CN1373376A - 连接塑料光纤的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种连接塑料光纤的方法和塑料光纤单元,它们以下述方式实现:提供一连接器,该连接器包括一沿纵向方向夹住塑料光纤的槽;以及使塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起,同时通过连接器给其中的塑料光纤施加一个横向压力,从而夹住塑料光纤。

Description

连接塑料光纤的方法

技术领域

本发明涉及一种连接塑料光纤端面的方法，以及利用这种方法获得的塑料光纤单元。

背景技术

用于通信的、大多数用二氧化硅制造的光纤必须利用放电提供的高温熔解而连接(经受熔化一连接)，因为二氧化硅具有高的熔点。然而，在光纤前端的微小部分处的放电操作需要有非常高的控制精度和在安装现场实现放电操作的重型装置。

为了解决这个问题，一种机械连接被提了出来，其中，一连接器具有形成于其中的V形槽，两光纤在V形槽里对齐并邻接在一起，连接器被一顶盖从上向下覆盖，而该顶盖被一夹子夹住，从而固定光纤。

然而，只通过切割二氧化硅部件总是很难使该二氧化硅部件的端面在垂直于纵向方向的一个平面内。不经过特别处理，在邻接的二氧化硅切割端面之间一直存在着很大的连接损失。虽然二氧化硅部件的一个端面可通过磨光形成一个垂直于光轴的光滑平面，但需要很多复杂的和代价昂贵的步骤，这是需要改进的。

为了使光纤机械连接，必须使光纤在顶盖打开的连接器里邻接在一起，或用一楔子从槽处抬起顶盖再组装顶盖和连接器，因为二氧化硅制造的光纤轻薄易碎。当光纤不使用楔子而被强制引入到被夹子夹住的槽和顶盖之间时，光纤已被咬住。

为此，连接时必须同时拿住两光纤和一楔子三样东西。连接需要有一夹住楔子的工具。至今没有一种方法可以通过一手和一简单工具实现连接。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种方法，它以容易的和低连接损失的方式连接塑料光纤的端面，以及利用这种方法提供的、具有连接部分的光纤单元。

1.本发明提供一种连接塑料光纤的方法，它包括：提供一连接器，该连接器具有沿纵向夹住塑料光纤的槽；以及将塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起，同时使连接器对其中的塑料光纤提供一横向压力，从而夹住该塑料光纤。按照本发明的该方法可简化连接和将连接损失降至最低程度。

本发明还提供一种连接树脂塑料纤维和塑料光纤的方法，如下所述。

2.按照第1点所述的连接塑料光纤的方法，其中，连接器的槽在连接器的相反两端具有开口，这些开口具有倾斜部分，利用具有预先施加在其上的横向压力的连接器的弹性、通过将塑料光纤的相对端部从开口引入连接器里的槽而将各塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起。

3.按照第1或2点所述的方法，其中，该槽可包围占塑料光纤整个外周的50％或更多的柱形空间。

4.按照第1-3点之一所述的方法，其中，塑料光纤的至少一部分是用氟树脂制造的。

5.按照第1-4点之一所述的方法，其中，塑料光纤的相对端面通过施加在它们之间的折射率匹配剂而邻接和连接在一起。

6.一种包括连接部分的塑料光纤单元，连接部分是这样形成的：提供一连接器，该连接器包括沿纵向夹住塑料光纤的槽，以及邻接塑料光纤的相对端面，同时使连接器对其中的塑料光纤施加一横向压力，从而夹住塑料光纤。

本发明使用的塑料光纤可是带护套的二氧化硅纤维或多成分的玻璃纤维，它们截面的50％或更多部分是用塑料制造的。带护套的光纤或只用塑料制造的赤裸光纤是较佳的。只用塑料制造的带护套的光纤是用包覆塑料覆盖的赤裸光纤。包覆材料是不受限制的。可使用通常用来覆盖这种带护套纤维的热塑性树脂。它们的例子是聚乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和乙烯四氟乙烯共聚物。塑料光纤在柔性方面是良好的，可用作从干线电缆引入后的建筑物里的短距离主干线、分支电缆或线缆，供局域网(LAN)系统使用。

所举光纤例子中，一个是用氟树脂制造的，一个是用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚碳酸酯树脂制造的。在它们中间，用氟树脂制造的一种或用PMMA树脂制造的一种具有良好的通信性能。在氟树脂中，基本上没有C-H键的无定形含氟聚合体是较佳的。特别是，日本专利申请JP-A-8-5848公开的和含氟树脂制造的塑料光纤作为中距离通信的塑料光纤是有效的，因为这种光纤在近红外光的传送性质方面是良好的，而用PMMA树脂制造的传统的光纤还不能获得这种近红外光。此外，在上述公开中描述的塑料光纤在难以咬住方面是显著的。

虽然本发明使用的塑料光纤的厚度没有特别限定，但具有300μm或更大直径的光纤是适当的，因为这种光纤在导入时难以弯曲。从不小于450μm至不大于1.5mm的直径更好。这是因为具有连接部分、而该连接部分是通过按照本发明的连接方法提供的塑料光纤单元可将传输损失降至最低，只要其直径在该范围内，该连接方法是简单有效的。

邻接在一起的塑料光纤的端面较佳的是垂直于光轴(纤维的纵向方向)。换句话说，垂直于各塑料光纤的光学传输方向的端面较佳的是互相邻接在一起。塑料光纤的端面以端面互相接触的状态、或端面充分靠近的状态邻接在一起，从而可防止连接损失显著增加。例如，通过将塑料光纤固定在一桌上、并用锋利的剃刀切割光纤的端部可获得垂直于光轴的端面。

本发明使用的连接器可以任何形状形成，只要该连接器具有一沿纵向方向夹住塑料光纤的槽。例如，该连接器可以是棱柱形的或圆柱形的，在其横截面上具有一孔，该孔能够适当地夹住塑料光纤。具体地说，连接器较佳的是包括若干零件。更佳的是，连接器包括一底座和一顶盖，底座上具有沿纵向方向夹住塑料光纤的槽，而顶盖将夹住的塑料光纤挤压(推压)在底座上。

对于挤压结构没有什么限制。挤压结构的例子是突出部分和凹陷的一组合，其中之一形成于底座，而另一形成于顶盖；设置在底座和顶盖之间的一铰链或一弹簧；以及作为与底座和顶盖的分离零件提供的夹子或橡皮圈。底座或顶盖的至少一部分由弹性材料形成，通过整体模制、粘结、啮合连接等方式组合底座和顶盖从而达到夹住和挤压塑料光纤。

底座上的槽可以任何形状形成，只要该槽可沿纵向方向夹住塑料光纤。该槽可是形成于连接器上的圆孔。当连接器包括若干零件时，该槽较佳的是形成于平板状的底座的上表面上的槽，以便具有V形截面。该槽也可以具有U形截面或矩形截面。

按照本发明第一方式的连接方法是一种连接塑料光纤的方法，它包括：提供一连接器，该连接器包括一沿纵向方向夹住塑料光纤的槽；以及使塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起，同时通过连接器给其中的塑料光纤施加一个横向压力，从而夹住塑料光纤。在该连接方法中，即使不熔化和粘结光纤也可将连接损失减至最低程度，因为塑料光纤的端面被固定在连接器里，并互相邻接在一起。

塑料光纤的相对端面可利用施加在它们之间的折射率匹配剂邻接在一起。折射率匹配剂是透明的或半透明的，较佳的是液体或凝胶体折射率匹配剂、诸如硅油，而且通常预先施加在连接器的槽里。含有用这种连接方法提供的连接部分的塑料光纤单元能将传输损失减至最低程度，因连接操作简化而能降低敷设光缆的成本，以及能在预先连接和被拆开后重新连接。

按照本发明第二方式的连接方法是一种连接塑料光纤的方法，它包括：提供一连接器，该连接器包括一沿纵向方向夹住塑料光纤的槽；使塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起，同时使连接器对其中的塑料光纤施加一个横向压力，以便夹住该塑料光纤；其中，连接器的槽在连接器的相反两端具有开口，该开口具有倾斜部分，通过倾斜部分从开口将塑料光纤的相对两端引入连接器的槽里、并利用连接器的弹性和预先施加在其上的横向压力将各塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起。

按照本发明第二方式的连接方法，塑料光纤的端部可简单地引入连接器的槽里，使相对端面互相连接，而不必利用(例如)楔子部分地打开被夹住的底座和顶盖。具有用这种连接方法提供的连接部分的塑料光纤单元也可将连接损失限制在低水平上。

较佳的是，各倾斜部分是这样形成的：只要使连接器的端部与形成于其上的开口不以线性方式相交这样的倾斜表面就足够可以了。倾斜表面可具有曲面形，它是通过对开口的边缘略作圆顺的倒角而形成的，该倾斜表面也可被制成具有一确定的角度。当连接器包括若干零件、例如底座和顶盖时，倾斜部分不仅可设置在底座的端部，而且可设置在顶盖上的、与形成于底座上的槽的敞开边缘对应的位置上。

当不容易从槽的端部导入塑料光纤时，可在引导塑料光纤之前给塑料光纤或槽端部的倾斜部分施加能提供良好滑动的折射率匹配剂、诸如硅酮。较佳的是，槽能够包围一圆柱形空间，该圆柱形空间占据塑料光纤的整个外周的50％或更多。换句话说，槽的截面积(在本案中是由槽和顶盖限定的空间的截面积，其中，连接器包括具有槽的底座和顶盖)较佳的是包围一圆形截面积，该圆形截面积占据塑料光纤截面积的50％或更多。更佳的是在70-98％范围内，最佳的是在80-95％范围内。

附图说明

图1是具有V形槽的、作为本发明一个例子的光纤连接器10的零件分解图；

图2是光纤连接器的前视图；以及

图3是沿图2中的III-III线的剖视图。

现在，参考附图描述按照本发明的一种连接方法的步骤。本发明不限于附图所示的实施例。图1是具有V形槽的、作为用于按照本发明的连接方法的连接器的一个例子的光纤连接器10的零件分解图。图2是光纤连接器10的前视图，而图3是沿图2中的III-III线的剖视图。

底座1具有V形槽2，它是在上表面上的V形截面切口，并沿着上表面的纵向延伸。V形槽2可以是单一的、也可包括多个槽。较佳的是，底座1具有凸脊6，它由上表面的四侧边缘形成。由于上盖4在凸脊6内侧与底座1结合，因此上盖可定位于与塑料光纤的外周接触，从而以可靠的方式夹住塑料光纤，即使放置在槽2里的塑料光纤的外径大于槽。较佳的是，上盖4具有设置倾斜部分5的相反两端，而槽2具有设置倾斜部分3的相反两端，以便光滑地引导塑料光纤。较佳的是，底座1或上盖4的一部分由弹性材料、诸如橡胶制成。例如，当槽2与塑料光纤的接触部分用橡胶制造时，弹性将省力地以可靠的方式夹住塑料光纤。

利用夹子7可沿垂直于槽2的纵向的方向对底座1和上盖4施加压力。较佳的是，上盖4和底座1分别具有一上表面和一下表面，并形成有沿着上表面和下表面纵向的中心凹槽12和中心凹槽13。这种结构可在夹持过程中防止上盖4或底座1滑落，通过在适当位置的定位使夹持容易，并即使在两部件被组装后也使夹持容易。当夹子7具有形成于其上的突出部分、从而可与中心凹槽12和中心凹槽13啮合时，夹子7可方便地被固定，而不会从光纤连接器10中滑脱。

作为本发明使用的夹头的光纤连接器10可这样组装：从底座1上卸下上盖4，在槽2里施加折射率匹配剂，将上盖4放置在底座1上，用夹子7夹住上盖4和底座1。已接受过光滑处理的塑料光纤8和9的相对端面可利用简单的工艺连接，其中，一条光纤的端部与另一条光纤的相对端部通过倾斜部分3和5导入，直至光纤连接器10的中心附近，并在该位置被邻接在一起，光纤连接器10较佳的是这样被组装。上盖4较佳的是透明的或半透明的，从而可看到塑料光纤的连接位置。上盖4的材料可以是树脂或玻璃。

当不需要将连接损失限制在特别低的水平上时，可省去折射率匹配剂。当因为光纤8和9滑动不良而难以被导入光纤连接器10时，可使用能提供优良滑动的硅酮物质或其它物质作为折射率匹配剂。一种两组分粘结剂、诸如一紫外线固化粘结剂和另一种粘结剂可作为折射率匹配剂使用。这样，在粘结后可省去夹子7。

当折射率匹配剂包含气泡时，某些情况下连接损失将在热环境下增加。当使用两组分粘结剂时，较佳的是通过使用一种组分防止在混合物里产生气泡，其中，两组分被单独地密封在两个相邻的密封袋里，通过连接两袋可将两组分揉和在一起。等待气泡消失，或通过减压快速消除气泡均是可行的。还可以让两组分单独地进入两圆筒，而该两圆筒具有设置静态混合机的前缘，当两组分从圆筒里被推出的同时，两组分混合。

底座1和上盖4较佳的是用塑料制造，因为可通过注射成形而大量生产。当底座1和上盖4用热膨胀性能与塑料光纤相似的塑料制造时，连接部分将具有良好的温度特性。当使用紫外线固化粘结剂作为折射率匹配剂时，上盖4较佳的是用对紫外线具有高的光透射率的玻璃制造，因为粘结剂可通过弱光源在短时间内固化。

例子

现在，按照本发明具体描述一个例子。请注意，这种描述不应用来限制本发明的范围。

底座1和顶盖4是通过注射成形用聚碳酸酯制造的，它们的形状如图1-3所示。V形槽2被设置成60度的张角。用来引导塑料光纤的倾斜部分3和5向V形槽2的倾斜面倾斜，与光纤的外周成30度角接触，这些倾斜部分形成于顶盖4和底座1的V形槽2的两端。夹子7是用具有0.25mm厚度的不锈钢制造的板弹簧形成的。当塑料光纤8和9使用塑料光学纤维时，它具有用透明含氟树脂制造的中心部分和用PMMA树脂制造的外周加强层，并具有500μm的直径(Asahi有限公司制造，以Lucina商标销售)。由底座1的V形槽2和在截面方向上用来夹住塑料光纤的顶盖4所限定的空间被确定在一距离内，它可包含一个具有400μm直径的圆柱形空间。至于折射率匹配剂，可使用硅油。

光纤连接器10被制成具有如上所述的结构。

在用剃刀切割塑料光纤后，用具有1μm粒度的磨光片磨光切割端面。当切割的光纤用光纤连接器10连接时，与切割塑料光纤前比较的连接损失是0.1dB。切割的光纤的端部可通过被夹子7夹住的底座1和顶盖4的倾斜部分3和5进入在光纤连接器10里的V形槽。

利用预先施加了横向压力的连接器的弹性和塑料光纤的韧性，塑料光纤可不必使用楔子打开连接器的V形槽(它位于(例如)用夹子夹住的底座和顶盖之间)就被导入V形槽。因此，不需要预先固定楔子的工具。通过邻接和连接光纤的相对端面可实现只有最小程度的连接损失的连接。此外，它可容易地在临时连接后实现永久连接，因为光纤可反复地导入和退出连接器，亦容易地多次用另一光纤代替一光纤。

2001年2月28日提交的日本专利申请第2001-55169号的全部内容、包括说明书、权利要求书、附图和摘要在这里被参考引用。

Claims (10)

1.一种连接塑料光纤的方法，它包括：

提供一连接器，该连接器包括一沿纵向方向夹住塑料光纤的槽；以及

使塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起，同时通过连接器给其中的塑料光纤施加一个横向压力，从而夹住塑料光纤。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，连接器的槽在连接器的相反两端具有开口，这些开口具有倾斜部分，利用具有预先施加在其上的横向压力的连接器的弹性、通过将塑料光纤的相对端部从开口引入连接器里的槽而将各塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该槽可包围占塑料光纤整个外周的50％或更多的柱形空间。

4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，塑料光纤的至少一部分是用氟树脂制造的。

5.如权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，塑料光纤的相对端面通过施加在它们之间的折射率匹配剂而邻接和连接在一起。

6.一种包括连接部分的塑料光纤单元，连接部分是这样形成的：提供一连接器，该连接器包括沿纵向夹住塑料光纤的槽，以及邻接塑料光纤的相对端面，同时使连接器对其中的塑料光纤施加一横向压力，从而夹住塑料光纤。

7.如权利要求6所述的塑料光纤单元，其特征在于，连接器的槽在连接器的相反两端具有开口，该开口具有倾斜部分，通过倾斜部分从开口将塑料光纤的相对两端引入连接器的槽里、并利用连接器的弹性和预先施加在其上的横向压力将各塑料光纤的相对端面邻接和连接在一起，从而提供连接部分。

8.如权利要求6或7所述的塑料光纤单元，其特征在于，槽能够包围一柱形空间，该柱形空间占据塑料光纤的整个外周的50％或更多。

9.如权利要求6或7或8所述的塑料光纤单元，其特征在于，塑料光纤的至少一部分是用氟树脂制造的。

10.如权利要求6-9之一所述的塑料光纤单元，其特征在于，塑料光纤的相对端面通过施加在它们之间的折射率匹配剂而邻接和连接在一起。

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