TWI242659B - Method for coupling plastic optical fibers - Google Patents

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1242659 A7 ____B7 五、發明説明（1 ) 本發明係有關用以接合塑膠光纖之端面之方法，及可 由該方法獲得之塑膠光纖單位。 大部份爲氧化矽所製之通訊用之光纖需要使用由放電 所產生之極高溫度來熔化及連接（接受熔化接合），因爲 氧化矽具有高熔點。然而，在諸如光纖之前端之微小部份 處之放電操作需要頗高之控制準確度及重裝備，以執行在 架設位置處之放電操作。 爲解決此問題，已提出一種機械接合，其中，一固定 座具有一V形槽構製於其中，二光纖在槽中對齊鄰接一起 ，固定座由蓋自上方蓋住，及蓋由一夾子包夾，以固定光 然而，難以僅由切斷氧化矽構件，使氧化矽構件之端 面形成垂直於縱向之一平面。如不接受特殊處理，在氧化 矽構件之鄰接切斷端面中之接合損失巨大。雖氧化矽構件 之端面可由拋光製成垂直於光軸之光滑平面，但需要許多 複雜及昂貴之步驟，此需要改善。 爲引進光纖於機械接合中，光纖需在蓋打開中在固定 座中鄰接一起，或在固定座及蓋組合中，需要由一楔使蓋 升離槽，因爲氧化矽所製之光纖薄且脆。當強迫光纖引進 於由夾子所包夾之槽及蓋之間，而不使用楔時，光纖會折 斷。 爲此，二光纖及楔之三部份在連接時需要同時處理。 連接需要一工具用以保持楔固定。未有提出方法，能由一 手及一簡單工具執行該連接。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-4- 1242659 A7 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 本發明之一目的在提供一種方法，以容易之方式接合 塑膠光纖之端面，且接合損失低，及提供具有由該方法所 提供之連接部份之光纖單位。 1 .本發明提供一種用以接合塑膠光纖之方法，包括 提供一固定座，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠光纖固 定；及鄰接並接合塑膠光纖之相對端面一起，同時使固定 座施加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光纖。 本發明之方法可使連接簡單及減少接合損失至最低程度。 本發明並提供一種用以接合塑膠光纖之方法，及以下 所述之一種塑膠光纖單位。 2 .項1所述之用以接合塑膠光纖之方法，其中，固 定座之槽在固定座之相對端具有開口，開口具有傾斜部份 ，及由使用具有橫向壓力先施加於其上之固定座之可撓性 ，自開口引進塑膠光纖之相對端通過傾斜部份而進入固定 座之槽中，使各別塑膠光纖之相對端面鄰接並連接一起。 3 ·項1或2所述之方法，其中，該槽可包圍一圓筒 形空間，佔據每一塑膠光纖之整個外圓周之5 0%或以上 經濟部智慧財度局員工消費合作社印製 〇 4·項1-3之任一所述之方法，其中，塑膠光纖之 至少一部份爲氟樹脂所製。 5·項1一4之任一所述之方法，其中，塑膠光纖之 相對端面鄰接並由置於其間之折射率匹配劑連接一起。 6.—種塑膠光纖單位，包含一連接部份，連接部份 由提供一固定座構成，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠 $紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ -5- 1242659 A7 __ B7 五、發明説明（3 ) 光纖固定；及鄰接塑膠光纖之相對端面，同時使固定座施 加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光纖。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明中所用之塑膠光纖可爲包裹之氧化矽光纖或包 裹之多元件玻璃光纖，只要其斷面中5 0 %或更多部份爲 塑膠材料所製即可。僅塑膠所製之包裹之光纖或裸光纖較 宜。僅塑膠所製之包裹之光纖爲由包覆之塑膠材料所包覆 之裸光纖。包覆材料並無限制。可使用通常用以包覆此包 裹之光纖之熱塑性樹脂。其例爲聚乙烯，聚氯化乙烯，聚 丙酸甲基甲酯，及乙烯-四氟乙烯共聚物。塑膠光纖在可 撓性上優良，且用作建物中在自幹纜引進後之短距離骨幹 ，支纜，或L A N系統之線纜。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 光纖之例爲氟樹脂所製者，聚丙烯酸甲基甲（PMMA) 酯，及聚碳酸酯樹脂所製者。其中，氟樹脂或PMMA樹 脂所製者在優良之通訊性能上較宜。作爲氟樹脂，大致無 C一Η鍵之非晶質含氟聚合物較宜。尤其是，jp一a一 8 - 5 8 4 8所發表並爲氟樹脂所製之塑膠光纖可有效作 爲中距離通訊之塑膠光纖，因爲該光纖在近紅外光中之傳 輸性質優良，此爲PMMA樹脂所製之普通塑膠光纖所無 。而且，該公報中所發表之塑膠光纖在難以折斷方面上優 良。 雖對本發明中所用之塑膠光纖之厚度無特別限制，但 適用具有直徑3 〇 〇 //m或以上之光纖，因爲此光縱在引 進中不易彎曲。直徑不小於450//m至不大於1 . 5 mm且較宜。因爲具有由本發明之接合方法所提供之連接 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242659 A7 B7 五、發明説明（4 ) 部份之塑膠光纖單位可減少傳輸損失至最低程度，且只要 直徑在此範圍中，接合方法簡單且有效。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鄰接一起之塑膠光纖之端表面宜垂直於光軸（光纖之 縱向）。換言之，垂直於各別塑膠光纖之光傳輸方向上之 端面宜鄰接一起。塑膠光纖之端面在端面相互接觸之狀態 中，或在端面足夠接近，俾能防止接合損失大幅增加之狀 態中鄰接一起。例如，可由固定一塑膠光纖於一平台上， 並由銳利之剃刀切斷光纖之端部，獲得垂直於光軸之一端 面。 本發明中所用之固定座可製成任何形狀，只要固定座 具有一槽用以保持塑膠光纖固定於縱向上即可。例如，固 定座可構製成菱形或圓筒形，並在橫斷面中具有一孔，此 可適當保持塑膠光纖固定。尤其是，固定座宜包含多個部 份。且固定座另宜包含一下固定座，含有一槽用以保持塑 膠光纖固定於縱向中，及一蓋用以推壓（壓下）所保持之 塑膠光纖於下固定座上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 推壓機構並無限製。推壓機構之例爲一突出部及一凹 口之組合，其中，其一構製於下固定座上，及另一構製於 蓋上，一鉸鏈或彈簧設置於下固定座及蓋之間，及設置一 夾子或橡膠帶，作爲與下固定座及蓋分開之機件。塑膠光 纖可由彈性材料所製之下固定座或蓋之至少一部份保持固 定及推壓，及由整體模鑄，彎曲，接合連接等結合固定座 及蓋。 下固定座之槽可製成任何形狀，只要該槽可保持塑膠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 1242659 A7 B7 五、發明説明（5 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 光纖固定於縱向中即可。槽可爲圓筒形孔，構製於固定座 中。當固定座包含多個部份時，槽宜構製於一板形下固定 座之上部中，俾具有一V形斷面。槽可具有U形斷面或方 形斷面。 本發明之一第一模式之接合方法用以接合塑膠光纖， 包括提供一固定座，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠光 纖固定；及鄰接並接合塑膠光纖之相對端面一起，同時使 固定座施加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光 纖。在該接合方法中，由於塑膠光纖之端面固定於固定座 上，鄰接一起，故光纖可充分減少接合損失至最低程度， 即使不熔化及黏接亦然。 塑膠光纖之相對端面可由置於其間之折射率匹配劑鄰 接一起。折射率匹配劑爲透明或半透明，宜爲液體或凝膠 折射率匹配劑，諸如矽酮油，且通常先塗敷於固定座之槽 中。含有由此接合方法所提供之連接部份之塑膠光纖單位 可消除傳輸損失，因爲連接程序簡單而降低光纜成本，且 在先期連接後可解開並再連接。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本發明之第二模式之接合方法用以接合塑膠光纖，包 括提供一固定座，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠光纖 固定；及鄰接並接合塑膠光纖之相對端面一起，同時使固 定座施加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光纖 ，其中，固定座之槽具有開口在固定座之相對端，開口具 有傾斜部份，及由使用具有橫向壓力先施加於其上之固定 座之可撓性，自開口引進塑膠光纖之相對端通過傾斜部份 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8- 1242659 A7 B7 五、發明説明（6 ) 而進入固定座之槽中，使各別塑膠光纖之相對端面鄰接及 連接一起。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 依據本發明之第二模式之接合方法，簡單引進塑膠光 纖之端部於固定座之槽中，俾在相對端面處連接，無需由 例如楔保持下固定座及蓋於部份打開狀態。具有由此接合 方法所提供之連接部份之塑膠光纖單位亦能限制接合損失 於低程度上。 每一傾斜部份僅構造具有此一傾斜表面，俾固定座及 構製於其中之開口之端部並不成直線形態相交。傾斜表面 可具有曲線形狀，此由開口之邊緣稍爲光滑傾斜構成，傾 斜之表面可構製具有一些角度。當固定座包含多個部份， 例如下固定座及蓋時，傾斜部份可不獨設置於下固定座之 端部上，且亦設置於與下固定座中所構製之槽之開口邊緣 相對應之蓋之位置上。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 當不易自槽之一端引進塑膠光纖時，在引進塑膠光纖 之前，可施敷具有良好滑動性之折射率匹配劑，諸如矽酮 於塑膠光纖或該端處之傾斜部份上。該槽宜可包圍一圓筒 形空間，佔據塑膠光纖之整個外圓周之50%或以上。換 言之，槽之斷面積（在固定座包含具有槽之下固定座及蓋 之情形，由槽及蓋所界定之空間之斷面積）宜包圍一圓形 斷面積，佔據塑膠光纖之斷面積之5 0%或以上。更宜之 範圍爲70 - 90，及另較宜範圍爲80 — 90%。 在附圖中： 圖1爲本發明之實例中所用之具有V形槽之光纖連接 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇X：297公釐） - 9 - 1242659 A7 B7 五、發明説明（7 ) 器之分解透視圖； 圖2爲光纖連接器之前視圖；及 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 圖3爲自圖2之線m-瓜上所取之光纖連接器之斷面 圖。 主要元件對照表 1 下固定座 2 V形槽 3 傾斜部份 4 蓋 6 隆起緣 7 夾子 9 塑膠光纖 10 光纖連接器 12 中心凹口 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 現參考附圖，說明本發明之接合方法之程序。本發明 並不限於附圖所示之實施例。圖1爲光纖連接器1〇之分 解透視圖，具有一 V形槽，作爲本發明之接合方法中所用 之固定座之一例。圖2爲光纖連接器1 0之前視圖，及圖 3爲自圖2之線m-m上所取之光纖連接器之斷面圖。 下固定座1具有V形槽2，具有V形斷面切口在上表 面中，俾沿上表面之縱向延伸。V形槽2可爲單個，或包 含多個槽。下固定座1宜具有隆起緣6由上表面之四邊之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 1242659 A7 __B7 五、發明説明（8 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 邊緣構成。由於蓋4在隆起緣6內與下固定座1結合，故 蓋可置於與塑膠光纖之外圓周接觸之位置，俾以可靠之形 態保持塑膠光纖固定，即使置於槽2中之塑膠光纖之外直 徑大於該槽亦然。蓋4宜具有相對端設有傾斜部份5，及 槽2具有相對端設有傾斜部份3，俾塑膠光纖引進順利。 下固定座1或蓋4之一部份宜爲彈性材料，諸如橡膠所製 。例如，當槽2與塑膠光纖接觸之部份爲橡膠所製時，該 彈性方塑膠光纖能以可靠之形態保持固定於其中。 下固定座1及蓋4由夾子7包夾，自與槽2之縱向垂 直之方向推壓。蓋4及下固定座1宜分別具有一上表面及 一下表面構製有一中心凹口 1 2及一中心凹口 1 3在上表 面及下表面之縱向中。此安排可防止蓋4或下固定座1在 處理期間中滑動，由置於適當位置而使處理容易，即使在 二構件已組合後亦然。當夾子7具有突出部構製於其上， 俾可與中心凹口 1 2及中心凹口 1 3接合時，可方便保持 夾子7固定，而不致滑離光纖連接器1 0。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 作爲本發明中所用之固定座之光纖連接器10可由移 去下固定座1上之蓋，施敷一折射率匹配劑於槽2中，置 蓋4於下固定座1上，及由夾子7包夾蓋4及下固定座1 加以組合。已接受光滑處理之塑膠光纖8及9之相對端面 可由簡單程序連接，其中，塑膠光纖之一之一端及另一塑 膠光纖之相對端通過傾斜部份3， 5引進至光纖連接器 1 0之中心附近之位置，並在該位置處鄰接一起，光纖連 接器1 0宜組合。蓋4宜透明或半透明，俾可看到塑膠光 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 1242659 A7 ___B7 五、發明説明（9 ) 纖之連接位置。蓋4之材料可爲樹脂或玻璃。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 當無需抑制接合損失於特別低之程度上時，可省去折 射率匹配劑。當由於光谶8 , 9之滑動不良，不易引進光 纖8，9於光纖連接器1 0中時，可使用具有良好滑動性 之矽酮物質或其他物質，作爲折射率匹配劑。可使用二組 成份之一黏著劑，一紫外線固化黏著劑及另一黏著劑作爲 折射率匹配劑。在此情形，在黏合後可除去夾子7。 當折射率匹配劑含有泡沬時，在一些情形，接合損失 在熱環境中增加。當使用二組成份之黏著劑時，宜由使用 二組成份分別密封於二相鄰之密封袋中，並可由連接二袋 而搓合二組成份，限制在混合中產生泡沬。可等待泡沬消 失，或去壓力更快速消除泡沬。二組成份可分別引進於二 圓筒中，二圓筒之前端設有靜態混合器，及二組成份自圓 同中推出時冋時混合。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下固定座1及蓋4宜爲塑膠所製，因爲可由注入模鑄 大量生產。當下固定座1及蓋4爲具有熱膨脹性質與塑膠 光纖相似之塑膠所製時，連接部份具有良好之溫度性質。 當使用紫外線固化之黏著劑作爲折射率匹配劑時，蓋4宜 爲對紫外光具有高光透射性之玻璃所製，因爲黏著劑可由 弱光源在短時間中固化。 實例 現特別說明本發明之一實例。注意該說明不應用以限 制本發明之範圍。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - 1242659 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10) 下固定座1及蓋4由聚碳酸酯使用注入模鑄法製造， 以製成如圖1 一 3所示。V形槽2設置成60°之開口角 度。用以引進塑膠光纖之傾斜部份3，5對與光纖之外圓 周接觸之V形槽2之主傾斜平面傾斜3 0 °之角度，及傾 斜部份構製於蓋4及下固定座1之V形槽2之二端。夾子 7由葉片彈簧製成，具有厚度〇·25mm,並爲不銹鋼 所製。使用前膠光纖作爲塑膠光纖8，9，此具有中心部 份爲透明含氟樹脂所製，及一周圍加強層爲Ρ Μ Μ A所製 ，且具有直徑500//m (由Ssahi玻璃公司製造，以商標 名稱Lucina上市）。決定由下固定座1之V形槽及蓋4所 界定之用以保持塑膠光纖於斷面方向中之空間在一距離上 ，俾可包圍具有直徑4 0 0 // m之一圓筒形空間。作爲折 射率匹配劑，使用矽酮油。 製造具有以上剛述之結構之光纖連接器1 〇。 在塑膠光纖由剃刀切斷後，切斷端面由具有顆粒大小 爲l//m之拋光布拋光，當切斷之光纖由光纖連接器10 連接時，與切斷塑膠光纖前相較之接合損失爲0.1dB 。切斷光纖之端部可通過傾斜部份3，5引進於光纖連接 器10之槽中，下固定座1及蓋4由夾子7包夾。 由使用具有橫向壓力先施加於其上之固定座之可撓性 及塑膠光纖之強固性，可引進塑膠光纖於槽中，無需使用 楔來打開固定座之槽，此位於例如由夾子包夾之下固定座 1及蓋之間。結果，無需用以先保持一楔之工具。可由鄰 接及連接光纖之相對端面，建立最低接合損失之連接。而 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-13 - 1242659 A7 B7 五、發明説明（H) 且，在暫時連接後容易執行永久連接，或多次由另一光纖 ' 更換一光纖，因爲光纖可重複引進於固定座中，或自其中 移出。 於2 0 0 1年二月2 8日所提出之日本專利申請書 2001-55169號之整個發表，包括說明，申請專 利部份，附圖，及槪要列作參考。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14-

Claims (1)

1. A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍1 第91103193號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國’94年3月4日修正 1 . 一種用以接合塑膠光纖之方法，包括： 提供一固定座，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠光 纖固定；及 鄰接並接合塑膠光纖之相對端面一起，同時使固定座 施加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光纖。 2 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，固定 座之槽在固定座之相對端具有開口，開口具有傾斜部份， 及由使用具有橫向壓力先施加於其上之固定座之可撓性， 自開口引進塑膠光纖之相對端通過傾斜部份而至固定座之 槽中，使各別塑膠光纖之相對端面鄰接並連接一起。 3 .如申請專利範圍第2項所述之方法，其中，該槽 可包圍一圓筒形空間，佔據每一塑膠光纖之整個外圓周之 5 0 %或以上。 經濟部智慧財產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) 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，塑膠 光纖之至少一部份爲氟樹脂所製。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，塑膠 光纖之相對端面鄰接，由置於其間之折射率匹配劑連接一 起。 6 · —種塑膠光纖單位，包含一連接部份，連接部份 由提供一固定座構成，此包含一槽用以在縱向上保持塑膠 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 1242659 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 光纖固定；及鄰接塑膠光纖之相對端面，同時使固定座施 加橫向壓力於其中之塑膠光纖上，以包夾塑膠光纖。 7 ·如申請專利範圍第6項所述之塑膠光纖單位，其 中，固定座之槽在固定座之相對端具有開口，開口具有傾 斜部份，及由使用具有橫向壓力先施加於其上之固定座之 可撓性，自開口引進塑膠光纖之相對端通過傾斜部份而至 固定座之槽中，使各別塑膠光纖之相對端面鄰接並連接一 起。 8 ·如申請專利範圍第7項所述之塑膠光纖單位，其 中，該槽可包圍一圓筒形空間，佔據每一塑膠光纖之整個 外圓周之5 0 %或以上。 9 ·如申請專利範圍第6項所述之塑膠光纖單位，其 中，塑膠光纖之至少一部份爲氟樹脂所製。 1 0 ·如申請專利範圍第6項所述之塑膠光纖單位， 其中，塑膠光纖之相對端面鄰接並由置於其間之折射率匹 配劑連接一起。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公酱）