CN88101887A - 光波导管用的多路连结器 - Google Patents

Abstract

所公开的多路光导纤维连结器，具有一个导向元件(8)，其内嵌装了两个支持元件(6，7)，并由导向元件(8)内的棱柱状内侧壁予以导向。支持元件(6、7)上设有几条轴向凹槽，可以放入光波导管的端部，使光波导管能连结在一起并对准在一条中心线上；支持元件上设有一个凹槽(4、8)，其内放置了可安装光波导管端部的夹持装置(42、43)，凹槽(48)设有一个轴向的导向棱边(49)，光波导管的准确定位由该棱边和支持元件(6，7)的两个支承面(50、51)间的距离来确定。

Description

本发明是关于光波导管用的多路连结器，它包括：

-两个轴向相连接的支持元件，用它使欲想相互连接的光波导管的端面对接;

-几条轴向凹槽，槽内安放光波导管的端部以使之能对准中心线;

-一个导向元件，内嵌装两块支持文件，它们沿靠导向元件内棱柱状的内部空间的两个侧壁以导向。在过去这种类型的连结器中，这两块光波导管的支持元件，和容纳支持元件的导向元件，是一个近棱柱状的断面。形成一定角度的导向元件的两个基准面和两块支持元件的相应的平面，用来保证每一根光导纤维（DE-OS    27    42    084）所需要的精确的轴向中心一致性。在两块支持元件的盖板和导向元件上部平面之间，或是设有间隙或有一些间隙;上面所述支持元件和导向元件的基准面是使用螺钉来对准的，但是，准确的加工这两对基准面，以便达到所有欲想连结的光波导管所需要的准确的轴向中心的一致性是非常困难的。如果相配装的多路连结器上的测度表明镶接衰耗很高，对整个各基准面进行再加工将是很困难的，尤是是此要支持元件在导向元件中所要求的紧密镶配。

在早先的连接器中，两块支持元件端面间相互的承受的推力由配接无法予计的作用力和支持元件和导向元件之间的摩擦力而定。没有准确的设定的接触压力以确保光波导管端面间没有空气间隙而紧密相接。

本发明的目的就是提供一个能使两根光波导管束很容易连结和解开，并使镶接衰耗尽可能小的光波导管多路连接器。

根据本发明，实现这个目的是使用这样一种连接器：

-它使光波导管安装在夹持装置中，每一个夹持装置又放在相应的支持元件的凹槽中;

-它为夹持装置所设的凹槽上有一个轴向的导向棱边，和

-它使光波导管的准确位置，由导向棱边和支持元件的两个支承面向的距离来确定。

根据本发明的连结器的一个优点是，两半个连接器中光波导管间准确的轴向中心一致性，只要靠精确的保持两个距离来得到保证。这是靠使用精密磨削对导向元件的导向棱边进行加工，和非常准确的蚀刻光导纤维夹持板的侧面来达到。如果按照本发明所生产出来的连接器证明它衰减太大的话，只要对分别的支持元件凹槽的狭窄的导向面，使用轻微磨削的方法就能将上面所述的距离进行更准确的调整。

根据本发明的多路连接器还有一些优点，已在权利要求的分项中陈述，特别是有一片弹簧从侧向加压于支持元件，以保证支持元件能良好的、重复再现的停留在导向元件的两个内侧壁上。还有一根弹簧轴向加压于一个支持元件，以保证两半个连接器装配连接时，两个支持元件间有一个准确设定的接触压力。

本发明的实施方案现在将以参考附图进行解释，附图中：

图1    是根据本发明的一个光波导管用的多路连接器的纵断面图;

图2    是图1中连接器的一个横断面图;

图3    是用于图1中连接器中，几条光波导管夹持装置的透视图;

图4    是图2的放大详图;

图5    是根据本发明多路连接器的支持元件的另一个实施方案装配图;

图6    是图5中含有支持元件的多路连接器的横断面图。

根据本发明（图1至4）的多路连接器是由两个可配装在一起的半个连接器组成，图1中是两个装配在一起时的情况，第一半个连接器1在图中的左半部，第二半个连接器在图中的右半部。使用这连接器，两束光波导管在光学上能连接在一起。每一束例如由10根单独的光导纤维组成，在图中只表示左面一根光导纤维3和右面一根光导纤维4。

连接器的两半个连接器1和2的设计并不是相同的，但它们含有两个相同的支持元件6和7。这些支持元件用来安装和限定夹持装置，其上安放光导纤维，解释时将参考其他几个附图。

每一个支持元件6，7，具有棱柱状近似三角形断面的外形（参看图2），它们被一个园柱形导向元件8所包，导向元件内具有相当于支持元件6，7外形的、棱柱状内部空间9。导向元件8与左面支持元件6用双头螺栓10永久连接。双头螺栓还用来固定一根扁平弹簧11，弹簧的左端向右弯曲的一端夹在支持元件6和导向元件8之间，弹簧上部设有一个孔，以便双头螺栓10穿过。扁平弹簧11的右端部弯成这样，即当两半个连接器装配时，弹簧11使后面支持元件7能够插入并向下推压。当两半个连接器配装以后，扁平弹簧11将支持元件6，7向下压向导向元件8的两个侧壁12和14上，导向元件为支持元件6，7的准确位置形成那个基准面，这样使光导纤维能够连接。

一个塑料制的圆形元件15，它与连接器的中心轴同心，是用螺钉16固定在支持元件6上，这一园形元件15为光导纤维3穿过环形扇状切口17提供一个空间，园形元件15用两个有丝扣的销钉18与外侧套筒20相连接，使它既不能轴向移动也不能转动，只能在微小的间隙内有所偏离。

塑料盖21是拧紧在外侧套筒20上，用它盖住两个有丝扣的销钉18，并用来防护光导纤维的弯曲折断。因为支持元件6与园形元件15是用螺栓16连接在一起的，而园形元件15又以有丝扣的销钉18与外侧套筒20相连接，所以当支持元件6用双头螺栓10与导向元件8连接时，所有上述的一些另件就形成左面的半个连接器1。安装在外侧套筒20外侧是两根条状锁闭弹簧22，它呈两次弯曲状，在两半个连接器紧密配装的情况下，就用它来锁住。一个不锁住的套筒23，具有轴向平行的凹槽24，通过它使两根锁闭弹簧22在两半个连接器配装后伸入并啮合到右面外侧第二个套筒26的凹槽25中，凹槽25是用退刀车削形成的。锁闭弹簧这样就能防止左面外侧套筒20从围住左面外侧套筒20一部分长度的右面外侧套筒26移动。

由于大约导向元件8的一半长度突出于左面支持元件6，使支持元件6经过抛光而非常敏感的端面28，能有效的防止与物接触，从而防止弄污和受损坏。

连接器右面半个也有一个园形元件30，用螺栓31与右面支持元件7相连接。由于两个有丝扣的销钉32拧装在外侧套筒上，并伸入到设在园形元件30的长方形孔33中，所以园形元件30可以相对于外侧套筒26作轴向移动。在园形元件30的外侧面设有一根压缩弹簧34，园形元件的一个凸缘35，以及外侧套筒26台阶上的园形内侧平面36，作为该压缩弹簧两端的限制平面。使用一个固定的精密确定的接触压力，压缩弹簧34将支持元件7左端面压向支持元件6的端面28，表方形孔33是这样设计的，当连接器单独一个另件在制造过程中产生的任何轴向误差，不会妨凝支持元件6，7间有弹性的相压。

塑料盖38也作为是一个消除应变的装置，以防止光导纤维弯曲折断，它拧入到外侧套筒26的右端部分，以盖住两个有丝扣的销钉32。

在侧套筒26的左面开口部分上有一个铆钉40，它与外侧套筒20外周上的轴向凹槽41一起，作为连接器配装的定位导向装置，它是从内面压向外侧套筒上的。两半个连接器1和2只能相对在一个位置上配装在一起。

因为两个外侧套筒20和26当配装时是一个滑过另一个，右面外侧套筒26伸出远远超过支持元件7抛光了的端面。结果，即使两半个连接器分解后，这个端面仍可以有效的防止与物接触，从而防止弄污和受损坏。

两半个连接器的每一半个上，有几条例如有10条光波导管束的光导纤维3或4，被安装在一块夹持装置上，这个夹持装置由一块基板42和一块盖板43组成（图2，3和4）。在图3中是这个夹持装置42，43的一个透视图，而图4则是图2中用园圈标出部分的放大图。

基板42是一块单晶硅板，上面蚀刻有V形、严格平行的、深度相同的、间隔准确相等的凹槽45。（在本实施方案中间隔为280μm），合适选定的光导纤维3在去除外涂层以后，铺设在凹槽45中。使用合适的装置（图中未示出）使纤维3压放在凹槽45中。同时将也是单晶体的两侧光滑的硅盖板43放在光导纤维上后并向下压紧。在这样情况下，10根光导纤维的每一根纤维是被围在三个平面之间，而且相互之间准确的定住。在严格的安排后光导纤维中心出现的偏差，主要将是由于光导纤维的直径公差所造成。如果外径是125μm，公差将是±3μm。光导纤维3，基板42的凹槽以及光滑盖板43之间的空间，填满以精确定量的二元环氧树脂粘结剂，这粘结剂是用毛细管作用吸进去的，然后固化。

这样获得的夹持装置42，43，以后用粘结剂固定在支持元件6或7上。支持元件6，7具有一个纵向的凹槽48，以便安放夹持装置42和43，凹槽48有一个在纵轴方向精密磨削的棱边49。棱边49与支持元件6或7的两个纵向承受面50和51的距离在图4中以X′和Y′标出。棱边49作为基板42侧平面52的导向面（参看图3）。与凹槽45一起，这一侧面是由硅晶体藉助于蚀刻模具，非常精密蚀刻出来的，侧面52的倾斜角以及V形凹槽45的角度是沿着硅晶体最优方向选取的。

为了把夹持装置连接在支持元件上将盖板43的光滑平面浸以粘结剂，整个的夹持装置42，43在支持元件6或7上移动，直到它停靠在导向切边49上。夹持装置于是固定其位置，粘结剂就固化。

如果两半个连接器上底板42上的V形凹槽45以同样的方式精密蚀刻，以及如果两块盖板42具有相同的厚度Z（参看图4），则只有由于光导纤维直径产生微量的差别被加到距离X′和Y′的公差上。在夹持装置42，43上，第一根光导纤维3的中心与支持元件6或7的承受面50和51之间的垂直距离，在图4中以X和Y标示。如果相同的另件用来生产这两个夹持装置42，43，X和Y的总的公差实际上是不会大于距离X′和Y′的公差，所以棱边49从支持元件6，7上磨削加工的越精密，在夹持装置42，43已经粘结到支持元件6，7以后，规定的距离X和Y需要再机械加工量就越小。例如，如果距离X和Y的公差是±2.5μm，由于光导纤维侧向偏移所引起的附加损耗大约为0.7dB。如果这个附加损耗认为太大，完全有可能用手工操作精密平面磨削支持元件6，7的承受面50和51来调整距离X和/或Y。棱边49确保光导纤维的轴线与支持元件6，7的嵌入方向一致。

在两个夹持装置42，43与相应的支持元件6或7粘结在一起以后，它们的端面经过磨削研磨和抛光，因此也只有在这时，如果需要的话，才可以用平面磨削方法，将距离X和Y进行精密调整。由于光导纤维中心与支持元件6和7的那个承受面50，51之间的距离，只有在夹持装置和光导纤维的端面被抛光后，才有可能精密的测定。光导纤维的中心在显微镜下，藉助于纤维中心的折射率的倾角可以精密的检测出来。

光波导管的两端是如下所述进行连接的。半个连接器1和2，一个滑入另一个，在这种情况下，右面外侧套筒26上的铆钉40，移动进入与左面外侧套筒20上的轴向凹槽41内并相啮合，这使光导纤维3和4在规定的状态下予先进行对准中心。当这两半个连接器1和2继续经一个进入到另一个中，右面半个连接器2的支持元件7被扁平弹簧11抓住并压向导向元件8的凹槽底部。导向元件8内的下侧两边壁12和14相互形成90°角，这时在支持元件6和7上的光导纤维3和4的轴心接合在一条线上。以后，支持元件7继续插入导向元件8中，直至设在相反两侧，永久固定在外侧套筒20上的两个锁闭弹簧22，与外侧套筒26的凹槽25相啮合。

多路连接器的每一个单独另件的设计是这样考虑的，如果压缩弹簧34稍有一些压缩，它就压向端面28使两个支持元件6，7上的抛光了的光导纤维端部处在一个轻微弹性状态下接触。同时，扁平弹簧11使支持元件6，7压在导向元件8上，扁平弹簧和压缩弹簧的弹簧力量是相匹配的，光导纤维束的光和机械的连接，以及两半个连接器的连接就此完成。

为了分开两半个连结器，用拇指甲插到不锁闭的套筒23的环形槽中，用轻微的压力将套筒23向外侧套筒20移动。不锁闭套筒23的两个凹槽24的边（通过这些凹槽使锁闭弹簧22伸出），压向锁闭弹簧22的倾斜平面，这样就把它们从外侧套筒26的凹槽25中压出来。压缩弹簧34直到拧装在外侧套筒26上的有丝扣的销钉32，与园形元件30上的长方形孔33的右手端面相碰时，才不再受载荷。这时两半个连结器的机械连接即引脱开。只有当两半个连结器1和2相互分离以后，它们间的光学不连接才实现。

另一种多路连结器将比上面所述的一种容易制造得多，现以参考图5和6来加以说明。它含有两个支持元件54（只有一个在图中示出），基本上具有一个长方形的断面。这样，光导纤维的夹持装置仅仅是一块底板55，以便安放光导纤维并直接粘结到支持元件54上。为支持元件54所设置的每一个导向元件，是由一块底部56和一块顶部57组成。底部56有一个内部空间58，呈长方形棱柱状，顶部57有一个相应形状的内部空间59。

由于不再使用一块盖板，只在支持元件54的本体上予加工了一个距离C（图5），距离D等于距离C加上纤维直径的一半，这样形成纤维中心与导向元件的底部56上的一个导向平面60之间的垂直距离。距离F是底板55上第一条V形凹槽61底部的尖端，和底板上蚀刻的侧向导向面52间的距离它也以精密方法予先加工出来。为了提供一些带有安放光导纤维底板55的支持元件同样可以予制硅制底板55，并带有凹槽。光导纤维3以及支持元件54等放置在合适设计的辅助工具64中。从上面和侧面加力作用（图中以星记号表示），使得嵌装进去的另件，例如支持元件54和底板55，经常能在直角内准确的定位。在辅助工具64中，所有另件也粘结在一起。在支持元件中按这样方式一个接一个制造出来，第一个V形槽61和支持元件54左面承受面间的距离G，和纤维中心与支持元件54上部承受面间的距离D，实用上并不是不同的。如果需要的话，它们可以随着进行细磨削来校正。

在支持元件54与光导纤维以及底板55等粘结在一起以后，把它插入导向元件底部56上的长方形的内部空间58中，这一内部空间是磨削出来的，当嵌装扁平弹簧65和66以后，放在顶部57并与底部56紧紧地连接在一起，扁平弹簧65和66使支持元件54在导向元件56的内部空间中准确的定位。

按图1至4制造的连结器，半个连结器最好是成对的生产，以便相互间准确的处在同一的中心线上;而按图5和6制造的连结器的情况下，则可更好地制造几个可以互换的半个连结器。

Claims (7)

1、光波导管用的多路连结器包括：

--两个轴向可连结的支持元件，用以使需相连结的光波导管的端面相对接；

--几条轴向凹槽，槽内安放光波导管的端部，以使之能对准中心线；

-一个导向元件，内嵌装两块支持元件，它们沿靠导向元件内棱柱状的内部空间(9)的两个侧壁以导向，

它的特点是：

--每一个光波导管(3，4)的一端是安装在一块夹持装置(42，43)上，这个装置放置在支持元件(6，7)的一个凹槽(48)中；

--这个凹槽(48)为夹持装置(42，43)设有一个轴向的导向棱边(49)，和

--光波导管的准确位置由导向棱边(49)和支持元件(6，7)的两个支承面(50，51)之间的距离(X，Y)来确定。

2、如权利要求1所要求的连结器，它的特点是设有一个侧面的作用弹簧（11），它驱使支持元件（6，7）推向棱镜状内部空间（9）的两个侧壁（12，14）上。

3、如权利要求1所要求的连结器，它的特点是还设有一个侧面的作用弹簧（34），它驱使支持元件（6，7）的端部相互接触。

4、如权利要求1所要求的连结器，它的夹持装置有一块底板（42），上面蚀刻有几条准确的等间距，等深度、平行的V形凹槽（45）。

5、如权利要求4所要求的连结器，它的夹持装置的特点是还含有一块平面平行的、两侧面光滑的盖板（43），这块盖板把光波导管（3）压装在V形凹槽（45）上，并用粘着剂将它与光波导管和底板（42）相粘接。

6、如权利要求1所要求的连结器，它的特点是两块支持元件中的一块元件（6）是固定在导向元件（8）上，这个导向元件的一端远远超出所述支持元件（6）的端面（28）。

7、如权利要求6所要求的连结器，它的特点是两块支持元件中的另一块元件（7）与外侧套筒（26）相连接，这套筒的一端也远远超出所述支持元件（7）的端面。

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