專利名稱：光纖套管及其制造方法
光學(xué)通訊系統(tǒng)具有諸如低損耗、高帶寬和重量輕這樣一些特性。為了增加用于構(gòu)成這些系統(tǒng)的光學(xué)電訊裝置的性能已著手開展了大量工作。焦點(diǎn)范圍包括延長半導(dǎo)體激光器的使用壽命、降低光纖光纜損耗和改善諸如光發(fā)射元件和光接收元件之類的基本系統(tǒng)元件的性能。
為了有效地完成光學(xué)通訊系統(tǒng)，其他技術(shù)領(lǐng)域中的進(jìn)步也是重要的。這些技術(shù)領(lǐng)域中的一些涉及光纖光學(xué)元件的連接。例如，包括用于解決從發(fā)光元件向光纖有效地傳送光信號的問題的光耦合技術(shù)領(lǐng)域、用于解決以最小的損耗將光纖彼此連接的問題的光纖連接技術(shù)領(lǐng)域，以及用于解決用于光纖傳送系統(tǒng)的中繼器的光密度調(diào)節(jié)問題的光學(xué)衰減技術(shù)領(lǐng)域。
光纖連接技術(shù)的類別可以劃分為永久連接方法和可拆卸連接方法。在其中，可拆卸連接方法通常涉及到一些比永久性連接方法更為復(fù)雜的問題，這是因?yàn)檫B接器的使用涉及到諸如可拆卸性、互換性、以及高精度位置校準(zhǔn)這樣一些問題。
關(guān)于光纖連接器，業(yè)已根據(jù)所涉及的應(yīng)用提出各種不同的結(jié)構(gòu)。一個典型的例子是以下所述這樣一種結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中，每一個之中包含一根光纖的兩個套管被插入一個套筒形接頭的兩端側(cè)而且該光纖的端部在該接頭中彼此鄰接。有關(guān)這個例子的描述見以下文獻(xiàn)日本實(shí)用新型特許公開No.昭62-87305，或日本特許公報No.平3-52603。此外，文獻(xiàn)日本實(shí)用新型特許公開No.昭63-96504公開了一種用于光衰減器的連接器。
在光纖連接技術(shù)中，必須使兩根光纖彼此同軸鄰接，以便于將它們低損耗連接。為此目的，套管的外徑與其中插入該套管的接頭的內(nèi)徑應(yīng)該是高精度加工的，并且必須將光纖元件沿著套管的中心軸線固定。所需要的尺寸精度在毫米量級。因?yàn)槌Ｒ?guī)的光纖套管一直是使用精密加工的金屬或陶瓷制造，所以套管的制造成本一直非常高。
圖7至9示出一些一直被用做光纖衰減器的套管的例子。由于可以在套管的兩端為光學(xué)衰減器提供物理接觸面，所以可以使用在其中該套管的端部的外圓周表面被暴露的所謂的雙端暴露型套管。在圖7所示的例子中，使兩個具有插入光纖束的孔301的毛細(xì)管302和303在金屬套管304中彼此鄰接，這就形成了一個雙端暴露型套管305。在這種情況下，一個光學(xué)衰減器膜(濾光器)306沿毛細(xì)管302和303中的鄰接面設(shè)置，以便調(diào)節(jié)光強(qiáng)度。鄰接面被斜切，以便防止衰減器膜306反向光。鄰接面的傾斜角在使用單模光纖的情況下通常為6度或更大，而在使用多模光纖的情況下則為8度或更大。盡管圖7所示的套管305一直被頻頻使用，但是由于嚴(yán)格的尺寸要求、制造零部件所使用的材料的性能和附加的拋光要求使得該套管的制造成本很高。
在圖8所示的例子中，圖7所示的濾光器306被省去，衰減光纖被插入單毛細(xì)管307的插孔301中。套筒形法蘭304沿圖中所示的方向被壓裝套在毛細(xì)管307的一端。然而，在套筒形法蘭304被壓裝套在毛細(xì)管307上時，毛細(xì)管307的表面可能受到損害或研磨出粉末(powder-cut)，這就降低了該毛細(xì)管側(cè)的外徑尺寸精度。
為了避免這種問題，如圖9中所示的那樣，可以增加套筒形法蘭304的內(nèi)徑，以便使套筒形法蘭304更容易套裝在毛細(xì)管307的一端。在該法蘭相對于毛細(xì)管適當(dāng)定位時，它們的位置可以用黏合劑308固定，以便形成套管305。然而，在這種情況下，法蘭沿毛細(xì)管長度方向的理想的軸向定位和毛細(xì)管在法蘭中的理想的徑向定位可能是不穩(wěn)定的并且難以實(shí)現(xiàn)，削弱了成品組件的精度。
為了避免使用壓套金屬法蘭所造成的對毛細(xì)管的損傷，可以使用塑料制造法蘭。然而，在進(jìn)行壓套法蘭操作時，塑料法蘭可能被損壞，導(dǎo)致組件精度損失和套管中結(jié)構(gòu)脆弱。
本發(fā)明的任務(wù)是通過提供一種能夠達(dá)到理想水平的定位和尺寸精度同時又能最大限度地降低制造成本的套管結(jié)構(gòu)及其制造方法來解決以上所述的問題。根據(jù)本發(fā)明，提供一種光纖光學(xué)連接器的套管，該套管具有一根用于接納光纖的毛細(xì)管和模制在該毛細(xì)管的外表面上的法蘭，使得毛細(xì)管接近每一個對接端的外表面不被所模制的法蘭遮蓋。由于采用了這樣的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所以在法蘭被模制在毛細(xì)管的外表面上時，所以在安裝法蘭的過程中不會損壞毛細(xì)管的表面。因此，保持了對毛細(xì)管的外徑的精確控制。進(jìn)一步講，由于法蘭被直接模制在毛細(xì)管的外表面上，所以可以高精度地設(shè)置和保持法蘭相對于毛細(xì)管的定位。此外，根據(jù)本發(fā)明，將有法蘭的相應(yīng)的凸出部分(在模制過程中形成)向其延伸的毛細(xì)管的外表面上形成一個凹槽部分。另外，該凸出部分也可以在法蘭模制前形成在毛細(xì)管的外表面上，并且在模制操作過程中可以將模制材料填充在毛細(xì)管凸出部分周圍的空間。然而，在模制過程中，形成毛細(xì)管的外表面上的凹槽部分和形成法蘭中的凸出部分比較容易。由于采用了這些結(jié)構(gòu)設(shè)計中的一種，所以進(jìn)一步確保了法蘭相對于毛細(xì)管的定位。
為了將套管定位和固定在光纖光學(xué)連接器中，法蘭還可以包括一個直徑較大的部分和一個直徑較小的部分。在模制工藝過程中可以很容易地形成這些部分。
本發(fā)明還包括一種用于制造光纖連接器套管的方法，該方法包括如下步驟將一個法蘭模制在毛細(xì)管的毛細(xì)管中間對接端的外表面上，使得毛細(xì)管接近的每一個對接端的外表面不被所模制的法蘭遮蓋。根據(jù)本方法，由于法蘭被模制在毛細(xì)管的外表面上，所以毛細(xì)管的外表面不會受到損傷毛細(xì)管的外徑也不會改變。進(jìn)一步講，由于法蘭是用塑料直接模制在毛細(xì)管的外表面上，所以可以高精度地設(shè)定和保持法蘭相對于毛細(xì)管的定位。
本發(fā)明涉及一種光纖套管及其制造方法。該套管包括一個用于精確地將光纖定位于連接器體中的模制套管。
在附圖中，

圖1是本發(fā)明的套管的實(shí)施例的平面圖；圖2是圖1中所述的套管的橫截面圖；圖3是用于制造本發(fā)明的套管的實(shí)施例的模具的橫截面圖；圖4是圖3所示的模具的橫截面圖，它表示將塑料材料注射到模具中以制造本發(fā)明的套管的實(shí)施例的；圖5是一種連接器的平面圖，根據(jù)本發(fā)明的套管可以裝配在其中；圖6是圖5的連接器的橫截面圖；圖7是常規(guī)套管的一個例子的橫截面圖；圖8是常規(guī)套管的第二個例子的橫截面圖；圖9是常規(guī)套管的第三個例子的橫截面圖；參看圖1，圖1示出本發(fā)明的實(shí)施例的一個平面圖，而圖2示出該實(shí)施例的橫截面圖。安裝到光纖連接器上的套管10包括毛細(xì)管12和模制在該毛細(xì)管上的圓筒形法蘭14。
毛細(xì)管12具有一對反向的端部、在這對對接端之間延伸的一個外表面和在這對對接端之間延伸的且光纖束插入其中的通孔11。毛細(xì)管12是利用高精度制造工藝使用眾所周知的材料例如氧化鋯或類似材料制造。如圖2所示，按照后面將要描述的方式，在毛細(xì)管的外表面形成凹槽部分15，以便接納被模制的法蘭相應(yīng)的凸出部分16。將一根衰減光纖(未示出)插入孔11中，通過將適合的黏合劑或類似物涂敷到孔11中定位和固定。按照在本領(lǐng)域中已知的方式，使固定在毛細(xì)管12之中的光纖做成這樣的形狀，以便衰減在鄰接毛細(xì)管12相應(yīng)的對接端并且合好對準(zhǔn)衰減光纖的兩根外加光纖(未示出)之間傳輸?shù)墓狻?br> 塑料法蘭14被模制在毛細(xì)管的外表面上。法蘭14被定位于毛細(xì)管相反的兩端的中間，結(jié)果使得毛細(xì)管接近每一個對接端的外表面沒有被模制的法蘭遮蓋。在這些附圖所示的這個例子中，法蘭14的全長大約為毛細(xì)管12長度的三分之一，法蘭14大致被定位于毛細(xì)管兩對接端之間的中段。為了將套管10定位和緊固于光纖連接器本體之中，法蘭14具有一個大直徑部分141和一個小直徑部分142。法蘭14的全長、大直徑部分141和小直徑部分142的長度和大直徑部分141和小直徑部分14的相應(yīng)的直徑可以由適當(dāng)?shù)哪Ｖ茍D樣和模制材料的選擇而精確地加以控制，以便滿足任意數(shù)量的裝配和定位要求。為了制作法蘭14的精密的定位面，用于法蘭14的模制材料應(yīng)該具有足夠的硬度、強(qiáng)度和尺寸穩(wěn)定性以及有限的模制收縮率。適宜的模制材料的例子包括諸如含有玻璃纖維的PBT、聚醚亞胺、含有玻璃纖維的液晶聚合物或類似材料。
圖3是用于形成本發(fā)明的上述實(shí)施例中的塑料法蘭的模具20的橫截面圖。模具20包括一個固定的模型部分21、可以上下移動的一個下模型部分23和一個上模型部分22。模型部分21、22和23組合形成一個用于定位和緊固毛細(xì)管12以及接納法蘭模制材料的空腔24，從而確定法蘭14的形狀。固定的模型部分21具有一個用于插入和定位毛細(xì)管12的第一端的第一端保持孔25。用于保持毛細(xì)管12的對接端的第二端保持孔27是通過將上下模型部分23和22分別裝配接合形成的。設(shè)置了一個可移動器件26，該器件延伸進(jìn)入第一端保持孔25，用于在模制之前迫使毛細(xì)管12的對接端完全進(jìn)入第二端保持孔27，并且用于在模制后迫使毛細(xì)管12從第一端保持孔25脫出。在上模型部分22中設(shè)置一個注射孔28，用于將熔融的樹脂注入空腔24。
圖4是圖3的模具的橫截面圖，該圖表示將塑料材料29注入模具20以制作本發(fā)明的一種套管。在注入塑料材料之前，將毛細(xì)管12插入固定模型部分21中。將固定模型部分21放入鄰接下模型部分23的?；w中，將上模型部分22放置在下模型部分23的頂上并加以緊固。接著，如圖4所述，通過注入孔28將熔融的塑料29注入空腔24。在注入熔融塑料時，塑料29進(jìn)入模具，充滿空腔24的內(nèi)部，同時充滿凹槽部分15。這樣，形成了與模制成的法蘭14整體相連的伸入凹槽內(nèi)部的凸出部分16。在熔融塑料冷卻后，套管10被從模具中取出來，將一根衰減光纖插入毛細(xì)管12的孔11中并使用黏合劑或類似材料將其固定在其中，如以上所描述的那樣。而后，通過按已有技術(shù)中已知的方法根據(jù)需要通過拋光制備毛細(xì)管12兩對接端的光纖端面。
圖5顯示出本發(fā)明的套管在光學(xué)連接器中的裝配。套管10被安裝在連接器30的連接器本體33中。連接器本體33包括彼此按軸線方式連接的第一本體部分31和第二本體部分32。
用于接納套管10的法蘭14的第一接納部分34被設(shè)置在第一本體部分31中。第一接納部分34具有一個用于按照以下所要描述的方式接納套管10的大直徑部分141的大直徑接納部分39。第二接納部分38被設(shè)置在第一本體31中臨近第一接納部分34的位置，用于接納毛細(xì)管12在套管對接端的被暴露部分102。套管10的大直徑部分141被接納在大直徑接納部分39之中，而套管10的小直徑部分142被接納在嵌入套管35的內(nèi)圓周表面之中，從而在連接器本體33之中對套管10實(shí)施兩級固定。第一本體部分31還包括一個鎖定器件40。
嵌入套管35被設(shè)置在第二本體部分32中，用于插入第一本體部分31的第一接納部分34。套管10的第一端被插入嵌入套管35中并通過環(huán)狀墊36被保持在嵌入套管35中。在毛細(xì)管的一端嵌入套管35比毛細(xì)管12的暴露部分101更長。因此，被安裝在另外的連接器(未示出)，例如插孔或類似結(jié)構(gòu)上的套管的第二毛細(xì)管部分可以插入嵌入套管35的對接端并連接，以便完成對相應(yīng)光纖的同軸對準(zhǔn)。為了使毛細(xì)管12與第二毛細(xì)管同軸對準(zhǔn)，將第二套管37設(shè)置在嵌入套管35中。第二本體部分31還包括一個鎖定器件41。
在本發(fā)明的套管的另一個實(shí)施例中，在法蘭模制之前，凸出部分可以形成在毛細(xì)管的內(nèi)表面上。在模制過程中，模制材料可以充滿凸出部分周圍的空間。在另一個實(shí)施例中，并沒有大直徑部分和小直徑部分，被模制的法蘭可以具有均勻的外徑。被模制的法蘭還可以制作成多種類型的其他形狀，以便滿足各種不同的套管安裝定位的要求。
應(yīng)該明白，上述內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明的一個實(shí)施例所作的說明，并且在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思精髓和范圍的前提下根據(jù)這里所公開的內(nèi)容還可以對所公開的實(shí)施例作出許多變化。因此，前述說明并不意味著對本發(fā)明的范圍的限定。本發(fā)明的范圍將只由權(quán)利要求書及其等效文件來確定。
權(quán)利要求
1．一種光纖連接器套管(10)，該套管包括毛細(xì)管(12)，該毛細(xì)管具有一對對接端、在所述的相反的端部之間延伸的外表面和在所述的相反的端部之間延伸的用于在其中插入光纖束的孔(11)；以及法蘭(14)，該法蘭被模制在毛細(xì)管對接端中間的毛細(xì)管外表面上，使得每一對接端鄰近的毛細(xì)管外表面不被模制法蘭(14)遮蓋。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征在于法蘭(14)是用塑料材料模制的。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征在于所述的套管還包括一個凹槽部分(15)和伸入凹槽部分(15)中的輔助凸出部分(16)，凹槽部分(15)和凸出部分(16)形成在毛細(xì)管外表面和法蘭(14)之間的界面上。
4．根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管，其特征在于凹槽部分(15)形成在毛細(xì)管外表面上，而凸出部分(16)與法蘭(14)形成一體。
5．根據(jù)權(quán)利要求3所述的套管，其特征在于凹槽部分(15)與法蘭(14)形成一體，而凸出部分(16)形成在毛細(xì)管外表面上。
6．根據(jù)權(quán)利要求1所述的套管，其特征在于法蘭(14)具有包括大直徑部分141和一個小直徑部分142的圓筒形外表面。
7．一種用于制造光纖連接器套管的方法，該方法包括將法蘭(14)模制在毛細(xì)管(12)對接端中間的毛細(xì)管(12)的外表面上，使得每一對接端附近的毛細(xì)管(12)的外表面不被模制法蘭(14)所遮蓋的步驟。
8．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在模制之前在毛細(xì)管(12)的外表面上形成凹槽部分(15)；以及在模制法蘭(14)的過程中與法蘭(14)一體形成伸入毛細(xì)管外表面上的凹槽部分(15)中的輔助凸出部分(16)。
9．根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于該方法還包括以下步驟在毛細(xì)管(12)的外表面上形成輔助凸出部分(16)，以及在模制過程中，用模制材料填充凸出部分周圍的空間。
全文摘要
說明書和附圖以一個光纖連接器套管(10)的形式顯示并說明了本發(fā)明的一個實(shí)施例,所述的套管具有一根用于接納光纖的毛細(xì)管(12)和一個被模制在毛細(xì)管(12)的外表面上的法蘭(14)。模制之前在毛細(xì)管(12)的外表面上形成凹槽部分(15),塑料材料被注入含有毛細(xì)管(12)的模具(20),形成法蘭(14)和伸入毛細(xì)管凹槽(15)的法蘭(14)的凸出部分。模制法蘭的特性被用于將毛細(xì)管(12)定位和固定在纖維光纖連接器上。
文檔編號G02B6/38GK1309312SQ0111084
公開日2001年8月22日 申請日期2001年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者下津昭浩 申請人:莫列斯公司