用於光纖維的可重複使用的機械連接器的製作方法
2023-05-19 10:39:26 2
專利名稱：用於光纖維的可重複使用的機械連接器的製作方法
技術領域：
本發明涉及光纖維連接器，例如可以將二個光纖維共軸相互連接的連接器或可以將一個光纖維連到一個光電元件上的連接器。本發明特別涉及連接極化或保持極化的光纖維。
先前的光纖連接器傾向於成本高，通常需要被永久固定於光纖的機械元件，加上將二個之中每一個這樣的元件固定到一個輔助元件或一個定位裝置上。這樣做需要特殊的設備。
一個相對便宜的光纖連結器可以象美國專利第4，470，180號(Blomgren)披露的那樣被構成。一個較好的Blomgren連接器包括一細長形帶有基本均勻的橢園形面的框架，該框架被一彈性可形變外殼所包圍，該外殼在其相對未形變狀態時，可以對著在框架表面裡的至少一個直的縱向溝來緊壓一光纖的一個自由端。通過壓擠使外殼形變，一個第二光纖的一個自由端可以與第一光纖共軸互連，如Blomgren圖6c中所示。
現在市場上的一個光纖連接器(「Dorran」3米機械拼接)是如Blomgren專利裡所說而構成的，也具有一個鬆緊墊塊，它夾緊一個緩衝器層，該層保護除去其裸露自由端的光纖。典型地，這個緩衝器反過來由一護套和一個「Kevlar」纖維的中間層所覆蓋，該中間層可以卸去來暴露該緩衝器。
本發明提供一用於光纖的、可重複使用的機械連接器，它帶有一個防護緩衝器。象Blomgren專利一樣，新型的連接器在構造上是便宜的且包括(a)一個細長型框架，在它的表面上至少形成一個直的縱向溝，(b)一個環繞所說框架的可形變外殼，當未形變時，該外殼基本是園柱形的且可以對著縱向溝緊壓一個光纖的一個裸露端。象Blomgren專利的細長框架一樣，本發明的框架較好地具有一個基本均勻的橢園形截面。
新型光纖連結器與Blomgren專利的不同在於框架裡的溝具有均勻淺的和均勻深的部分，它的分別接受一光纖的一個裸露端及其緩衝器的相鄰部分，以便裸露端的與緩衝器的最外表面置於一個基本上直的線上。這就允許可形變外殼對著框架同時緊壓光纖和緩衝器。
用一「裸露端」意味著光纖上的緩衝器被卸去的部分，如一個包芯層。當在緩衝器下有一不可卸保護層時，這個保護層就是裸露端的部分。
與orran機械拼接相比，光纖可更快更容易地安裝進新型連結器，因為光纖的裸露端及其緩衝器都可固定在一單個機械裝置中。
為了使用新型連結器來相互連結二個光纖，在基座裡形成的溝具一中央淺的部分和外層深的部分，當裸露端在溝的淺的部分鄰接時，所說可變形外殼可同時緊壓二個纖維的裸露端及其緩衝器。新型連結器對於相互連結極化或保持極化光纖特別有用，因為這個連結可以被測試，通過纖維轉動來調試，再測試直至獲得取希望的傳輸。
新型連結器的框架可以是一單件，它最好是陶瓷塊，因為(1)陶瓷可緊密地與機械和熱性玻璃相配合，大部分光纖是由這種材料製成的，(2)一個陶瓷塊可以被製成帶有精確幾何形狀及表面。其它具有類似特性的材料包括一定的金屬合金及一液晶聚合物，這樣的聚合物可做為「Xydar」從Amoca下示產品中獲得。
由於目前銷售的是帶有幾種不同尺寸的緩衝器的同一尺寸的光纖，最理想的可能是對每一個光纖和其緩衝器，由分離件形成這個框架，這些分離件可以以一種確保其溝放在同一直線上的方式來互相連結。因為緩衝器不需要象光纖的裸露端那樣精確的排列，支承緩衝器的框架部分(這裡稱作墊塊)可以較便宜地用比如合成樹脂來形成。一個合成樹脂的使用可以使對新型連結器容易地進行色標，一個較好的合成樹脂是聚碳酸酯，它是堅固的，尺寸上穩定的，及從化學上基本穩定的熱塑樹脂。
為了接納帶有不同直徑的緩衝器的光纖，本發明的連結器的溝可以形成其深的部分使不配合的緩衝器的最外部分定出一基本直的線。同樣，新型連接器的溝的中淺的部分也可具有兩個不同深度來允許具有不同尺寸的裸露端的光纖的相互結合。
雖然新型光纖連結器是可重複使用的，它也可以以一種防止其被再次使用的方式來使用。例如，當用新型連結器來相互聯結二個光學纖維時，一種可固樹脂可被用來將裸露纖維端永久連在一起。這樣做可以提供一密封封口並且增強了抗拉力。當固化樹脂具有一與光纖維配合的折射指數時，它可加強穿過相互連接處的光的傳輸。
在一些情況中，最理想的可能需要選擇一種樹脂，它可凝固達到折射指數所需的失配，因而使相互連結解離來衰減傳輸信號。無論何時存在一個危險即光信號的傳遞可能被強化以至引起檢測器飽和，解離都是理想的。
解調也能在新型連結器裡通過保持相互連結間的所希望的間隙或通過在框架裡形成一縱向溝來完成，該溝使得在中間有一間斷處，將相連光纖安置在稍微偏離一至的共軸排列的位置上。當被傳遞的光從一其輸出是逐漸減弱的半導體雷射器中發出時，該框架可以很快且便宜地經常變化來減少這種衰減，因而保持了所傳輸信號水平基本上恆定。
參照附圖，本發明可能更易理解，它的所有圖都是示意性的。附圖除了圖2的連結器是將一光纖連到一光電元件上外，其它每一個圖都示出了可以連接二個光纖的本發明的一個光纖連結器。圖示的連接器的一些部分被剖開來揭示細節。在附圖中
圖1是本發明的一個第一光纖連接器的等比例圖;
圖2是本發明的一個第二光纖連接器的縱向剖面;
圖3是本發明一個第三光纖連結器的等比例圖;
圖4是本發明一個第四光纖連接器的等比例圖;
圖5是沿圖4的5-5線的一個放大剖面;
圖6是本發明一個第五光纖連接器的截面;
圖7是本發明一個第六光纖連結器的一個截面。
圖1的光纖連接器10具有一個細長框架，該框架是由一帶有基本均勻截面的陶瓷塊11，組成該截面近似於橢園形，其表面上形成一直的縱向V字形溝13，該溝在橢園形的長軸上延伸整個塊的長度。該縱向溝具有一均勻淺的中央部分，在這裡，一對光纖的裸露端14和14A可以嵌套，縱向溝還有均勻較深的外端部分，在這裡相鄰(接)的緩衝器16和16A可以嵌套以便所嵌套的裸露端及緩衝器的最外表面限定一個基本直的線，該線置於由橢園形框架的長軸所限定的平面裡。
圍繞陶瓷塊的是一可形變外殼18，在未形變時，外殼18基本是一園柱形的。當在塊11的短軸的方向上擠壓外殼18時，光纖可以自由地被插入或移去。在其終端的每一端，溝13通向一個錐形口19、19A來加強光纖對溝的穿入。在光纖連結後，放鬆外殼使其回到基本園柱形的狀態，對著縱向溝13來緊壓裸露端14和14A及緩衝器16及16A的每一個。
較好地，可形變外殼18足夠地透明，以便允許一個人看到裸露端14和14A的每一個大致延伸到連結器10的中央。當光纖的一個被插入到達連結器的中央時，它就對另一個光纖起制動作用。
如在圖2中看到的，一個在結構上與圖1中的光纖連結器10的一半相同的光纖連結器20，允許一個單個光纖25在其被一可形變外殼28所緊壓時被連結到一個光電元件27上。
圖3中的光學連結器30具有一細長形框架，其組成為一中央陶瓷塊31及一對塑料墊塊32和32A，該框架具有一近似於一橢園形的基本均勻的截面。在該橢園形框架的長軸上形成的是一以直線延伸整個框架長度的直縱向V字形溝33，因為塊和墊塊(a)為對抗相對轉動被相連，(b)塊和墊塊用一可形變外殼38來保持一成一直線，(c)塊和墊塊用一鎖銷裝置來可放鬆地相連，該鎖銷裝置在塊和墊塊裡在37形成。在塊31裡形成的溝33的部分是均勻淺的，在墊塊32和32A裡形成的部分是均勻深的部分直到分別在框架的終端的錐形口39和39A。當一對光纖被穿出外殼38與框架間的空間裡時，嵌套的裸露端34及34A及緩衝器36和36A的最外端表面置於一基本直的線上。
雖然外殼38的長度近似於框架的長度，但它由於各種原因可以是短些，如為了使在移去墊塊32和32A時抓住它們容易些或允許墊塊的端進入連結器固定裝置(未示出)。
圖4和圖5中的光纖連結器具有一細長形框架，它是由一中央陶瓷塊41組成，該陶瓷塊嵌套在一凹形墊塊42。當這樣嵌套時，塊41及墊塊42具有一近似為一橢園形的基本均勻載面。一個直的縱向V字形溝43在橢園形框架的長軸上形成。塊在所圖示位置上由一可形變外殼48來支承，該框架48以與圖3相同的方式緊壓一對光線的裸露的端44和44A及緩衝器46和46A。
圖6的光纖連結器60具有一細長框架，框架由一中央陶瓷塊61組成，它以與圖4和圖5中連結器40相似的方式嵌套在一凹形墊塊62裡。一個直縱向V字溝63延伸到所組裝的塊61和墊塊62的長度。塊在所圖示位置由一可形變外殼68所支承，該外殼通常緊壓一對光纖的裸露端(在64示出了一個)及緩出器(未示出)。
圖7的光纖連結器具有一細長形框架，該框架由一中央陶瓷塊71組成，該塊嵌套在一凹形墊塊72裡且在那裡由一可形變外殼78來支承。所組裝的塊及墊塊一起具有一直的縱向V形溝73。一個光纖的一個裸露端74被示出，正被一可形變外殼78所緊壓。
例如在圖3中示出的連結器的一個樣機，它一直被構造來拼接一對光纖，每一個具有一個直徑為125μm的玻璃包芯層及一直徑為250μm的緩衝器。塊31是陶瓷，墊塊32是聚碳酸酯。樣機的主要尺寸為塊11的長軸 3.3mm塊11的短軸 2.9mmV形溝13的角度 75°在V形字之上的纖維高度在裸露端(包芯層) 35μm在緩衝器 50μm
外殼18的直徑在未形變時 3.9mm用一測微計測量高度。在V形溝之上的裸露端與緩衝器高度之間的差別部分是由於在V形溝接收緩衝器的部分有較大寬度。此外，緩衝器是彈性的，因而由外殼輕微壓縮，由於這個原因，拔拉阻力被加強。
以1300nm測試樣機，平均輸入損失為0.1dB，拔拉力大於4.5N。
本發明的主要內容是一種用於光纖的可重複使用的連結器，它帶有一個保護性緩衝器，這個連結器的組成是(a)一個細長形基座(mount)，該基座的表面上形成有至少一個縱向直溝，(b)一個圍繞所說基座的可形變外殼，這個外殼在未形變時基本是園柱形的，可以對著溝緊壓一個光纖的一個裸露端，所說連結器的特徵為所說的溝具有均勻的淺的和均勻深的部分，在這些部分裡光纖的一個裸露端及其緩衝器的一個鄰接部分可分別嵌套，這個裸露端和緩衝器的最外端表面限定了一個基本上的直線，因而允許所說可形變外殼對著基座同時緊壓光纖和緩衝器。
其特徵還在於所說溝具有一個中央淺的部分和一個外端深的部分，所說可形變外殼在纖維在溝的淺的部分連結時可同時緊壓二個光纖的裸露端及它們的緩衝器。
其特徵還在於基座有一個基本均勻的橢園形截面，且所說的溝在橢園框架的長軸上延伸至整個框架的長度。
其特徵還在於基座是一個單塊。
其特徵還在於該基座包括一個塊(block)，在其內形成有淺溝的部分，及一個墊塊(chock)，在其內形成有深溝部分，該塊和墊塊成互連狀防止相對轉動。
其特徵還在於包括一個單個墊塊為所述塊形成一凹形。
其特徵還在於二個墊塊，每一個可固定在所說塊的一個端。
一種帶有一保護緩衝器的用於光纖的可重複重用連結器，其特徵為一個其基本均勻的截面近似於橢園的細長形框架，框架的表面在橢園框架的長短上形成一縱向直溝，該溝具有淺的和深的部分，以便被嵌套在淺的部分的光纖的一個裸露端及嵌套在深的部分的光纖的相鄰接的緩衝器的最外端表面限定一個基本的直線，且一個圍繞所述框架的可形變外殼，該框架在其基本上未形變，而一個裸露光纖端正嵌套在一淺的部分及光纖的相鄰接緩衝器正嵌套在深的部分時，可同時對著框架緊壓裸露端和緩衝器。
其特徵還在於所述的溝有一中央淺部分和外端深部分。
一個用於連結二個光纖，尚光纖上帶有保護緩衝器的可重複使用的連結器，其特徵為一個其基本均勻截面近似於橢園形的細長框架，在橢園形框架的長軸上形成的且延伸至整個框架長度的溝，該溝具有一個均勻淺的中央部分，在其中每一個光纖的一個裸露端可嵌套並在框架周邊之上凸出一個短的長度，及一個在淺的部分每一端的均勻深的部分，在這裡面每一個光纖的緩衝器可嵌套，重要的是在框架的周邊之上凸出一個與裸露端凸出的基本相同的長度，一個圍繞所述框架的可形變外殼，該外殼在其基本未形變，而二連結光纖的裸露端正嵌套在所說淺的中央區及光纖的相鄰緩衝器正嵌套在所說深的部分時，可對著框架同時緊壓光纖和它們的緩衝器。
權利要求
1.一種用於光纖的可重複使用的連結器，它帶有一個保護性緩衝器，這個連結器的組成是(a)一個細長形框架，該框架的表面上形成有至少一個縱向直溝，(b)一個圍繞所說框架的可形變外殼，這個外殼在未形變時基本是園柱形的，可以對著溝緊壓一個光纖的一個裸露端，所說連結器的特徵為所說的溝具有均勻的淺的和均勻深的部分，在這些部分裡光纖的一個裸露端及其緩衝器的一個鄰接部分可分別嵌套，這個裸露端和緩衝器的最外端表面限定了一個基本上的直線，因而允許所說可形變外殼對著框架同時緊壓光纖和緩衝器。
2.如權利要求1中所限定的一個光纖連結器，其特徵為所說溝具有一個中央淺的部分和一個外端深的部分，所說可形變外殼在纖維在溝的淺的部分連結時可同時緊壓二個光纖的裸露端及它們的緩衝器。
3.如權利要求1中所限定的一個光纖連結器，其特徵為框架有一個基本均勻的橢園形截面，且所說的溝在橢園框架的長軸上延伸至整個框架的長度。
4.如權利要求1所限定的一個光纖連結器，其特徵為框架是一個單塊。
5.如權利要求1所限定的一個光纖連結器，其特徵為該基座包括一個塊，在其內形成有淺溝的部分，及一個墊塊，在其內形成有深溝部分，該塊和墊塊成互連狀防止相對轉動。
6.如權利要求5所限定的一個光纖連結器，其特徵為包括一個單個墊塊為所述塊形成一凹形。
7.如權利要求5所限定的一個光纖連結器，其特徵為二個墊塊，每一個可固定在所說塊的一個端。
8.一種帶有一保護緩衝器的用於光纖的可重複重用連結器，其特徵為一個其基本均勻的截面近似於橢園的細長形框架，框架的表面在橢園框架的長短上形成一縱向直溝，該溝具有淺的和深的部分，以便被嵌套在淺的部分的光纖的一個裸露端及嵌套在深的部分的光纖的相鄰接的緩衝器的最外端表面限定一個基本的直線，且一個圍繞所述框架的可形變外殼，該框架在其基本上未形變，而一個裸露光纖端正嵌套在一淺的部分及光纖的相鄰接緩衝器正嵌套在深的部分時，可同時對著框架緊壓裸露端和緩衝器。
9.如權利要求8所限定的一個光纖連結器，其特徵在於所述的溝有一中央淺部分和外端深部分。
10.一種用於連結二個光纖，尚光纖上帶有保護緩衝器的可重複使用的連結器，其特徵為一個其基本均勻截面近似於橢園形的細長框架，在橢園形框架的長軸上形成的且延伸至整個框架長度的溝，該溝具有一個均勻淺的中央部分，在其中每一個光纖的一個裸露端可嵌套並在框架周邊之上凸出一個短的長度，及一個在淺的部分每一端的均勻深的部分，在這裡面每一個光纖的緩衝器可嵌套，重要的是在框架的周邊之上凸出一個與裸露端凸出的基本相同的長度，一個圍繞所述框架的可形變外殼，該外殼在其基本未形變，而二連結光纖的裸露端正嵌套在所說淺的中央區及光纖的相鄰緩衝器正嵌套在所說深的部分時，可對著框架同時緊壓光纖和它們的緩衝器。
全文摘要
一種用於光纖的可重複使用的機械連接器，包括一個基本為均勻橢圓形橫截面的長形基座和貫穿基座全長的一個長直溝槽，溝槽具有均勻淺的中部和均勻深的外(端)部。可變形外殼包著基座。在外殼不變形時，兩相鄰光纖裸端停在所述淺的部分，光纖的相鄰緩衝器停在所述深的部分，外殼將它的同時卡住，這樣進行了光纖的連接。只要擠壓外殼即可去掉光纖。
文檔編號G02B6/42GK1053130SQ9110003
公開日1991年7月17日 申請日期1991年1月5日 優先權日1990年1月5日
發明者馬歇爾·阿蘭·玫斯, 傑克·彼得·布盧格林 申請人:明尼蘇達州採礦製造公司