CN205121018U - 一种可以精确定位的光纤连接器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种光纤连接器，包括连接器插座与连接器插头，连接器插座包括连接器插座基座、锁紧轮压圈、锁紧轮以及操作手柄，连接器插座基座与共聚焦成像系统的光学底板刚性固定；锁紧轮压圈、锁紧轮以及操作手柄，共同组成连接器插座的锁紧和限位机构；连接器插头的头部有轴向定位头，在轴向定位头后方有旋转定位头，光纤束从空心孔洞中穿过，光纤束与连接器插头平齐后二者固定；当连接器插头插入连接器插座基座的定位槽底部后，空心孔洞正对着圆形通光孔，聚焦后的激光通过圆形通光孔注入光纤束。本实用新型增加旋转定位功能，限制光纤束沿轴心线转动，实现旋转方向定位；通过弹簧向连接器施加压力，确保连接器的锁紧稳定可靠，压力可控。
Description
技术领域
本实用新型属于光学技术领域，更具体地，涉及一种可以精确定位的光纤连接器。
背景技术
在基于光纤束的共聚焦成像系统中，激光器发射激光，通过激光扫描装置和耦合物镜对光纤束的端面进行扫描，将激光聚焦后注入到光纤束的每一根线芯中，每一根线芯的直径大约为2-3um。在光纤束的另一端，注入的激光通过微物镜聚焦在被观测物体上，被观测物体在注入激光的激发下发出荧光，荧光沿着同样的路径通过光纤束的线芯返回，最终被探测器捕捉到并且成像。
在成像过程中，扫描装置会依次扫描每一根线芯，不能出现偏差，因此如何精确定位耦合物镜和光纤束之间的相对位置，是共聚焦成像系统需要解决的一项重要问题。通用的光纤连接器有金属环连接器(FerruleConnector,FC)、物理连接器(PhysicalConnector，PC)、微型A类连接器(SubMiniatureA，SMA)等，这些连接器通常用于单芯光纤的连接，而不是用于光纤束的连接，对于定位的精度没有太高的要求。比如典型的SMA光纤连接器，在850um的连接器孔径下，孔径的偏差可以达到15um，并不能满足精确定位的要求，在共聚焦成像系统中使用通用的光纤连接器在每次连接后都需要对连接器部分的光路进行重新调节，才能将光纤束端面调节到理想的位置。
实用新型内容
为了解决上述技术问题，本实用新型提出了一种可以精确定位的光纤连接器，该连接器可以提高光纤束与激光聚焦装置之间的定位精度，可以多次重复精确定位，避免了每次连接后对光路的调节，提升系统稳定性和可靠性。
本实用新型提供了一种可以精确定位的光纤连接器，包括连接器插座与连接器插头，其中：
所述连接器插座包括连接器插座基座以及锁紧和限位机构，连接器插座基座与共聚焦成像系统的光学底板刚性固定；在连接器插座基座上，有沿轴心线分布的圆形通光孔、轴向定位槽以及旋转定位槽；其中圆形通光孔用于激光扫描时通过光线，轴向定位槽前半部分截面为梯形，后半部分截面为矩形，用于连接器插座与连接器插头在轴向的精确定位，旋转定位槽用于限制连接器插头不能沿轴心线做旋转运动；
连接器插头的头部有轴向定位头，与轴向定位槽的形状和尺寸一致，在轴向定位头后方有旋转定位头，与旋转定位槽的形状和尺寸一致，连接器插头的轴心有空心孔洞，光纤束可从空心孔洞中穿过，光纤束与连接器插头平齐后二者固定；当连接器插头插入连接器插座基座的定位槽底部后，空心孔洞正对着圆形通光孔，聚焦后的激光通过圆形通光孔注入光纤束。
与现有技术相比，本实用新型提供的光纤连接器具有以下有益效果：
提高轴向定位精度，将光纤束的位置定位精度由十几微米提高到2微米，角度定位精度达到0.2°；
增加旋转定位功能，限制光纤束沿轴心线的转动，实现旋转方向的定位；
优化锁紧机构，增加限位功能，通过弹簧向连接器施加压力，确保连接器的锁紧稳定可靠，压力可控。
附图说明
图1是本实用新型实施例中光纤连接器整体结构图；
图2为本实用新型实施例中光纤连接器插座与连接器插头的配合关系示意图，其中图2A为剖面图，图2B为3D示意图；
图3为本实用新型实施例中光纤连接器插座的锁紧和限位机构示意图；其中：
图3A为连接器插座未锁紧时正面视图；
图3B为连接器插座锁紧时正面视图；
图3C为连接器插座未锁紧时3D视图；
图3D为连接器插座锁紧时3D视图；
图3E为连接器插座未锁紧时剖面视图；
图3F为连接器插座锁紧时剖面视图；
图3G为锁紧轮压圈内部限位槽114的示意图；
图4为本实用新型实施例中光纤连接器插头与光纤束的装配示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本实用新型由连接器插头与连接器插座组成，连接器插头与光纤固定在一起，连接器插座与共聚焦成像系统的其他部分固定在一起，连接器插座带有锁紧和限位装置，实现二者的连接及精确定位。
具体地，如图1所示，10为连接器插座基座，11为锁紧轮压圈，12为锁紧轮，13为操作手柄，20为连接器插头，21为光纤束，虚线为各部件的配合轴心线1。
连接器插座基座10与共聚焦成像系统的光学底板刚性固定。在连接器插座基座10上，有沿轴心线1分布的圆形通光孔101、轴向定位槽102以及旋转定位槽103。其中圆形通光孔101用于激光扫描时通过光线，轴向定位槽102前半部分截面为梯形，后半部分截面为矩形，用于连接器插座与连接器插头在轴向的精确定位，旋转定位槽103用于限制连接器插头20不能沿轴心线1做旋转运动。旋转定位槽103的形状可以为三角形，也可以为矩形、正方形、菱形、椭圆形等非圆形的形状。
锁紧轮压圈11、锁紧轮12以及操作手柄13，三者共同组成连接器插座的锁紧和限位机构。锁紧轮压圈11与连接器插座基座10刚性连接，限制锁紧轮12只能沿轴心线1的方向转动。锁紧轮压圈11的内侧有多组限位槽114，限位槽114沿轴心线1的方向均匀分布。操作手柄13与锁紧轮12通过螺栓14刚性连接，使用时操作者可转动操作手柄13，带动锁紧轮12共同旋转。锁紧轮12中心有定位头过孔123，定位头过孔123的形状和尺寸与旋转定位槽103相同。在锁紧轮12上有多个由球头124与弹簧125组成的限位机构，沿轴心线1的方向均匀分布，与限位槽114的数量相等，在锁紧轮12旋转时，限制球头124只能沿锁紧轮压圈上的限位槽114运动，并保证锁紧轮12始终受到锁紧轮压圈11施加的压力。
连接器插头20的头部有轴向定位头202，与轴向定位槽102的形状和尺寸一致，在轴向定位头202后方有旋转定位头203，与旋转定位槽103和定位头过孔123的形状和尺寸一致，连接器插头20的轴心有空心孔洞201，光纤束21可从空心孔洞201中穿过，与连接器插头20平齐后二者固定。当连接器插头插入连接器插座基座的定位槽底部后，空心孔洞201正对着圆形通光孔101，聚焦后的激光通过圆形通光孔101注入光纤束21。
图2中10为连接器插座基座，20为连接器插头。在连接器插头20插入连接器插座基座10的限位孔时，连接器插座基座的圆形通光孔101与连接器插头前端的轴向定位头202紧密贴合。轴向定位头202的侧壁与轴向定位槽102的侧壁为间隙配合，配合间隙1.5-2.5微米。旋转定位头203的侧壁与旋转定位槽103的侧壁也为间隙配合，配合间隙为1.5-2.5微米。旋转定位头前壁2031与旋转定位槽前壁1031之间留有间隙d5为0.4-0.6毫米。旋转定位头后壁2032与旋转定位槽后壁1032之间的距离d4为0.4-0.6mm。连接器插座基座与连接器插头配合的各表面粗糙度小于1微米。
当连接器插座与插头锁定时，旋转定位头后壁2032受到外部压力，保证通圆形光孔101与轴向定位头202的前端紧密贴合。
轴向定位头202前端直径d1为7.0毫米，后端直径d2为10.0毫米，旋转定位头203三角形边长d6为16.0毫米，圆形通光孔101的孔径d3为1.0毫米。
在上述参数下，连接器插头20相对于连接器插座基座10的位置定位精度可达到2微米，角度定位精度可达0.2°，显著优于通用的光纤连接器。
图3中，A为连接器插座未锁紧时正面视图；B为连接器插座锁紧时正面视图；C为连接器插座未锁紧时3D视图；D为连接器插座锁紧时3D视图；E为连接器插座未锁紧时剖面视图；F为连接器插座锁紧时剖面视图。G为锁紧轮压圈内部限位槽114的示意图。
光纤连接器的工作状态可以分为未锁紧状态、旋转中间状态、锁紧状态。
图3-G显示的是锁紧轮压圈11上的限位槽114，限位槽114两端1141和1142的位置较深，锁紧轮压圈上的球头124始终处于限位槽114内。限位槽114的深度为0.5毫米，限位槽114两端位置1141和1142加深，深度为1.0毫米，当锁紧轮12旋转到锁紧状态和未锁紧状态时，提供限位，避免停留在中间状态。当光纤连接器处在未锁紧状态时，球头124顶在1141位置；当光纤连接器处在锁紧状态时，球头124顶在1142位置；当光纤连接器处在旋转中间状态时，球头124在1141和1142的中间位置滑动。
光纤连接器的初始状态处于未锁紧状态，对应图3-A，3-C，3-E。此时，锁紧轮12上的定位头过孔123与连接器插座基座10上的旋转定位槽103重合，连接器插头20的旋转定位头203可以沿着定位头过孔123与旋转定位槽103组成的三角形通道插入。此时，锁紧轮12上的球头124位于限位槽114的1141位置，通过弹簧125的作用力，保持锁紧轮12的面1232与连接器插座基座10的面1032紧密贴合。
在旋转中间状态时，锁紧轮12上的定位头过孔123和连接器插座基座10上的旋转定位槽103逐渐产生错位，阻止连接器插头20的拔出。锁紧轮12上的球头124始终在锁紧轮压圈11上的限位槽114内运动，并通过弹簧125推动锁紧轮12，向连接器插座基座10方向压紧。
当球头124运动到1142位置时，光纤连接器处于锁紧状态，对应图3-B，3-D，3-F。此时，锁紧轮12上的球头124位于限位槽114的位置1142，通过弹簧125的作用力，保持锁紧轮12的面1232与连接器插头20的面2032紧密贴合。
从未锁紧状态进入中间状态，以及从锁紧状态进入中间状态时，都需要使用较大的旋转力量，作用在球头124上，压缩弹簧125，使得球头124从限位槽114的两端左端1141或右端1142中脱离。这样的设计确保光纤连接器在工作时不会因为受到外力干扰而发生脱落。
图4是光纤束与连接器插头的装配示意图。图中20为连接器插头，201为插头前端孔洞，21为光纤束，22为通用的高精度的陶瓷插芯。光纤束21首先插入陶瓷插芯22的中央通孔中粘合固定，二者共同研磨平整。然后将陶瓷插芯22插入到空心孔洞201中，光纤端面与连接器插头20前端对齐，再进行固定粘合。通过这样的方法完成装配。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种可以精确定位的光纤连接器，其特征在于，包括连接器插座与连接器插头(20)，其中：
所述连接器插座包括连接器插座基座(10)以及锁紧和限位机构，连接器插座基座(10)与共聚焦成像系统的光学底板刚性固定；在连接器插座基座(10)上，有沿轴心线(1)分布的圆形通光孔(101)、轴向定位槽(102)以及旋转定位槽(103)；其中圆形通光孔(101)用于激光扫描时通过光线，轴向定位槽(102)前半部分截面为梯形，后半部分截面为矩形，用于连接器插座与连接器插头(20)在轴向的精确定位，旋转定位槽(103)用于限制连接器插头(20)不能沿轴心线(1)做旋转运动；
连接器插头(20)的头部有轴向定位头(202)，与轴向定位槽(102)的形状和尺寸一致，在轴向定位头(202)后方有旋转定位头(203)，与旋转定位槽(103)的形状和尺寸一致，连接器插头(20)的轴心有空心孔洞(201)，光纤束(21)可从空心孔洞(201)中穿过，光纤束(21)与连接器插头(20)平齐后二者固定；当连接器插头插入连接器插座基座的定位槽底部后，空心孔洞(201)正对着圆形通光孔(101)，聚焦后的激光通过圆形通光孔(101)注入光纤束(21)。
2.如权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，所述锁紧和限位机构包括锁紧轮压圈(11)、锁紧轮(12)以及操作手柄(13)，其中锁紧轮压圈(11)与连接器插座基座(10)刚性连接，限制锁紧轮(12)只能沿轴心线(1)的方向转动；锁紧轮压圈(11)的内侧有多组限位槽(114)，限位槽(114)沿轴心线(1)的方向均匀分布；操作手柄(13)与锁紧轮(12)通过螺栓(14)刚性连接，使用时操作者可转动操作手柄(13)，带动锁紧轮(12)共同旋转；锁紧轮(12)中心有定位头过孔(123)，定位头过孔(123)的形状和尺寸与旋转定位槽(103)相同；在锁紧轮(12)上有多个由球头(124)与弹簧(125)组成的限位机构，沿轴心线(1)的方向均匀分布，与限位槽(114)的数量相等，在锁紧轮(12)旋转时，限制球头(124)只能沿锁紧轮压圈上的限位槽(114)运动，并保证锁紧轮(12)始终受到锁紧轮压圈(11)施加的压力。
3.如权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，所述旋转定位槽(103)为非圆形状。
4.如权利要求3所述的光纤连接器，其特征在于，所述旋转定位槽(103)为三角形，或者矩形，或者正方形，或者菱形，或者椭圆形。
5.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，在连接器插头(20)插入连接器插座基座(10)的限位孔时，连接器插座基座的圆形通光孔(101)与连接器插头前端的轴向定位头(202)紧密贴合。
6.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，轴向定位头(202)侧壁与轴向定位槽(102)的侧壁为间隙配合，配合间隙为1.5-2.5微米。
7.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，旋转定位头(203)的侧壁与旋转定位槽(103)的侧壁为间隙配合，配合间隙为1.5-2.5微米。
8.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，旋转定位头前壁(2031)与旋转定位槽前壁(1031)之间留有间隙d5为0.4-0.6毫米。
9.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，旋转定位头后壁(2032)与旋转定位槽后壁(1032)之间的距离d4为0.4-0.6mm。
10.如权利要求1或2所述的光纤连接器，其特征在于，连接器插座基座(10)与连接器插头(20)配合的各表面粗糙度小于1微米。
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| CN201520917422.5U CN205121018U (zh) | 2015-11-17 | 2015-11-17 | 一种可以精确定位的光纤连接器 |
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