必须脱除，以备进入光纤带。必须采取相似的步骤，脱除具有离散单根光纤的光缆的保护层。当光纤从光缆的保护性护套移出之后，就进行剥离。然后，准备劈裂已剥离的光纤，可采用几种可购买的光纤劈裂器中的任何一种来实施，例如美国专利No.5,024,363所示的劈裂器。用来使光纤接合到插头12的劈裂长度，是距光纤夹持器18的距离，在优选的实施方式中约为23毫米。对于光纤与插座14的接合，劈裂长度是距光纤夹持器72的距离，在优选的实施方式中，约为15毫米。
一旦技术人员对每种光纤都具有合格的端面感到满意时，就可以从劈裂器内取出光纤。可以进一步任选地提供经非对称处理的光纤，象劈裂，目的是赋予其斜向端面，如美国专利No.5,048,908所述。对于插头，可在光缆穿过保护罩38之后，完成光纤的制备。
插头12的最终组装包括几个简单的步骤：将光纤放置于夹持器18的V-凹槽内，将套管24搭锁到光纤夹持器18上。可以使用一个组装的夹具，将套管24导向光纤夹持器上，目的是当它们插入套管时避免损伤光纤。光纤末端应当终止在插头内，距套管末端约0.5毫米。完成插座14也很简单。光纤夹持器72接合到外壳70上，首先将枢轴的柱推入切口88内，接着将立柱突入孔89内。将光纤放入V-凹槽和将夹持器与插座接合期间，应当很小心地不要污染光纤尖端。
连接器10的安装也同样简单。插座14可由方便的装置例如闩锁臂76(其他的结构也可以模塑入外壳70内以供常规的固定用)任选地固定到任何需要的表面。也可以将几个插座固定到一个模块上，而且它们能够设计成前面或后面装载，或从侧边滑动。插座14固定之后，简单地将插头12插入开口74，就完成了连接。插头12通过闩锁40从插座14松脱。
连接器10的各种构件的尺寸可以变化很大，这依赖于所要求的应用。下面的近似尺寸被认为是示范性的。插头12的总长为57毫米、宽12毫米、厚8毫米，光纤夹持器18提供13毫米长的夹紧凹槽。插头套管24伸出夹持器18有25毫米，提供的内部空间为24毫米长、10毫米宽和6毫米高。插座14的开口74是12毫米×10毫米，其总高度和深度是38毫米和36毫米。插座光纤夹持器72是20毫米长(从光纤被夹紧端到指状物82和84的末端)、12毫米宽和1.5毫米厚。指状物82和84内的光纤对准的凹槽是11.5毫米长，最深的深度为2毫米，这适合容纳大多数常规光导光纤。V-凹槽的内部角度不应当太窄，因为这会导致与光纤的过分摩擦，但是也不应当太宽，因为这样不会保持光纤的合适导向。认为90℃的内部角度是一个良好的折衷。
在图3所示的另一种连接器内，在光缆314的一端沿着光纤涂层318脱除护套312和光纤涂层，露出增强纤维315和光纤318。本发明的粘合剂320注入连接器的内空腔，并填充陶瓷套圈322内的孔321。
尽管参照特定实施方式对本发明进行了说明，但上面的描述并不能理解为限制本发明。参照本发明的描述，本行业的普通技术人员会明白所述实施方式的各种变化和本发明的可采用的实施方式。变化有可能发生在插头、插座和夹持器。对于有用的连接器机械结构的详细讨论，见美国专利No.5,381,498、5,757,997和正在审理的U.S.S.N.08/801,058，它们全都在这里引入参考。例如虽然图中只示出两对光纤连接，但连接器10实际上可容纳任何数目的光纤对(或者仅一对)。因此，认为：不脱离本发明所附权利要求书规定的精神或范围，就能够进行这样的改变。
词汇
BisGMA   双酚A二缩水甘油醚与2当
         量甲基丙烯酸的反应产物
CD 1012  二芳基碘鎓盐，也称为Sarcat，购自Sartomer
CPQ      樟脑醌
DPIPF    二苯基碘鎓六氟磷酸盐
EDMAB    对-二甲基氨基苯甲酸乙酯
pTHF250  聚四氢呋喃
TEGDMA   二甲基丙烯酸三甘醇酯
UVR 6105 3，4-环氧环己烯羧酸3，4-环氧环己基甲酯
测试方法
Kevlar拉伸测试
将光缆插入图1的插头，没有Kevlar扇出。在后注射孔后面约0.010厘米，放置护套。采用3毫升针筒用手工注射粘合剂，要保证完全充满空腔。
接着用合适的光源使每个插头曝光两次进行固化，每次5秒钟，一次在顶部，一次在底部。
将每根双光缆切成两半并劈裂，直至两根独立的光缆从插头突出来。为了进行Kevlar拉伸，将插头放入附系到chattillon DFM100刻度盘的夹具内。由护套、Kevlar和GGP光纤组成的光缆围绕着直径为6.25厘米的芯轴一次性地卷绕，并夹紧到位。以1.25厘米/分钟的速率进行拉伸直至断裂。
光纤拉伸测试
对于光纤的拉伸，如上面的Kevlar的拉伸测试所述，插头放入夹具之后，从插头上将护套剥离约4英寸，露出Kevlar和GGP光纤。GGP光纤围绕6.25厘米的芯轴卷绕，并夹紧到位。以1.25厘米/分钟的速率拉伸直至断裂。
然后，Kevlar围绕6.25厘米的芯轴卷绕，并以1.25厘米/分钟的速率拉伸直至断裂。
实施例
实施例1-2和对比例1C和2C
剥离光缆的外护套，制成光导光纤组件样品，修剪Kevlar光纤，并将光导光纤插入双终端连接器。
粘合之前，用已被异丙醇湿润的不起毛的垫清洁光纤，接着光纤插入装配装置。然后将两滴配方如表1所示的粘合剂注入双终端夹具内的每个光纤槽，将连接器暴露于3M Model XL 3000固化灯25秒进行粘合，该灯具有75瓦特的钨光源，滤光后透出蓝光。
表1中的结果对比说明，不含可见光敏化剂的粘合剂和指示染料暴露于可见光时不能固化。这些实施例中的引发剂体系也对可见光是最佳的，结果，它们暴露于可比的UV辐射时就不能有效地固化。但是，当暴露于可见光时，固化就加速，而且相伴的从起始色变化至最终色的染料颜色的改变，指示着固化进程。此外，本发明的组合物表现出增高的拉出力，如表2所示。
本发明粘合剂和对比粘合剂的同样的样品也暴露于紫外光，不固化。
从连接器拉出光纤所需要的力也如表1所示。
                             表1    (pph)
  实施例1  实施例1C   实施例2   实施例2C
Diacel A-200     100     100
UVR 6105     100     100
p THF 250     5.26     5.26     21.28     25.00
CD 1012     2.10     1.60     1.60     1.90
EDMAB     0.10     0.10     0.106     0.125
CPQ     0.74     0.53
玫瑰红     0.05     0.05
拉出光纤的力的平均值(Std.Dev.)，牛顿  5.25(0.79)   13.73(1.61)
拉出Kevlar的力的平均值(Std.Dev.)，牛顿-可见光  289.8(71)    无固化   381.7(44.8)    无固化
拉出Kevlar的力的平均值(Std.Dev.)，牛顿-紫外光   无固化    无固化     无固化    无固化
实施例3-8，采用另一种染料的粘合剂组合物
配方相同，除了将选用的染料进行混合，制成粘合剂，各种组合物如表2所示。如实施例1-2所述，制成光纤组件，并进行KevlarTM拉伸测试。测试结果也如表2所示。
表3说明了不同实施例中的颜色变化。
                                     表2
 实施例3  实施例4  实施例5  实施例6  实施例7  实施例8
 Bis GMA     50     50     50     50     50     50
 TEGDMA     50     50     50     50     50     50
 EDMAB     1.03     1.03     1.03     1.03     1.03     1.03
 CPQ     0.17     0.17     0.17     0.17     0.17     0.17
 Tinuvin     1.03     1.03     1.03     1.03     1.03     1.03
 DPIPF     0.62     0.62     0.62     0.62     0.62     0.62
 亚甲蓝     0.10
 赤藓红B     0.10
 亚甲紫     0.10
 4，5-二溴荧光素     0.10
 四溴荧光素Y     0.10
 吖啶橙     0.10
 拉出Kevlar的力的平均值(Std.Dev.)，牛顿     172(41)     187(67)     100(48)     192(44)     184(51)     227(57)
           表3染料颜色的变化
    玫瑰红     粉红色至无色
    亚甲蓝     浅蓝至淡蓝色
    赤藓红B     粉红色至橙色
    亚甲紫     紫色至浅蓝色/无色
    4，5-二溴荧光素     粉红色至黄色
    四溴荧光素Y     强粉红色至橙色
    吖啶橙     黄色至橙色

Claims (17)

1.一种用来连接或终止光纤的着色粘合剂，它含有：
(a)粘度约为200-5000厘泊的粘合剂组分；
(b)可溶于粘合剂组分的着色剂，所述着色剂具有暴露于波长约400-1100纳米的辐射前的第一颜色，和暴露于所述辐射后的第二颜色；
(c)通过暴露于所述辐射而固化粘合剂组合物的引发剂体系。
2.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的着色剂包含于所述引发剂体系内。
3.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘度约为400-4000厘泊。
4.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的辐射具有约400-700纳米的波长。
5.如权利要求4所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的辐射具有约400-600纳米的波长。
6.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述组合物具有长达约60秒的开始反应固化，形成第二颜色。
7.如权利要求5所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的组合物具有长达约30秒的开始反应固化。
8.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘合剂组分含有至少一种丙烯酸酯单体。
9.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘合剂组分含有至少一种环氧树脂。
10.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘合剂组分含有至少一种环氧丙烯酸酯。
11.如权利要求8所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘合剂组分含有至少一种选自甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)和甲基丙烯酸的单体。
12.如权利要求1所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的粘合剂含有光引发剂体系，所述光引发剂体系含有电子供给体和至少一种敏化剂。
13.如权利要求12所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的光引发剂体系含有至少一种荧光酮敏化剂。
14.如权利要求13所述的用来连接或终止光纤的着色粘合剂，其中所述的光引发剂体系还含有二芳基碘鎓盐。
15.一种光纤连接器，它含有：
(a)至少一根光缆，所述光缆含有至少一根被许多增强纤维包裹的光纤，它们都被至少一层聚合物涂层包裹，所述光缆的一部分被层状剥离，使得依次是露出光纤末端，露出的增强纤维的区域，涂覆光缆的区域；
(b)所述光缆的夹持器；和
(c)注入所述夹持器的着色粘合剂，所述的粘合剂含有：
(i)粘度约为200-5000厘泊的粘合剂组分，
(ii)可溶于粘合剂组分的着色剂、所述着色剂在暴露于波长约400-1100纳米的辐射前具有第一颜色而在暴露于所述辐射后具有第二颜色，和
(iii)通过暴露于所述辐射使粘合剂组合物固化的引发剂体系。
所述光纤、增强纤维和夹持器暴露于所述辐射，其中所述的开始反应固化发生于60秒内。
16.如权利要求15所述的光纤连接器，它含有许多光缆。
17.如权利要求15所述的光纤连接器，其中所述的光缆是多光纤带。
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