TW418334B - Sleeve for optical connector ferrules and method for production thereof - Google Patents

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4183 34 經濟部中央標準局員工消費合作社印褽 五、發明説明1() 發明背景 發明領域 本發明有關一種套筒，用於連接光纖所用光學連接器 之相對接管之端接，並排與固持’及其製法。 習知技術說明 —般光學連接器之連接部由接管及套筒構成’接管連 接以基本光纖線塗覆而完成之包身光纖’套筒狀如中空圓 柱並以並排方式與相對之接管相容。不似電連接器’光學 連接器須確保持連接二光纖相對位置一致。因此必須固定 光纖符合接管之中心，接管具該部分之外徑及內徑’以允 許分別特定之尺寸完工之光纖基本線..插入’再經其相對端 將一對接管插入套筒，直至彼此端接’並對光纖軸鎳置中 。就執行置中之機構，有所謂調整式方法依賴調整機構精 細調整，或非調整方式提高接管與套筒之尺寸精度。近來 非調整式方法佔上風。 迄今，較普遍之大部分接管爲鉻石製陶瓷物質。同樣 ，此鉻石陶瓷物質套筒亦普遍使用。 曰本公開專利（之後稱J P — A ) 6 _ 2 7，3 4 8號揭 示之陶瓷套筒係由一管形體形成：管形體內壁面上至少三 點浮起脊並由管形體長度—端延伸至另一端。脊有—上面 形成於以管形體軸爲中心之圓所包含之凹圓弧內’即面對 管形體軸之凹下拱形截面。管形體之內壁面與脊以平緩曲 線互接。上述專利另掲示套筒之製法。此法包含以鉻石或 "β (請先閲讀背面之注^'項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標举（CNS > A4規格（210X 297公釐）_斗， 經濟部中夬標準局貝工消費合作社印裝 4 ί 參冷 Α7 ___ Β7 _____五、發明説明X ) 鋁土陶瓷材料製成上述幾何形狀之套筒之步驟，一步驟鍛 燒所成管形體，及一步驟拋光鍛燒後管形體內壁面之脊上 面》若套筒爲分離式，此法另具一步驟嵌入一溝隙於拋光 步驟後之管形體I於縱向經過整個長度β 一般生產上述結構之陶瓷套筒，係首先使原材料接受 初級成形爲圓柱形，如粉未擠製成射出成形，再去脂及燒 結處理1並加工硏磨管形體外表面而摩擦管形體内壁面。 因此製程涉及許多步驟，花費巨大成本。此外因原材料脆 硬，產生產生毛屑問題，致犧牲晶粒晶粒以完成表面拋光 。因陶瓷套筒硬而缺乏彈性，自套筒內壁面浮起之脊易因 接管及套筒外面刮傷，而接管重複彼此接離後，易生後座 力致偏離光纖軸向對齊β因此就經常接離接管之光學連接 器中套筒，陶瓷物質並非合適材料" 此外因陶瓷套筒接著繞結初級形成時必然收縮，必須 硏磨而取得所欲尺寸。當脊刀延伸於縱向而形成於管形體 內壁面，上如JP — Α — 6 - 27，348所述，沿管形 體軸將脊上面.硏磨爲凹下拱形。當脊形成於管形體內壁面 上三位置，並非脊凹下拱形面，而係這些面縱向之相對側 壁實際露出而接觸未插入套筒之接管外周面。若套筒組合 脊尺寸剛好，套筒註定固定接管定位致相對側緣（位於共六 點）保持接觸接管外面。若脊有尺寸誤差*即使不大，接觸 僅生於上述點之部分=因此1脊可能引起上述點相對接管 彼此相對插入套筒之接觸及固定偏差，而連接中光纖之端 子必須偏離彼此軸向之對齊。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4规格（2丨0X297公釐)~ ~ (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 4183 34 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、發明説明3() 發明槪述 本發明一目的提供光學連接器接管所用套筒，可正確 端接一對齊及固持相對之光學連接器接管，極少發生上述 問題，如連接光纖之軸向失準，及套筒毛屑等。 本發明另一目的提供一方法，歸因習知金屬模鑄造法 或成形法技術與呈玻璃轉型區之非晶合金之品質結合，允 許用於光學連接器接管之套筒滿足預定形狀，尺寸精度， 並以簡單程序高效率大量製造良好表面品質，故可免除加 工步驟，如硏磨，因此提供用於光學連接器接管之低廉套 筒，耐用，強度夠，耐衝擊，且彈性良好。 欲達上述目的，本發明第一特徵提供之套筒用於端接 ，對齊並固持相對之光學連接器接管，套筒特徵在於以非 晶合金製成，而非陶瓷材料或金屬材料。 本發明用於光學連接器接管之套筒第一例特徵在於以 非晶合金製成，宑晶合金具至少一玻璃轉型區，較佳玻璃 轉型區之溫度寬度不小於3 Ο K » —較佳例中，套筒特徵 在於以實質非晶合金構成，非晶合金之組成由以下一般公 式表示，所含非晶相至少5 0 %之容積比。 X a M b A 1 c X爲二元素Z r及Hf二者或任一，M代表選自Μη， Fe，Co，Ni及Cu構成群至少之一，及a、b及c ---------Q 1- »e {請先閱讀背面之.注項再填寫本育) -訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS ) A4规格（2l〇X297公釐）-6 - 4 ίδ3 34 經濟部中央榇準局負工消費合作社印製 Α7 Β7 _五 '發明説明4() 爲原子百分比，分別滿足25$a.含85 ’ 5Sb客70 ，及 0 S c 客 3 5 。 本發明套筒第二例鑒於用於端接’對齊及固持接管端 子所用套筒及光學連接器接管容易變形’乃提供特徵以非 晶合金製造，其故光學連接器接管材料更具彈性變性’以 免套筒與接管重複接離時損及接管或強迫接管產生後座力 〇 本發明第二特性就端接、對齊及固持相對之光.學連接 器接管提供套筒之幾何形狀可防止接管受損1提供之套筒 特徵在於具一管形體，其內壁面上三點具脊沿縱向由管胗 體一端延伸至另一端，脊形成之上面具拱形截面彎向管形 體之軸。 \ 本發明較佳例之套筒特徵在於上述管形體整個沿縱向 全長具溝隙以使光學連接器接管彈性固持，即使套筒重複 接離接管，不生後座力V 本發明另一特性提供製造用於光學連接器接管之套筒 之方法。 方法之一特徵在於包含步驟熔化可成非晶合金之合金 金屬於具上開端之熔化容器中，強制轉移所成熔化合金至 強制冷卻鑄造模，模位於容器上方，並具至少一成形腔| 並快速固化強制冷卻鑄造模中熔化合金而賦予合金非晶性 ，乃取得含非晶相合金之成品》 本法較佳例中，熔化容器內具熔化金屬轉移中以強制 向上轉移熔化合金I強制冷卻鑄造模具至少二相同形狀之 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙法尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） /Π8334 Λ7 B7 經濟部令央榡準局貝工消費合作社印製 五、發明説明a() 模腔及與腔流通之數流道|流道置於對熔化金屬轉移件之 轉移線之延伸線上。 、 另一方法特徵在於包含步驟提供一容器以熔化並固持 可生具玻璃轉型區之非晶合金之合金材料，提供具至少爲 —成品形狀腔之金屬模，耦合容器下或上部中一？L於金屬 模之澆道，如放置金屬模放容器下方或以上，施加壓力於 容器中合金熔化物，以使定量熔化物通過容器之孔而充滿 金屬模之腔，並以不小於1 0 K/秒之冷卻速率固化金屬 模中熔化物，乃產生具非晶相之合金成品。 上述任一方法中，就合金材料，較隹使用可生實質非 晶合金之材料，其組成爲上述一般公式；KaMBA 1 c所表 示，所含非晶相至少.5 0 %之容積比。 本發明再一方法特徵包含步驟加熱上述一般公式所示 合金形成之非晶枝料1直至超冷液態區溫度爲止，將所成 熱非晶材料插入保持同溫之容器，將容器耦合於具具所欲 成品形狀之腔之金屬模，並利用其黏流強制爲超冷液體狀 態之定量合金進入金屬模。 圖式簡要說明 參考圖式由以下說明可知本發明其他目的，特性及優 點，其中： 圖1爲本發明套筒一例平面圖； 圖2爲圖1套筒立體圖； 圖3部分截面圖爲使用本發明套筒一模式； (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 4 183 34 A7' B7五、發明説明e() 圖4爲圖3沿線I V ~ I V截面圖； 圖5部分截面圖爲本發明套筒另一使甩模式： 圖6部分截面圖爲用於製造本發明之裝置例； 圖7爲以圖6裝置製成之鑄品立體圖；及 圖8部分截面圖爲本發明套筒製造裝置另例。 主要元件對照 1 2 3 4 0 7 4 4 套筒 管形體 脊 溝隙 接管 毛細管部 通孔 光纖 凸緣部 包套 包套光纖 漸縮部 通孔 接管 凸緣部 毛細管部 通孔 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 〇 X 297公釐）-9 - A7 B7 W83 34 五、發明説明τ() 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 19 引端孔部 13 a 通孔 15 a 漸縮孔部 2 0 強制冷卻鑄造模 2 1 上模 2 6 下模 2 2 a . 腔 2 2 b 腔 2 5 a 模心 2 5 b 模心 2 3 流道 2 4 a 引端 2 4 b 引端 2 7 澆道 2 8 凹陷 3 2 鍋 3 0 容器 3 1 本體 3 2 活塞 3 3 容納孔 3 4 轉移件 3 5 柱塞 3 6 感應線圈 1 原材料 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4說格（210X297公釐）_川w 418334 A7 B7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 五、發明説明s() 4 2a 流道部 4 2b 流道部 4 1a 套筒部 4 1b 套筒部 4 0 造成品 6 0 容器 5 0 分離金屬模 5 2a 腔 5 2b 腔 5 5a 模心 5 5b 模心 5 6 上模 5 3 流道 5 4a 流道 5 4b 流道 5 1 下模 5 7 澆道 k 一 熔化合金 6 1 小孔 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A, 本發明詳細說明： 根據本發明一特性，上述端接一對齊並固持相對光學 連接器接管之套筒由非晶合金製成。非晶合金相較於陶瓷 本紙乐尺度適用中國國家標準（ CNS) A4規格（210X297公釐)~~_ ”， 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 4183 34 A7 _____ B7___五、發明説明g() 材料具低硬度及高彈性，具高拉伸強度及高彎曲強度’耐 性佳，耐衝擊，表面平滑，爲最佳套筒材料，可端接相對 之光學連接器接管，對齊不生軸向偏差，並無誤地固持。 具上述特性之非晶合金所製成之套筒中，半圓形.截面之脊 形於內壁面上，故不易損及接管外面，亦不會於接管重複 接離套筒後產生後座力，可穩定連接相對之接管。 此外，非晶合金具高精度鑄造性及加工性，再製成表 面滑之套筒，忠實以金屬模鑄造法或成形法再生模腔輪廓 。以陶瓷材料製成之套筒必須於燒結後用各種方法硏磨至 預定尺寸，因套筒燒結初級形成後會收縮。相反地，非晶 合金之套筒不須調整尺寸或改變表面粗度，且不須複製縮 小之步驟，因此套筒不須繞結，乃排.除製成套筒於燒結後 收縮之問題。可用單一程度大量製造滿足尺寸規定 '，尺寸 精度及表面品質之套筒。 本發明套筒所用材料不限於特定物質，只要可提供實 質非晶合金之成品均可。其中，Z r — TM-A L及H f 一 TM — A 1 (TM過渡金屬）非晶合金之玻璃轉型區（丁 g) 與結晶溫度（T y )間差異甚大，呈現高強度及高耐飽性，具 寬超冷液體範圍（玻瑀轉型區），ΔΤχ = Τχ — Tg ,不小 於3 OK，若爲Z r — TM — A 1非晶合金則極寬超冷液 體範圍不小於6 0 Κ β上述溫度範圍中，即使低應力不大 於數+ ΜΡ a之黏流下，追些非晶合金仍具滿意之加工性 。其特性爲製造容易而穩定，即使以數+K/S程度之冷 卻速率之鑄造方法，仍可提供大塊非晶材料。上述z r _ 本紙張尺度逋用中國國家摞準（CNS ) A4規格（210X297公釐)~' ' (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 4183 34 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 A.7 B7五 '發明説明lfo ) TM — A 1及H f — TM — A 1非晶合金揭示於Masumoto 所有之美國專利5，032，196號，1991年7月 1 6日公告。進一步硏究這些合金後，本發明人確認以熔 化物鑄造之金屬模及利用黏流訴諸玻璃轉型區之成形程度 ，這些合金產生非晶材料，且極忠實再生金屬模之模腔尺 寸及形狀，且具合金之物理特性爲有效因素，極適合光學 連接器接管及予以連接之套筒》 本發明所用Z r — TM-A 1及H f — TM_A i非 晶合金具極大△ T x，但隨所定方法及合金組成變化=如 Z r soA 1 15C 〇2·5Ν i 7.sC uis〇合金.（T g = 6 5 2 K， Tx = 7 6 8K)具極寬ΔΤχ，爲1 1 6 K ^提供極佳氧 化阻抗，即使加熱空氣中達T g高溫，幾乎不氧化。此合 金維氏硬度Hv由室溫經T g附近爲4 6 0(D PN)，拉伸 強度爲l，60〇MPa，彎曲強度達3，000MPa . ，此合金由室溫經T g附近之熱膨脹係數α小至1 X 1 0 _ s / Κ，揚式係數爲9 1 G P a，壓縮狀態下彈性限 度爲4 - 5%以上。此外，合金韌性極高，Char py衝擊値 在6 - 7 J / c m 2之間。此合金'具極高強度，但若加熱至 玻璃轉型區，則流動應力降至1 0 Μ P a附近。故此合金 特徵可輕易加工，以低應力即製成細小零件及形狀複雜之 高精密件。再者，因所請玻璃（非晶）特性，此合金特徵所製 成品（彎形者）表面極平滑，若結晶性合金變形時表面出現滑 帶，此合金實質不可能發生。 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4悦格（210X297公釐>~~. 13 - (请先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4183 34 A7 B7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印¾ 五、發明説明A ) 一般，非晶合金當加熱至其玻璃轉型區而長時停留時 開始結晶。相對地，上述合金具極寬ΛΤ X範圔，當保持 △ T X範圍內適當溫度，非晶狀態穩定，達二小時不生結. 晶，故標準成形程度不須擔心結晶。 上述合金由熔化狀態變至固態中完全證實其特性。一 般非晶合金製品須快速冷卻。相對地，上述合金藉約1 0 K / S之冷卻速率輕易製成一非晶相之大塊材料。如此形 成之固態大塊材料具極平滑表面。合金具轉移性，.即使拋 光刮傷微米程度於金屬模表面上亦忠實再生。 若上述合金標爲套筒之合金材料，用於製造成品之金 屬模僅須調整其表面以實現套筒所欲表面品質，因成品忠 實再生金屬模之表面品質。習知金屬.模鑄造法或成形法中 ，須調整成品表面粗度及尺寸之步驟可省略。 上體非晶合金特性組合包含較低硬度，高拉伸強度* 高彎曲強度，較低楊氏係數，高彈性限度，高耐撞擊性’ 表面平滑，及高正確鑄造性或加工性，極適合爲光學連接 器接管之套筒材料。其甚至允許習知成形法大量製造成形 此合金。 上述公式X a M b A 1。代表之非晶合金具相同特性， 即使結合T i ，C，B，Ge或B i之比率不大於5原子 %亦然。 以下詳述標此合金作爲套筒之優點。 第一優點在大量製造高精度成品。直接固持光學連接 器接管之套筒內徑或通過脊上端處與接管接觸點之圓直徑 (請先閲讀背面之注^^項再填寫本頁) 、1r 6. 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）_ 14 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 418334 五、發明説明1½ ) 須儘量接近接管外徑。以射出’去脂及燒結陶瓷材料所得 成品不能滿足套筒之尺寸精度及表面品質。故習知製造單 —尺寸成品以供加工’再以複雜拋光處理’包含以鐵線超 拋光硏磨內徑，使用鑽右硏磨液，並硏磨外徑"本發明鑄 造時使用適當金屬模及黏流成形（玻璃成形），·可供大量製造 成品，不須完工拋光或輔助簡單完工處理。本發明尤有效 製造滿意之套筒，即就通孔粗度及孔內面完工而言。乃大 幅減少以陶瓷材料冗長製程。 第二優點爲套筒之機械性質，如強度反韌性。因光學 連接器接管經常重複接離套筒，套筒必須不能下陷，磨損 或裂開。上述合金之硬度、強度及韌性足以排除缺點。 根據本發明，可用金屬模鑄造法或成形法，使用如

Zr-TM — A1及Η.ί-Τ Μ — A 1非晶合金具寬玻璃 轉型區，可用低成本高效率製造套筒，以滿足光學連接器 接管所用套筒需要之尺寸精度及表面品質。此外》因本發 明所用非晶合金強度、韌度及耐蝕性極佳，以此非晶合金 製成之套筒可長時使用，無磨損，變性，毛屑或其他缺點 〇 上述特性之非晶合金可有利地用於光學連接器之接管 及其他組件及套筒與微加工之精密件》 本發明再一例中，製成套筒之非晶合金較光學連接器 接管材料易彈性變形，即非晶合金之楊氏係數低於接管約 3 — 30GPa，較佳5 - 15GPa。因此，套筒可輕 易穩定固持相對之接管，軸線對齊，即使接管與套筒重複 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨Ο X 297公釐）_ 15 (請先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 線ο· 418334 A7 B7 五、發明説明1(3 ) 接離，接管不會受損或產生後座力。 (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 就接管所用材料，可用陶瓷或金屬。其他材料中就機 械性質，鑄造性及加工性，尤適合使用一般公式 X a M b A 1 =所代表組成，且包含非晶相至少5 0 %之容 積比。如使可用金屬模鑄造方法或成形法（玻璃成形）大量製 造接管，不須完工拋光或輔助簡單完工處理。就細纖插入 孔之截面圓度及孔內面完工而言，使用非晶合金可有效製 造滿意之接管一般接管引端執行之P C拋光以提供球形凸 面確保玻璃纖維密封之方式不再需要。狀態定位後最後拋 光即可。大幅減少金屬材料及陶瓷材料之冗長製程。就接 管外徑及外徑軸線與接管細纖插入孔之軸符合之情況亦然 〇 就本發明第二特性，套筒之幾何形狀符合固持相對接 管之目的，並彼此對齊軸線而不損及接管。 參考附圖說明本發明套筒形狀。 圖1及圖2爲本發明一較佳例；圖1爲套筒平面圖I 圖2爲立體圖。 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 此套筒包含一管形體2，脊（長浮起）3由管形體2內壁 面之點浮起而沿縱向由一端伸至另一端，及一溝隙4形成 於管形體2壁中經過縱向全長= . 脊3欲防止接管受損，須具拱形上面凸向管形體2軸 線，及實質半圓形截面，或實質半橢圓截面’含圓上端之 三角截面等。較佳脊3爲圖1實質半圓形截面。此脊3位 於管形體2內壁面上之點而延伸於縱向，套筒可固持其內 本紙浪尺度適用中國國家標卒·（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_16_ 418334 A7 B7__ 五、發明説明侖) 之接管而夾持於接觸接管外壁面之脊於I點。因此’套筒 1可穩定固持端接之接管而彼此對齊接管軸線（因此對齊連 接之光纖），不損及接管。若脊具拱形上端以利點接觸’其 缺點爲上端受集中負荷，易損及接管外表面。若脊位於套 筒8上四以上點，易引起接觸點偏及固定相對接管插於套 筒偏差，易中斷連接光纖之軸線符合。 脊較佳等間隔位於管形體2之內壁面上，規律間隔之 輕微偏差可容許。雖脊了高度僅須滿足可穩定固持接管， 較佳介於Ο ·1 — 1 * Omm若脊爲半圓形截面，則半徑 約0 · 1 - 1 _ 0mm)。較佳脊3爲連續浮起，但須需要 可中斷地延伸於管形體全長。 上述套筒1具溝隙4形成於其壁內整個縱向長度，即 使精確套筒不具此溝隙*本發明使甩上述非晶合金爲材料 達成效果，及因彤成脊之效果。但提供溝隙4可提高套筒 1彈性，提供套筒緊咬相對之接管而彈性地彼此對齊，即 使有若干’尺寸精度偏離，並允許接管重叠接離套筒，接管 固持於不生後座力。 關於套筒1本身材料機械性質，其楊氏係數介於9 0 一 9 9 GP a，而彈性限度約介於1%至數％。本發明以 非晶合金製成，極不同於習知套筒之陶瓷材料。故此套筒 彈性極佳，不若锆石幾乎無彈性•故完全容忍接管重複接 離。 圖3及圖4爲本發明套筒於光學連接器中使用例。套 筒1所使用接管1 0各爲單位結構，包.含毛細管部1 1及 本紙張尺度通用t國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐)~~ ^^1- ^^1 ί 1^1 I i --- ^^1 I * c (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂· .0· 經濟部中央標率局負工消費合作社印笨 經濟部中央標準局買工消費合作社印製 4183 34 五、發明説明<5 ) 凸緣部1 2。 尤其接管10之毛細管部11延其軸形成小直徑通孔 1 3以供插入光纖1 7 (或覆以塑膠薄膜之光纖基本線）’而 凸緣部12沿其軸線形成一大直徑通孔14以插入分位之 光纖（覆以包套1 8之光纖）。小直徑通孔1 3與大直徑通孔 1 4經漸縮部1 5彼此連接' 光纖接至此結構接管1 0之完成，係使包套1 8之光 纖1 6引端部除去而露出定長之光纖1 7，施加黏著劑至 露出之光纖及‘包套光纖之引端部，由其凸緣側將露出之光 纖1 7插入接管1 0中小直徑通孔1 3，並允許光纖1 7 引端部與包套之光纖16以黏著劑固定於接管1〇通孔 1 3 及 1 4。 ‘ 完成一對光纖1 7，1 7之連接，將已插入光纖且接 合於內之接管10，10經相對端插入套筒1，再端接 13，10，10端部，因此，光纖17，17允許其引 端部端接而接合，使其軸線彼此對齊。 通過套筒1之點處脊3上端之圓直徑較小於接管1〇 毛細管部1 1之外徑。當接管10，10經其相對端插入 套筒1，套筒1略推開而最終以彈性咬合方式固定毛細管 部 1 1，1 1。 圖5爲光學連接器中本發明套筒1另一使用模式，接 管1 0 a使用毛細管部1 1 a及凸緣部1 2 a爲分開組件 〇 尤其’接管1 ◦ a由毛細管1 1 a及凸緣1 2 a構成 本紙張尺度通用中國國家標率（CNS > A4規格（210X297公釐）_ 18 - (請先Μ讀背面之注意Ϋ項再填寫本頁)

經濟部中央#準局員工消费合作社印衷 4183^4 A7 B7 五、發明説明1(6 ) ，毛細管1 1 a沿其軸線形成小直徑通孔1 3 a供插入光 纖17，凸緣1 2 a沿其軸線形成大直徑通孔1 4 a以插 入包套光纖1 6 »以緊套或黏著固定毛細管1 1 a端部包 圍其內之漸縮孔1 5 a於凸緣1 2 a之引端孔部1 9。毛 細管1 1 a內小直徑通孔1 3 a及凸緣1 2 a中大直徑通 孔經由漸縮孔部1 5 a媒介而接合。 接合光纖至接管1 0 a之方法及聯接套筒1而接管1 Oa.之模式與圖3及圖4所示例同。 圖6示例·藉金屬模鑄造技術製造本發明之套筒之裝置 及方法。 強制冷卻鑄造模2 0爲一分離模，具一上模2 1及一 下模26。上模21具一對模腔22.a、22b形成於內 並界定套筒之外尺寸。模腔22a、 22b內分別形成界 定套筒內尺寸之模心25 a，25b。這些腔22a、2 2 b經由流道2 3媒介互通，故熔化金屬流經流道之部分 24a，·2 4b之引端而進入腔22a、22b，流道以 預定距離半包圍腔22a、 22b周界。另者，與上述流 道2 3相通之繞道（通孔）2 7形成於下模2 6適當位置。澆 道2 7下方形成一凹陷2 8，其形狀符合圓柱形原材，以 容納構成熔化容器3 0上部之鍋體3 2部分。 .必要時模心2 5 a，2 5 b可與下模2 6 —體形成。 強制冷卻鑄造模2 0可金屬材料如銅-銅合金，滲碳化物 或超合金，較佳爲銅或銅合金，其熱容量大，熱傳導性高 ，以提高熔化合金倒入腔2 2 a、2 2 b之冷卻速率。上 本纸張尺度逍用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）.19 _ (請先Η讀背面之注意事項再填寫本頁) 订 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 418334 Α7 _ Β7 五、發明説明<7 ) 模21內可置流槽供冷卻水或氣體等冷卻介質流動。 溶化容器3 0於主體3 1上體具圓柱形原材料容納部 3 2，並直接置於下模2 6.澆道2 7之下方而垂直往復。 原材料容納部3 2之原材料容納孔3 3中，滑置一熔化金 屬轉移件或活塞2 4，直徑幾與原材料容納孔3 3相同。 以汽筒柱塞（未示）垂直移動熔化金屬轉移件3 4。一感應線 圈熱源3 β包圍熔化容器3 0之原材料容納部3 2。可用 任意電阻加熱之熱源取代高頻感應加熱。原材料容納部 3 2及熔化金屬轉移件3 4之材料較佳爲耐熱材料，如陶 瓷或覆以耐熱膜之金屬材料。 爲防止熔化合金形成氧化膜，較佳整個裝置置於真空 或A r氣氣氛中’或建立鈍氣流至少於溶化容器3 〇之原 材料容納部32之上部與下模26之間。 * 進行製造本發明套.筒’首先設定熔化容器3 〇由強制 冷卻鑄造模2 0向下分離’再將合金原材料a塡入原材料 容納部3 _2內熔化金屬轉移件3 4上方空間，U且成可生 上述非晶合金.。所用合金原材料1_可爲桿形'片形或細粒 形》 接著，激發感應線圏3 6快速加熱合金原材料I。偵 測熔化金屬溫度確定含金原材料A融合後，感應線圈.3 6 消磁，熔化容器3 0上升’直至其上端嵌入下模2 6凹陷 2 8。然後汽筒作動經由柱塞3 5媒介快速升起溶化金屬 轉移件3 4 ’而熔化金屬經鑄造模2 〇澆道2 7注入。注 入熔化金屬經流道23，24a，24b前進，引人腔2 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ297公釐)~~^2〇 _ ------ {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁}

經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 4183 34 at B7 五、發明説明“) 2a、 22b而壓縮並快速固化。如此，可適當設定因素 ，如注入溫度及速度以得1 03K/S以上冷卻速率。之後 ，熔化容器3 0下降，上下模2 1，2 6分開而取出成品 9 圖7例示上述方法製成鑄造品之形狀。取得圖1及圖 2忠實再生鑄造模腔面之平滑表面之套筒1，係藉由分開 流道部42 a，42b於鑄造成品4 Ό之套筒部4 1 a， 4 1 b，並將分割後所剩套筒部之切面硏磨。 上述高壓·壓鑄法可允許高達1 0 OMP a之鑄壓，射 出速度高達數m/s以上，優點如下。 (1 )熔化金屬進入模內微毫秒完成，可助快速冷卻。 (2 )熔化金屬與模近接促進冷卻速度及精確成形熔化金 屬。 (3 )減輕因固化而鑄造品收縮可能發生之收縮腔失誤。 (4)此法可製複雜形狀之成品。 (5 )此法可平順鑄造高黏性熔化金屬》 圖8爲製造本發明套筒之裝置及方法另例結構。 圖8中，數字6 0爲熔化可產生非晶合金之合金材料 之容器，並保持所製熔化物於內。容器6 0下方爲一分離 金屬模50，具所欲成彤狀之腔52a，52b。就習知 加熱機構（未示）可爲高頻感應加熱及電阻加熱以加熱容 器6 0。 金屬模5 0結構與圖6所示模實質相同，但垂直位置 關係顛倒。尤其，上模5 6於澆道（通孔）5 7上部形成一凹 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先S讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 5. -21 - A7 B7 五、發明説明) 陷5 8以容納容器6 0下端部並對應圖6下模，其時，下 模5 1與圖6上模2 1相同，但模腔㊁.2 5 2 b，流 道53，54a，54b及模心@5a，55b之形狀及 設置模式與圖6者顛倒。必要時金屬模5 0可具與上模 56—體形成之模心55a，55b» 進行製造套筒時，連接容器6 0底部中小孔6 1至金 屬50之澆道57|經鈍氣介質施壓至容器60中熔化合 金A /，使其向前由容器.6 0底小孔6 1經流道5 3， 54a，54b進入腔52a，52b，直至塡滿熔化合 金A >，以1 OK/S以上冷卻速率固化熔化合金而得實 質含非晶相合金之套筒。 藉由上述程序，所製成品呈尺寸.精度L，介於士 0 · 0005至±0 . 001mm，表面精度介於0 · 2 至 0 . 4 /z m。 上述方法以具一對模腔之金屬模單一程序製造二鑄造 品，當然本發明可用各多模腔以一金屬模製造更多鑄造品 〇 · 經濟部中央橾準局員工消费合作社印製 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 除上述合金鑄造法外，亦可用擠製成形製造套筒。因 上述非晶合金其極大超冷液體區△Tr，欲得預定形狀之 套筒，可加熱此非晶合金材料至超冷液體區中溫度’將熱 材料插入保持同溫之容器中，連接容器至具所欲套筒形狀 之腔之金屬模，藉超冷液體黏流壓迫定量受熱合金至腔內 ，並成形合金8 接著參考實例證實本發明功效，具體說明之。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 4 18334 經濟部中央標準扃貝工消費合作社印装 A7 B7_____ 五、發明説明ί)) 實例1 : 使用圖6裝置及製作條件爲射出溫度1 2 7 3 κ ’射 出速度爲lm/s ，鑄造壓力爲IMPa ’裝塡時間爲 1 .0 0毫秒，非晶合金套筒之組成爲 Z r 6 s A 1 1 ο N i 1。C u 1 5，形狀如圖1及2所示’內 徑2 ‘ 5mm，外徑3 · 1mm ’脊曲率半徑爲0 . 3 m m β 所得套筒成品表面極平滑，忠實再生金屬模腔之輪廓 。證實楊氏係數爲80GPa，彎曲強度爲2 · 970 MPa，維氏硬度400(DPN)，熱膨脹係數α爲 〇，95xl〇_5K·。 同法製成如圖3具一體毛細管部及凸緣部之非晶合金 接管。此接管組成爲 Z re〇A 1 15.C 〇2.. 5Ν i 7-5C1115 ’ 楊氏係數爲 9 1 G P a »當二光纖各端接至二上蜂接管並將二接管經由其 相對端套至套筒，可穩定連接光纖’其軸向對齊無偏差。 —......... 以熔化相關成分金屬製成各式合 Ζ Γ6〇Α 1 lsC O2.5N i 7.5CU15 之合金 * 如下表顯 示。置於石英坩堝中以高頻感應加熱搶化。熔化物以2 kg f/cm2氣壓經坩堝下部之細長孔射入具2 mm直徑 3 0 mm長之圓柱形腔之銅鑄造模，保持室溫以得桿狀試 樣決定機械性質。結果如表所示。 本紙張尺度速用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐）.23 - (請先W讀背面之注^'項再填寫本頁)

A7 B7 4183 34 五、發明説明（W) 所用合金 拉伸強度 (MPa) 彎曲強度 (MPa) a 10’VK(室溫-Tg) E(Gpa) 硬度Hv Tg(k) Tx(K) ZreiCiiii 1,880 3,520 0,8 99 540 603 669 ΖτίίΑΙτ.ίΟιίζλί 1,450 2,710 0.8 93 420 622 732 ZrejAlT-iNiioCun.s 1,480 2,770 0.9 92 430 630 736 ΖΓ6〇Α1ΐ5ϋ〇2.5Νϊ7.5〇11ΐ5 1,590 2,970 1.0 91 460 652 768 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意ί項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) Μ規格（210Χ297公釐） •· 418 3 3 4 Α7 Β7 五、發明説明佥) 由表可見此非晶合金材料之彎曲強度明顯超越以前套 筒所用部分穩定之鉻石（約1，OOOMPa)，其楊氏係數 約一半，其硬度約1/3，指出本合金材料充滿適合套筒 材料之特性。 圖6鋼金屬模與金屬擠製器連接，擠出實例1所用同 合金而製成套筒》擠製時使用2 5mm直徑及4 〇mm長 度之非晶碇相同合金，以鑄造分開準備。碇預熱至7 3 0 K，擠製器容器與金屬模之入口部及成形部亦類似預熱至 7 3 0 K。熱+旋丟入擠製器容器再射入金屬模。金屬模已 冷卻。然後由模取下成品，除去入口部並檢查。成品外觀 ’尺寸精度及表面粗度幾等於圖1所得套筒。 上述爲特定例，本發明可具其他.特別形式，不脫其基 本特性。以上僅爲例示，非卻限定本發明，所附申請專利 範圍包含所有精神範圍內可思及之變化及各式等效例。 {請先閩讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ο. 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 -25- 本紙張尺度適用中囷國家揉率（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 -一種光學連接器接管之套筒，可端接、對齊及固 持相對之光學連接器接管，特徵在於由具至少玻璃轉型區 之實質非晶合金構成。 2 *如申請專利範圍第1項之玻璃轉型區，其中玻璃 轉型區之溫度寬度不小於30K。 3 ·如申請專利範圍第1項之玻璃轉型區，其中玻璃 轉型區之溫度寬度不小於60K。 4 ·如申請專利範圍第1項之玻璃轉型區，其爲實質 非晶合金製成·，組成以一般公式表示且包含非晶相至少5 0 %之容積比： X a M b A 1 C X爲選自Z r與H f構成群至少一元.素，M爲選自Μη， F e，Co，N i及Cu構成群至少一元素，而a，b及 c爲原子百分比，分別滿足25芸aS85 1 5SbS7 0 及 0ScS35。 5 ·如申請專利範圍第1項之玻璃轉型區，其爲非晶 合金，較光學連接器接管材料易彈性變形》 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 6·如申請專利範圍第1至5項任一項之套筒？其包 含一管形體及三脊位於管形體之內壁面上，各脊由管形體 縱向一端延伸至另一端，其上面呈拱形截面而彎向管形體 之軸線。 7 .如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中管形 體有一溝隙形成於縱向全長》 8 ·如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中各脊 本紙張尺度適用中國國家標隼（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 18334 as B8 C8 _^_D8_ 六、申請專利範圍 爲實質半圓形截面 9 ·如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中各脊 爲實質半橢圓形截面。 1 0，如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中名 脊爲具圓上端之三角形截面。 1 1 如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中各 脊連續或間續地延伸於管形體全長》 1 2 如申請專利範圍第6項之玻璃轉型區，其中各 脊高度爲0.1至1·Omm。 1 3 · —種光學連接器接管之套筒之製法，包含步驟 提供具一上開端之熔化容器；+ 提供一強制冷卻鑄造模，具至少一模腔及位於熔化容 器器上方； 使可生非晶合金之合金熔化於熔化容器中： 強制轉移所成熔化金屬至強鄭冷卻鑄造模之模腔；及 快速固化強制於冷卻鑄造模中熔化合金以提供合金非 晶性，故取得具非晶相之合金鑄造品。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 4 ·如申請專利範圍第1 3項之方法，其中熔化容 器具一熔化金屬轉移件位於容器中並強制轉移熔化合金向 上，強制冷卻鑄造模具至少二相同形狀之模腔及與腔流通 之流道，流道置於熔化金屬轉移件所用轉移線一延伸線上 〇 1 5 ·如申請專利範圍第1 4項之方法，其中熔化金 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 4 18334 il C8 D8 六、申請專利範圍 屬轉移件可強制轉移熔化金屬中熔化合金至強制冷卻鑄造 模之模腔，同時施加壓力至塡滿強制冷卻鑄造模之熔化合 金6 1 6 ·如申請專利範圍第1 5項之方法，其中強制冷 卻鑄造模爲水冷式或氣冷水式鑄造模》 17·如申請專利範圍第13至16項任一項之方法 ，其中合金材料之組成由以下一般公式表示，並賦予能力 產生包含非晶相至少5 0 %容積化之實質非晶合金合金： X a M b A 1 z X爲選自Zr及Hi構成群擇一；a，b及c爲原子百分 比1分別滿足aSa客85，5SbS70及0S2S 3 5。 · 18·如申請專利範圍第17項之方法|其中熔化容 器中熔化金屬熔化執行於真空或鈍氣氣氛中。 1 9 · 一種光學連接器接管之套筒之製法，包含步驟 • » ♦ 提供一容器熔化可生具玻璃轉型區之非晶合金之合金 材料，容器具一孔並固持合金材料之熔化物； 提供一金屬模，其具一澆道及至少一所欲產品形狀之 腔： 連接容器中之孔至金屬模之澆道； 施加壓力至容器中熔化物，經由容器之孔引入定量熔 化物至金屬模而將腔塡滿：及 以不小於1 0 K/ S之冷卻速率固化金屬模中熔化物 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：W7公釐） --ΊΙΤ----II (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ry· 經濟部t央標隼局員工消费合作社印製 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範園 *取得具非晶相之合金產品。 2 0 ·如申請專利範圍第1 9項之方法，其中以一般 公式表示合金材料之組成，並賦予能力產生具至少5 〇% 容積比之非晶相之實質非晶合金： X a b A I c 其中X爲選自z Γ及H f構成群至少一元素，M爲選自 Μη，Fe，Co，Ni及Cu構成群至少一元素，而a ，b&c爲原子百分比，分別滿足2 5‘aS8 5，5盔 及 0_Scg35: 2 1 —種光學連接器接管之套筒之製法，包含步驟 加熱一非晶材料，_其爲一般公式.表示之合金所構成， 且包含至少5 0 %容積比之非晶相，加熱至超冷液體區之 溫度： X a M b A 1 c 其中X爲選自Zr及H f構成群至少一元素，M爲選自 Μη，F e ’ Co ’ N i及Cu構成群至少一元素，而a ，13及〇：爲原子百分比，分別滿足2 5含aS8 5，5S bS70 及 0ScS35 : 將所成熱非晶材料插入保持同溫之容器中； 連接具所欲產品形狀之腔之金屬模至該容器：及 以超冷液體黏流引入定量受壓之合金至金屬模而形成 套筒。 本紙張尺度適用中國國家操準（€阳）六4規格（210><297公嫠） 四· (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ky. 訂