CN212255779U - 光纤连接系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述了一种用于连接多根光纤的光纤连接系统(100)。连接系统包括第一裸光纤保持器(120)，第一裸光纤保持器(120)包括第一拼接元件(160)；以及第二裸光纤保持器(120’)，第二裸光纤保持器(120’)包括第二拼接元件(160’)。第一拼接元件和第二拼接元件(160、160’)中的每一者包括拼接主体(161)，拼接主体(161)具有第一端部(160a)和第二端部(160b)以及形成在拼接主体(161)的顶部表面(161b)中的多个交替的对准通道和夹紧通道(165、167)，多个交替的对准通道和夹紧通道(165、167)从拼接主体的第一端部延伸到第二端部。当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器(120、120’)配合时，第一拼接元件(160)的对准通道(165)的至少一部分与第二拼接元件(160’)中的夹紧通道(167)的一部分重叠，并且第一拼接元件(160)的夹紧通道(167)的至少一部分与第二拼接元件(160’)的对准通道(165)的一部分重叠以使第一光纤和第二光纤保持端对端对准。

Description

光纤连接系统
背景技术
技术领域
本发明涉及一种用于互连多根第一光纤和多根第二光纤的光纤连接系统。
相关领域
通信网络所有者和运营商面临着向其客户递送更快且更好的服务的日益增长的需求。他们可以通过将光纤结合到其网络中来满足对更大带宽的这些需求。在光学网络中使用光纤线缆以在访问节点之间传输信号以传输语音、视频和数据信息。
一些常规光纤线缆包括光纤带，该光纤带包括以平面阵列布置的经涂覆的光纤组。带中的光纤通常彼此大致平行地设置。光纤带通常使用例如MPO/MTP连接器的多光纤光学连接器进行互连，该连接器可用于数据中心或网络中需要平行光学互连的其它点。
数据中心依靠10G和40G传输速率，这是相对成熟的技术。由于人们使用互联网的方式发生了变化，预期全球数据中心互联网协议(IP)流量在接下来的五年内将每年增长约31％。云计算、移动装置访问全球的视频和社交媒体内容正在推动数据中心从10G和40G传输速率迁移到100G和400G传输速率。
数据中心正在朝着40G/100G传输速率发展，该传输速率利用多个平行网络链路，然后聚集这些平行网络链路以实现更高的整体数据速率。光纤布线中的极性实质上是通过在整个光纤系统上提供发射到接收连接而实现的光纤链路两端的发射信号(Tx)与接收设备(Rx)的匹配。极性通过使用发射和接收对(双工布线)来管理，但是对于支持诸如MPO/MTP连接器的多个双工对的多光纤连接变得更加复杂。
更高带宽链路将需要更多功率以确保信号传输完整性。如今，电子器件的热耗散已经成为被关注的问题，并且进一步增加功率将加剧数据中心已经面临的问题。对更多功率的这种日益增长的需求以及对安装未来灵活的结构化布线系统的期望，正在将互连性能推向低损耗性能(每个连接点小于0.1dB)。
常规的单光纤套圈型连接器易于重新配置，但缺点是光损耗高(0.2dB-0.3dB)，并且对于诸如MPO/MTO连接器的多光纤套圈式连接器而言损耗甚至更高(0.35dB-0.7dB)。套圈式连接器每次配合时都必须被清洁。此外，套圈式连接器所需的空间限制了互连密度。
熔合拼接是另一种常规互连方法，该方法产生低损耗持久性可靠拼接。然而，在准备、熔合和存储期间处理250微米光纤可能是麻烦的。如今，此类熔合拼接在数据中心中通常需要其自身的拼接架。
最后，传统的凝胶型机械拼接提供持久且可靠的光纤拼接，其插入损耗比连接器更好，并且接近熔合拼接的插入损耗。然而，这些机械拼接采用不是固体材料的折射率匹配凝胶，因此不提供结构完整性。
因此，需要存在“熔合样”光学性能的新的多光纤互连技术，以有利于数据中心带宽从如今的10G和40G传输速率迁移到未来的100G和400G传输速率。
发明内容
根据本发明的实施方案，本文描述了用于在光纤连接系统中使用的拼接元件，所述拼接元件被配置成互连多根第一光纤和第二光纤。所述拼接元件包括拼接主体，所述拼接主体具有形成在拼接主体的顶部表面中的多个交替的对准通道和夹紧通道，其中所述对准通道包括倾斜通道壁，其中所述倾斜通道壁中的每个沿接触线触碰所述光纤，并且其中所述夹紧通道被配置成沿所述夹紧通道的所述底壁接触设置在所述夹紧通道中的所述光纤。
根据本发明的实施方案，本文描述了一种光纤连接系统，所述光纤连接系统被配置成互连多根第一光纤和第二光纤。所述连接系统包括第一裸光纤保持器，所述第一裸光纤保持器包括第一拼接元件；以及第二裸光纤保持器，所述第二裸光纤保持器包括第二拼接元件。所述第一拼接元件和所述第二拼接元件中的每一者包括拼接主体，所述拼接主体具有第一端部和第二端部以及形成在拼接主体的顶部表面中的多个交替的对准通道和夹紧通道，所述多个交替的对准通道和夹紧通道从所述拼接主体的所述第一端部延伸到所述第二端部。当所述第一裸光纤保持器和所述第二裸光纤保持器配合时，所述第一拼接元件的所述对准通道的至少一部分与所述第二拼接元件中的所述夹紧通道的一部分重叠，并且所述第一拼接元件的所述夹紧通道的至少一部分与所述第二拼接元件的所述对准通道的一部分重叠以使所述第一光纤和所述第二光纤保持端对端对准。
本发明的上面的概述不旨在描述本发明的每个示出的实施方案或每个具体实施。附图及其后的具体实施方式更特别地举例说明这些实施方案。
附图说明
将参考附图进一步描述本发明，其中：
图1为根据本发明的方面的光纤拼接连接系统的等轴视图。
图2A-图2C为根据本发明的方面的第一裸光纤保持器的三个视图。
图3A和图3B为示出根据本发明的方面的第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器中的拼接元件取向的两个详细视图。
图4A-图4C为可用于图2A-图2C的光纤保持器中的示例性拼接元件的三个视图。
图5为示出多根光纤被保持在图4A-图4C中所示的实施方案的两个配合的拼接元件之间的示意图。
图6A-图6B为根据本发明的方面的拦截元件的两个视图。
图7A-图7D为根据本发明的方面的裸光纤保持器的示例性光纤组织器的四个视图。
图8A-图8D为图2A-图2C中所示的光纤保持器的第一壳体部分的四个视图。
图9A和图9B为图2A-图2C中所示的光纤保持器的部分组装的第一壳体部分的两个剖视图。
图10A-图10D为图4A-图4C中所示的实施方案的一对拼接元件的配合的四个视图。
图11A-图11E为根据本发明的方面的在另选的光纤连接系统中使用的裸光纤保持器的第二实施方案的五个视图。
图12A和图12B为图10A-图10E的裸光纤保持器的元件保持器的两个视图。
图13A-图13C为根据本发明的方面的被配置成与图11A-图11E的裸光纤保持器配合以形成另选的光纤连接系统的裸光纤保持器上的三个视图。
图14A和图14B为根据本发明的方面的组装的另选光纤连接系统的两个视图。
虽然本发明可修正为各种修改形式和另选形式，但其具体形式已在附图中以举例的方式示出，并且将被详细描述。然而，应当理解，本发明不将本发明限制于所描述的特定实施方案。正相反，本发明覆盖落入如由所附权利要求书所限定的本发明的范围内的所有修改、等同物和另选方案。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，参考了作为本文组成部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了其中可实践本发明的具体实施方案。就这一点而言，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“在前面的”、“向前”和“尾部”等参考所描述的附图的取向来使用。因为本发明的实施方案的部件可定位成多个不同取向，所以方向性术语用于说明的目的，并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可利用其它实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。
图1示出光纤拼接连接系统100，其提供用于光学地耦合多根第一光纤和第二光纤的无套圈互连系统。光纤拼接连接系统100包括第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器120’。第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器120’可以通过如图所示的夹紧套筒形式的夹紧构件110固定在一起。夹紧套筒为大致管状的结构，其具有延伸穿过其中的通路和用于将裸光纤保持器固定在套筒内的装置。通路的尺寸被设定成当处于其配合状态时将第一光纤保持器和第二光纤保持器固定在一起。在示例性方面，固定装置可包括设置在套筒的每个端部处的通路的相对侧上的一对闩锁臂(未示出)。夹紧套筒上的闩锁臂可被配置成与设置在第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器中的每一者的前壳体部分或第二壳体部分140上的扣件146配合(图2A)。任选地，夹紧构件110可包括从夹紧构件的外表面延伸的连接凸缘(诸如凸缘112)，以将夹紧构件固定在外壳、模块、盒或接插板的隔板、面板或壁中。第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器120’中的每一者可包括释放衬圈125，该释放衬圈可从夹紧构件拉开，从而允许闩锁臂被释放，使得裸光纤保持器可从夹紧构件释放。在另选的实施方案中，裸光纤保持器可以诸如通过粘合剂永久地连接在夹紧构件内。
根据本发明的裸光纤保持器120、120’管理并保护一根或多根光纤的光纤阵列，该光纤阵列具有与光纤的端面或终端相邻的暴露的玻璃部分。换句话讲，已经从光纤的圆周直径的至少一部分去除聚合物涂层，以有利于在将一对裸光纤保持器配对以使由所述裸光纤保持器保持的光纤阵列光学互连期间的对准。
在示例性方面，光纤拼接连接系统100包括第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器120’，该第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可被现场端接或在现场安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以形成半永久或永久的光学连接。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可进行工厂端接或在工厂安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以在现场形成半永久或永久的光学连接。
在示例性方面，裸光纤保持器可以被配置成类似于MPO或MTP光纤连接器的外观和感觉，同时提供增强的信号性能以及在一些实施方案中提供光纤拼接的持久性。
光纤拼接连接系统100被配置为多光纤拼接连接系统。在本文所述的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接第一光纤阵列和第二光纤阵列。在本文提供的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接两个12光纤阵列。如对本说明书中给定的本领域的普通技术人员将显而易见的是，可对光纤拼接连接器100进行修改，使其在每个光纤阵列中包括更少光纤或更多数量的光纤。
图2A示出了处于组装状态的第一裸光纤保持器120；图2B示出了不具有其释放衬圈125的第一裸光纤保持器；并且图2C示出了第一裸光纤保持器的分解图，该分解图示出裸光纤保持器的内部部件。第一裸光纤保持器120具有可固定在一起以形成保持器壳体的第一壳体部分130和第二壳体部分140，该保持器壳体被配置成布置并保持光纤保持器的其余元件。在示例性方面，第一壳体部分的至少一部分可插入第二壳体部分的一部分中，以将两个壳体部分固定在一起。
光纤对准机构或拼接元件160为设置在与第二壳体部分的第一端部相邻的元件接收袋142中的精密元件。在第二壳体部分的内腔内的拼接元件160后面设置有拦截元件150，该拦截元件推动该元件以确保其被适当地定位在裸光纤保持器内。光纤组织器135设置在拦截元件与第一壳体部分之间。光纤组织器有助于降低将裸光纤保持器组装到包括多根光纤的光纤线缆或光纤带的端部上的复杂性。光纤组织器包括光纤梳状结构138，该光纤梳状结构提供直接机构以将多根光纤同时馈送到第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的拼接元件表面中的对准通道中，如图7A中所示。
第一中间弹簧元件124可设置在光纤组织器的前部与拦截元件之间，以有助于控制在连接光纤端部时置于光纤端部上的力。中间弹簧124可以是坐置在搁架或肩部部分136a上的小的弹簧元件，诸如平弹簧或片簧，搁架或肩部部分136a围绕穿过光纤组织器135的主体137的通路136的开口设置(例如，参见图7A)。在一个方面，中间弹簧可提供反作用力以衰减置于配合光纤上的力。如图6A-图6B中所示，拦截元件150包括位于其后部上的一对突起部或凸块155a、155b，该突起部或凸块提供与中间弹簧的接触点并有助于使由中间弹簧元件施加的力居中。中间弹簧元件能够将所需比例的弹簧力施加到端接的光纤，并且有助于平衡裸光纤保持器内的力。
施加到光纤阵列端部的实际力可以通过调整中间弹簧124和设置在光纤组织器135与第一壳体部分130之间的压缩弹簧122的压缩力来控制，以在光纤阵列上产生可变的合力。通过使用这种配置，本发明的多光纤拼接装置可以利用光纤阵列、中间弹簧和主压缩弹簧的弹簧力来实现力平衡。
在一个示例性方面，这种力平衡可用于使示例性远程夹持裸光纤夹持器能够用于结合本领域已知的光纤端面成形技术在光学路径中产生可靠的干燥拼接界面(无光学耦合材料或折射率匹配凝胶或粘合剂)。例如，将球形端面形状放置到光纤上可消除对拼接区域中的折射率匹配材料的需要并产生小于0.5dB的插入损耗。
在第一实施方案中，光纤连接系统利用由第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器120’保持的一对拼接元件。除拼接元件160在与第二壳体部分140的第一端部相邻的元件接收凹坑142内的取向之外，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的结构基本上相同，如将在下文描述的图3A和图3B中所示。
图4A-图4C示出示例性拼接元件160，该拼接元件被配置成当与图5中所示的另一拼接元件160’配合时连结第一光纤带和第二光纤带50的多个平行光纤54。拼接元件160、160’在结构上等同，但当配合时相对于彼此旋转。
拼接元件160具有大致矩形主体161。在示例性方面，主体161的形状为矩形截头。在另选的方面，主体可具有另一种形状，诸如梯形棱柱、半圆柱形实心、双折射棱镜或具有至少一个大致平坦的主表面的其它三维形状。主体161具有底部表面161a、较小的顶部表面161b和从底部表面延伸至顶部表面的四个倾斜侧壁161c-161f。在示例性方面，侧壁相对于底部表面以介于45°与约85°之间的角度倾斜，优选地以约60°的角度倾斜。
拼接元件160具有形成于主体161的顶部表面161b中的分别呈多个交替的对准通道和夹紧通道165、167形式的整体式对准和夹紧机构。交替的对准通道和夹紧通道从主体的第一端部160a延伸到第二端部160b。每个对准通道被配置为引导和支撑单光纤，并且夹紧通道被配置为当两个拼接元件160配合在一起时，按压保持在第二拼接元件中的对准通道中的光纤。在图4A中所示的示例性实施方案中，拼接元件具有12个平行通道，包括6个对准通道和6个夹紧通道。在另选的实施方案中，示例性光纤拼接元件可具有更少或更多的对准通道和夹紧通道，这取决于最终应用以及要拼接的光纤的数量。因此，在一些实施方案中，拼接元件可具有两个平行的通道(即，一个对准通道和一个夹紧通道)，以用于连结一对双工光纤线缆。在其它实施方案中，示例性拼接元件可具有较大数量的通道(例如，通道的数量可为16个、24个、32个等)，只要拼接元件具有相等数量的交替的对准通道和夹紧通道即可。在另选的实施方案中，示例性拼接元件可具有交替的对准通道和夹紧通道组，其中每组包括多个类似的通道。
对准通道165和夹紧通道167可在它们从拼接元件的第一端部和第二端部延伸时为基本上平坦的或平面的。在图4A-图4B中所示的示例性实施方案中，对准通道和夹紧通道是连续结构，其从拼接主体161的第一端部160a处的第一入口开口163a延伸到拼接主体161的第二端部160b处的第二入口开口163b。对准通道和夹紧通道可具有特征横截面，诸如图4C中所示的梯形轮廓。另选地，对准通道和夹紧通道可具有半圆形横截面、矩形横截面、V形横截面。
光纤可通过入口开口163a和163b插入对准机构中。在一些方面，入口开口163a、163b可包括漏斗状入口部分，该漏斗状入口部分由相邻通道之间的分隔件164的渐缩形成，以提供更直接的光纤插入。在其它实施方案中，入口孔可以是全部或部分锥形或漏斗形，以引导将光纤插入对准通道165中。
入口开口163a、163b由通道间节距CP(即，相邻对准通道的中心线之间的距离)表征。在图4C中所示的实施方案中，拼接元件的第一端部处的通道节距与拼接元件的第二端部处的通道节距相同。在该示例性实施方案中，通道间的节距与常规12根光纤带中的光纤间间距大致相同。在另选的实施方案中，拼接元件的第一端部处的通道间节距和拼接元件的第二端部处的通道节距可以不同。例如，拼接元件的第一端部处的通道节距可被设置为常规光纤带的光纤间距，而拼接元件的第二端部处的通道节距可以是不同的值，诸如在拼接单根光纤时或者在将两个或更多个较小的光纤带或光纤模块拼接到较大的带状光纤时。
在图4A-图4C中所示的示例性实施方案中，虽然通道间节距跨拼接元件160是均匀的，但是对准通道和夹紧通道的宽度不同。如图5中所示，对准通道被配置成使得设置在对准通道中的光纤将沿着接触线54a、54b接触对准通道的倾斜通道壁165a、165b中的每个，该接触线54a、54b沿着设置在对准通道内光纤的长度消失在图5的页面中，而夹紧通道167被配置成使得设置在夹紧通道中的光纤将沿着接触线54c接触夹紧通道的底壁167a，该接触线54c沿着设置在夹紧通道内的光纤的长度。因此，当将两个拼接元件放在一起时，每根光纤将与拼接元件具有三根接触线，以可靠地定位并保持所述光纤。在示例性方面，三根接触线可围绕光纤相对均匀地间隔开。
参考图4C和图5，对准通道的倾斜通道壁可相对于对准通道的底壁165c以介于45°与约75°之间的角度设置，相对于底部表面优选地以约60°的角度设置。对准通道的特征可在于，在光纤接触对准通道的情况下，在沿对准通道的倾斜通道壁纵向延伸的接触线之间的特征对准通道宽度w。在示例性方面，对准通道宽度可介于约85微米至约120微米之间，优选介于约95微米至约110微米之间。
夹紧通道的特征可在于夹紧通道的底部167c处的特征夹紧通道宽度W。在特征夹紧通道宽度小于待设置在其中的光纤的直径的实施方案中，夹紧通道的侧壁167a、167b成角度，使得它们将不接触设置在其中的光纤。
在示例性方面，本发明的拼接元件可以使用溶胶浇铸树脂形成以产生网状二氧化硅陶瓷部件，诸如在美国临时专利申请62/382944和62/394547中公开的那样，该申请全文以引用方式并入本文。
图7A-图7D中所示的光纤组织器135为多功能元件，其用于将多根光纤有序地插入拼接元件160中。光纤组织器具有主体部分137，该主体部分具有延伸穿过其中的通路136，以允许多根光纤穿过光纤组织器的主体插入。光纤组织器的主体支撑将多根光纤固定在光纤组织器的远程夹持区域或凹坑137a中，使得多根光纤可牢固地保持在裸光纤保持器120中。以此方式，光纤不需要附接到拼接元件160，而是在拼接元件的对准通道内自由地轴向移动。在一个方面，远程夹持区域包括光纤组织器的凹坑137a。较小狭槽或开口137b可与凹坑137a相背形成。如果需要，还可在光纤组织器中提供附加狭槽和开口(诸如图7A中所示的狭槽137c、137d)以适应夹紧机构的特征部。在一个方面，机械夹具(未示出)可用于将光纤阵列固定在光纤组织器内。另选地，可利用粘合剂诸如快速固化UV或可见光引发的粘合剂或热活化粘合剂诸如热熔融材料以将光纤阵列固定在光纤组织内。
光纤组织器135包括光纤梳理部分138，该光纤梳理部分用于支撑、对准并且引导待端接的光纤。光纤梳理部分包括顶部表面138a(参见图7B)和位于顶部表面的下侧上的，设置在光纤组织器的端部(组装时最靠近拼接元件)上的沟槽阵列138b(参见例如图4A-图4C)，其中每个单个沟槽或通道138b被配置成引导并支撑光纤线缆50的单光纤。光纤梳理部分还包括与沟槽阵列138b相邻并设置在沟槽阵列与光纤组织器的主体部分之间的斜坡区段138c。斜坡区段包括逐渐上升的分割结构138d，该分割结构将单个沟槽分开，这可有助于在光纤插入过程期间对准单根光纤。光纤梳理部分的结构将有可能缠结的光纤分开，以均匀的节距布置光纤阵列，并且允许将光纤阵列直接馈送到拼接元件160的对准通道中。另外，该光纤梳理部分的沟槽阵列/斜坡结构允许利用肉眼精确放置光纤阵列。
光纤组织器135还包括具有开口(未示出)的后部，该开口允许光纤线缆50插入光纤组织器通路137中。在一个方面，后部包括被配置成接收并支撑压缩弹簧122的延伸的支撑结构135a和135b(围绕开口彼此相对地设置)。压缩弹簧可适配在支撑结构上，使得其在压缩弹簧的一侧上抵靠在光纤组织器的后侧上并且在压缩弹簧的相对侧上抵靠在第一壳体部分上。可在光纤组织器的后部上形成接触凸块或突起部135d，以接触压缩弹簧122并使弹簧的力相对于光纤组织器居中。因此，当组装第一光纤保持器120时，压缩弹簧122将被设置在光纤组织器135与第一壳体部分130之间。
在示例性方面，光纤组织器135可包括从光纤组织器的侧面延伸的导销或突起部139b，以有利于光纤组织器在示例性裸光纤保持器的第二壳体部分中的适当定位。导销适配到形成在第二壳体部分140的内部侧壁中的导槽144中，如图8D和图9A中所示。
此外，光纤组织器可具有形成在其侧面中的一个或多个＜形凹口139a，该凹口可以进一步用于在第二壳体部分140内引导并定位光纤引导件。＜形凹口139a可由帮助形成元件接收凹坑142的倾斜侧壁143引导。
根据本发明的方面，光纤组织器135可由聚合物材料形成或模制，但也可利用金属以及其它合适材料。例如，光纤组织器135可包括整体注模的材料。对光纤组织器的合适材料的选择可根据温度稳定性参数来进行。
再次参见图4A和图4B，拼接元件160包括沿拼接主体161的每个纵向边缘设置的导轨168。拼接元件160可包括有支架的特征部，该特征部在配合过程的至少一部分期间在两个拼接元件之间提供受控的竖直偏移。例如，多根第一光纤可被设置在第一拼接元件160中的交替的对准和夹紧通道165、167中，并且多根第二光纤可被固定在第二倒置的拼接元件160中的交替的对准和夹紧通道165、167中。通过使拼接元件在形成在第一拼接元件和第二拼接元件中的一者上的有支架的特征部上滑动直到该有支架的特征部适配到形成在另一个拼接元件的表面中的凹入部中来进行光学连接。在图4A-图4B和图10A-图10D中所示的实施方案中，第一拼接元件和第二拼接元件的每个导轨168可包括锁定凹入部168a和/或锁定突起部168b。例如，拼接元件160在每个导轨中包括锁定凹入部168a和锁定突起部168b。
如先前参考图3A和图3B所述，除了拼接元件160在元件接收凹坑142中的取向之外，第二裸光纤保持器120’与上文所述的第一光纤保持器120基本类似。在图3A中，拼接元件160的第二端部160b被设置成与元件接收凹坑142的前壁142a相邻，而在图3B中，拼接元件160’的第一端部160a被设置成与元件接收凹坑142的前壁142a相邻。当将拼接元件配合在一起时，使拼接元件在元件接收凹坑中旋转确保裸光纤保持器120、120’的一个或多个锁定突起部和锁定突出部正确对准。
图8A-图8D示出了第二壳体部分140的特征部。第二壳体部分140是具有内部腔体141的大致管状结构，该内部腔体被配置成穿过裸光纤保持器的第二端部140b和具有形成在其中的拼接元件接收凹坑142的阶梯状第一或前端部140a接收其内部部件(即，拼接元件160、拦截元件150、中间弹簧124和光纤组织器135)。拼接元件接收凹坑由倾斜侧壁形成，该倾斜侧壁以与侧壁161c-161f相同的角度倾斜。具体地，元件接收凹坑包括沿着元件接收凹坑的长度纵向延伸的两个倾斜侧壁143(图8A和图8C)和沿着元件接收凹坑的与第二壳体部分的第一端部相邻的前端部设置的倾斜前壁142a(图8D)。图9A是第二壳体部分140的剖视图，其示出拼接元件160设置在元件接收凹坑中，其中第一端部160a被设置成与第二壳体部分的第一端部相邻，其中拼接元件的倾斜侧壁161d抵靠元件接收凹坑的倾斜前壁设置。
参见图6A-图6B和图9A-图9B，拦截元件150为如图9B中所示插入第二壳体部分140中的下一个部件。拦截元件150通过形成接收凹坑的第四壁而将拼接元件160锚固在元件接收凹坑中。拦截元件150包括前侧150a、后侧150b和开口152，以允许保持待由本发明的连接系统拼接的光纤的光纤组织器的梳状结构的一部分通过。拦截元件的前侧包括竖直壁部分153a、切除部分153b和成角度的壁部分153c。成角度的壁部分153c被配置成抵靠拼接元件160的成斜坡的壁161f推动，以确保将其完全推入元件接收凹坑142中，如图9B中所示。切除部分将抵靠接头的顶部表面，以控制拼接元件在元件接收凹坑中的竖直位置。在示例性方面，拦截元件150可包括沿拦截元件的任一侧151的对准槽156，该对准槽被配置成与元件接收凹坑的成斜坡的侧壁143接合。拦截元件的背侧为大致竖直的表面，该表面包括位于其后部上的一对突起部或凸块155a、155b，该突起部或凸块提供与中间弹簧的接触点并有助于使由中间弹簧元件124施加的力居中。
图10A-图10D示出了用于使多根第一光纤54和多根第二光纤54′光学连接的一对拼接元件160、160′的配合顺序。图10A示出了沿如方向箭头195所示的向前和稍微向下的方向朝彼此移动的拼接元件160、160’。图10B示出了在拼接元件160的第二端部160b处的导轨168接触拼接元件160’的锁定突起部168b’的点处的拼接元件。通过如图10B和图10C中所示的方向箭头196和197所示，拼接元件160跨锁定突起部的表面滑动。拼接元件160在拼接元件160’的锁定突起部168b’的表面上继续向前滑动，直到锁定元件坐置在拼接元件160的锁定凹入部168a中，如图10D中所示。
图11A-图11E至图14A-图14B示出了示例性光纤连接系统的第二实施方案。光纤拼接连接系统200提供用于光学地耦合多根第一光纤和第二光纤的无套圈互连系统。光纤拼接连接系统200包括一对裸光纤保持器，诸如第一裸光纤保持器220和第二裸光纤保持器220’。在一个方面，裸光纤保持器可使用辅助夹紧构件(未示出)或通过粘合剂固定在一起。第一裸光纤保持器220和第二裸光纤保持器220’可被现场端接或在现场安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以形成半永久或永久的光学连接。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可进行工厂端接或在工厂安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以在现场形成半永久或永久的光学连接。
图11A-图11E示出了裸光纤保持器220的特征部和部件。图12A和图12B为裸光纤保持器220的元件平台270的细部图。图13A-图13C为被配置成与图11A-图11E的裸光纤保持器配合以形成另选的任选的光纤连接系统200的裸光纤保持器上的三个视图。
裸光纤保持器220具有第一壳体部分230和第二壳体部分240，它们可以固定在一起以形成保持器壳体221。保持器壳体221被配置成布置并保持裸光纤保持器的其余部件，并且保护支撑在裸光纤保持器内的光纤54的暴露的裸玻璃部分55。压接环229可将第一壳体部分和第二壳体部分固定在一起。任选地，可添加附加的闩锁特征部(未示出)以进一步固定第一壳体和第二壳体。另选地，第一壳体部分和第二壳体部分可以胶着地粘结在一起，通过卡扣配合或闩锁系统固定。在另选的实施方案中，保持器壳体可具有蛤壳配置，该蛤壳配置具有通过活动铰链连结的第一壳体部分和第二壳体部分。在图11A-图11E中所示的示例性实施方案中，第一壳体230和第二壳体240中的每一者可包括分别在它们的第一端部230a、240a处形成的半圆柱形锚固部分233、243。当将第一壳体部分和第二壳体部分组装以形成保持器壳体221时，半圆柱形锚固部分233、243形成圆柱形锚固部分223。可以将压接环229适配在圆柱形锚固部分223上方并固定到圆柱形锚固部分223，以使用线缆护套或强度构件将光纤线缆锚固到裸光纤保持器，从而增强在裸光纤保持器中的线缆保持强度。在图11A中所示的示例性方面，圆柱形锚固部分具有平滑的外表面。在一些实施方案中，可期望在圆柱状锚固部分的外表面添加齿或肋状件以进一步增强保持力。
在示例性方面，第一壳体部分230和第二壳体部分240可具有大致开放的矩形通道轮廓，该矩形轮廓具有基部242a和从基部延伸的一对平行壁242b、具有顶部边缘242c的侧壁，顶部边缘242c沿侧壁的长度延伸。当将第一壳体部分和第二壳体部分组装成保持器壳体201时，第一壳体部分230的顶部边缘232c连结到第二壳体部分240的顶部边缘242c的一部分。
任选地，可在压接环上方安装应变消除罩(未示出)，以在光纤进入裸光纤保持器的保持器壳体的点处为光纤或光纤线缆提供应变消除和弯曲控制。
参见图11C、图11E和图14B，可以将片簧280附接到裸光纤保持器220的第二壳体部分240，以在配合的裸光纤保持器220′的元件平台270′的底部表面272d′上提供竖直配合力(由图14B中的方向箭头292表示)。类似地，附接到裸光纤保持器220′的第二壳体部分240′的片簧280′在配合的裸光纤保持器220的元件平台270的底部表面272d上提供竖直配合力(由图14B中的方向箭头292′表示)。竖直配合力292、292′的组合确保第一光纤和第二光纤的端部的竖直对准，而拼接元件160、160′中的对准通道的倾斜壁提供了光纤的横向对准。
在示例性方面，第二壳体240可包括形成在第二壳体部分的内表面241上的一对间隔开的锚杆247。片簧280可适配到形成在锚杆中的狭槽248中，以将片簧固定到第二壳体部分。片簧可具有大致拱形的轮廓，该轮廓包括两个拱形臂282，该两个拱形臂在两端由平坦的底脚部分284连接。底脚部分适配到形成在锚杆中的狭槽中，以将片簧固定到第二壳体部分。在示例性方面，片簧可由一片弹簧钢冲压并形成为如图11C中所示的片簧。
光纤保持器220还包括在第一取向上由元件平台270保持的光纤对准机构或拼接元件160。在图11A、图11C和图12B中所示的示例性方面，拼接元件160与先前所述的裸光纤保持器120中使用的拼接元件相同。在该实施方案中，光纤可使用粘合剂直接固定到拼接元件160。例如，可利用粘合剂诸如快速固化UV或可见光引发的粘合剂或热活化粘合剂诸如热熔融材料以将光纤阵列固定在拼接元件的入口开口163a内。将光纤固定在拼接元件的该区域中还提供了远程夹持光纤的优点，但是不需要单独的光纤组织器，诸如以上参考图2A-图2C描述的在裸光纤保持器120中提供的那些。
元件平台270包括附接到元件台272的衬圈部分271。衬圈部分271可具有被配置成接收压缩弹簧222的一部分的大致圆柱形的形状。如图12A中所示，衬圈部分可具有穿过端壁部分271d的开口271b，在端壁部分271d处，元件台附接到衬圈部分。该开口允许光纤穿过衬圈部分元件平台的端壁。
元件台272具有基部和从基部延伸的侧壁272b。侧壁沿基部的纵向边缘从元件平台的第二端部270b延伸到衬圈部分271。基部具有顶部表面272a和底部表面272d。拼接元件160通过元件扣件273、274锚固到顶部表面。在示例性方面，侧壁可包括形成在侧壁272b的顶部上的突起部或凸块272c，以在一对裸光纤保持器220的配合期间控制保持在元件平台上的拼接元件之间的竖直偏移。
在示例性方面，元件台272可包括窗口275，该窗口在第一光纤和第二光纤端对端连结的情况下在拼接元件160上的互连区域下方延伸穿过元件台的基部(参见图11E)。在示例性方面，一对裸光纤保持器220可通过折射率匹配光学粘合剂永久地连结在一起。示例性光学粘合剂可使用对眼睛安全的可见的例如(诸如在美国专利申请15/695842中描述的)蓝色的LED光源，经由快速且直接的程序通过光化辐射进行固化，该申请在此以引用的方式整体并入本文。可通过窗口275通过示例性拼接元件中的至少一者将固化辐射照射在粘合剂上。
衬圈部分271还可包括从衬圈部分的任一侧的衬圈部分的外表面271a延伸的制动爪(pall)271c。在制动爪与侧壁272b的端部272d之间形成平移间隙279。当示例性裸光纤保持器220中的两个配合在一起时，设置在第一壳体部分230和第二壳体部分240的内表面上的锥形脊状件239、249形成轨道，该轨道适配在间隙279中以控制元件平台的相对位置。
元件平台270可弹性地安装在保持器壳体221中。在示例性方面，压缩弹簧222可设置在保持器壳体221与元件平台之间，该元件平台将向前力(由图14B中的方向箭头295表示)施加在元件平台和设置在其上的拼接元件上。例如，保持器壳体可包括在第一壳体部分230和第二壳体部分240组装在一起时形成的弹簧坐置区域224。
使用该配置，光纤连接系统200可利用光纤阵列和主压缩弹簧的弹簧力来实现力平衡，以结合本领域已知的光纤端面成形技术在光学路径中产生可靠的干燥拼接界面(无光学耦合材料或折射率匹配凝胶或粘合剂)。
图13A-图13C示出了被配置成与图11A-图11E的裸光纤保持器220配合以形成另选的任选的光纤连接系统200的第二裸光纤保持器220’。除了设置在元件平台160上的拼接元件270的取向之外，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的结构基本上相同。在第二裸光纤保持器220’中，拼接元件160的第二端部邻接元件台上的元件扣件274。当拼接元件处于该取向时，拼接元件将被称为拼接元件160’并且裸光纤拼接保持器被称为第二拼接保持器120’。否则，第一拼接保持器和第二拼接保持器在结构上等同。
图14A和图14B为示出光纤拼接连接系统200的两个裸光纤保持器220、220’的配合的两个剖视图。图14A示出了在配合过程开始时的裸光纤保持器220、220′。裸光纤保持器220、220’被放在一起直到第二壳体240、240’的第二端部240b、240b’处的顶部边缘彼此接触。当裸光纤保持器220’朝向裸光纤保持器220移动时，如方向箭头295所示，裸光纤保持器220’的元件台272’进入裸光纤保持器220的台元件台272与第二壳体240之间的空间。类似地，裸光纤保持器220的元件台272同时进入裸光纤保持器220’的台元件台272’与第二壳体240’之间的空间。
随着裸光纤保持器220′继续朝向裸光纤保持器220移动，锁定突起部168b、168b′的凸轮表面和导轨168′、168接合以使拼接元件160、160′的高度相对于彼此大致对准。图14B示出了导轨(未示出)与锁定突起部168b、168b’之间的初始接合。发生这种情况时，片簧280、280′开始向元件台272的后表面272d施加竖直力，从而将拼接元件160、160′推向彼此。竖直力随着片簧接触元件台的底部表面上的凸轮特征部277(在图11B中最佳可见)而增加，最高达3.5lbs-4.5lbs。一旦裸光纤保持器220、220’完全配合。片簧280、280’继续向元件保持器270’、270，并且进而向拼接元件160’、160施加竖直力。竖直力集中在第一光纤54和第二光纤54’相遇的点上，以将光纤固定并对准在拼接元件的对准通道中。
如果第二壳体部分由透明或半透明的材料制成，则可期望永久地固定，第一裸光纤保持器120、120’和第二裸光纤保持器220、220’可使用光学粘合剂(诸如美国专利申请15/696901中描述的光学粘合剂)永久地固定在一起。
另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可以在干燥状态下，或者使用设置在待由如上提供的图1-图10例示的示例性光纤拼接连接系统100中连结的光纤阵列的终端之间的折射率修补材料经由机械夹紧元件诸如夹紧元件110半永久地固定在一起。
根据本公开制成的示例性连接应具有小于0.1dB的插入损耗，当温度从-10℃循环到+75℃时，回波损耗变化小于5dB，并且具有大于0.45lbf的拉离强度。
示例性光纤连接系统可用于需要低损耗光学连接的广泛应用中，特别是当连接是半永久的或永久的时。在一些实施方案中，示例性多光纤装置可用于光纤光学盒、终端、接插板等中，其中拼接可位于隔板或穿过外壳的壁。
例如，示例性连接系统可用于光学盒，诸如以引用方式并入本文的美国临时专利申请62/544370中所述，其中光学盒或终端包括具有顶部、底部和设置在顶部与底部之间的多个侧壁的外壳，以及设置在多个侧壁中的一个侧壁之间的本公开的至少一个示例性连接系统。多个信号路径可退出盒或穿过多个侧壁中的一个侧壁，其中多个信号路径可包括侧壁处的连接点，在该连接点处多个信号路径退出盒。本公开的示例性光纤连接系统可用于多光纤连接装置和/或单光纤连接点。在其中盒或终端可包括多个成对的单光纤连接点的示例性用途中，使得成对的单光纤连接点中的第一个被指定为发射端口，并且成对的单光纤连接点中的第二个被指定为接收端口。在该方面，由多个外部光纤携带的信号可以在盒或终端内重新排序，使得信号以与进入盒不同的顺序离开盒。在一些实施方案中，信号路径的这种重新排序用于管理发送端口和接收端口的极性。
在另选的应用中，示例性光纤连接系统可用于制备光纤线束组件。例如，示例性光纤连接系统可用于在现场或工厂中直接将光纤扇出器连接到连续传输部分或线缆。当将扇出部分制成在第一位置，将传输部分制成在第二位置并且将扇出部分至连续传输部分在第三位置放在一起时，这可能是特别有利的。
在阅览本发明的说明书之后，本发明可适用的各种修改、等效工艺以及多种结构将对本发明所属领域的技术人员是显而易见的。

Claims (10)

1.一种拼接元件，用于使多根第一光纤互连到多根第二光纤，其特征在于，所述拼接元件包括：
拼接主体，所述拼接主体具有形成在拼接主体的顶部表面中的多个交替的对准通道和夹紧通道，其中所述对准通道包括倾斜通道壁，其中所述倾斜通道壁中的每个沿接触线触碰所述光纤，并且其中所述夹紧通道被配置成沿所述夹紧通道的底壁接触设置在所述夹紧通道中的所述光纤。
2.根据权利要求1所述的拼接元件，其特征在于，设置在所述对准通道中的光纤在沿所述对准通道的长度纵向延伸的接触线处接触所述倾斜通道壁中的每个。
3.根据权利要求2所述的拼接元件，其特征在于，所述对准通道具有在所述倾斜通道壁中的每个上的所述接触线之间延伸的对准通道宽度。
4.根据权利要求3所述的拼接元件，其特征在于，所述对准通道宽度能够介于60微米与110微米之间。
5.根据权利要求1所述的拼接元件，其特征在于，所述夹紧通道具有所述夹紧通道的底部处的夹紧通道宽度W。
6.根据权利要求5所述的拼接元件，其特征在于，所述夹紧通道宽度大于110微米。
7.根据权利要求1所述的拼接元件，其特征在于，所述多个交替的对准通道和夹紧通道中的每一者包括漏斗形入口开口。
8.根据权利要求7所述的拼接元件，其特征在于，所述入口开口具有在对准通道的中心线与相邻夹紧通道的中心线之间的通道间节距。
9.根据权利要求8所述的拼接元件，其特征在于，所述拼接元件的所述第一端部处的所述通道间节距与所述拼接元件的所述第二端部处的所述通道间节距相同。
10.根据权利要求1所述的拼接元件，其特征在于，还包括沿拼接主体的每个纵向边缘设置的导轨，所述导轨包括锁定凹入部和锁定突起部中的一者，所述锁定凹入部和锁定突起部中的一者被配置成当与第二示例性拼接元件组装在一起时与对应的特征部配合。
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