專利名稱：光纖連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光纖連接裝置。
光纖連接器和光纖連接裝置，是幾乎所有光纖通訊系統(tǒng)的重要組成部分。例如光纖連接器或光纖連接裝置可被用來將許多段光纖接成更長的長度，或者被用來將光纖連接在主動器件如輻射源、探測器或轉(zhuǎn)發(fā)器上，或?qū)⒐饫w連接在被動器件如開關(guān)或衰減器上?？紤]到多模光纖的芯徑為50微米而單模光纖的芯徑為8微米，所以連接或者拼接都是一項困難的工作。在美國專利US4850670和US4545644中公開了一種光纖連接器。
在已有技術(shù)中單模光纖連接的典型作法是包括光纖端面的有效對準。已有技術(shù)采用的方法包括讓一根光纖的端部相對于另一根光纖的端部移動，一般是借助精密平臺使其相對移動，直到能觀測到穿過其間的間隙有最大的能量耦合為止，例如可以借助遠處的探測器進行觀測。不難理解，象這樣的作業(yè)過程既難于在現(xiàn)場進行，又要求高度熟練的人員。
玻璃拉制的或者其它套箍型的光纖連接器和光纖連接裝置，通常能夠提供低成本、簡便、低損耗的單模連接以及環(huán)境穩(wěn)定性和適用性。由于具備這樣一些優(yōu)點，因此包含有由玻璃或其它材料拉制的毛細管的連接器或連接裝置，具有相當大的重要性。
雖然已有一些光纖連接裝置的商品，然而對于可靠的光纖連接裝置的尋求仍在繼續(xù)。所尋求的連接裝置是比較簡單且易于現(xiàn)場安裝的、堅固并具有滿意的溫度回旋性能的裝置。而且所尋求的連接裝置，還應(yīng)當是能夠提供具有足夠低的損耗的連接而無需昂貴的精密對準設(shè)備的裝置。進一步說，人們一直希望能夠得到費用較低的通用光纖連接裝置。此外，已有技術(shù)中許多器件實現(xiàn)的連接，經(jīng)常要使用須作固化處理的粘合材料或膠。因而符合要求而并不使用須固化的材料的機械連接，大概是最為需要的。
新近發(fā)展起來的光纖連接裝置是一種被描述為劈開、裝套管和脫離的光纖連接裝置。在該裝置中，連接光纖的端部被安置在毛細管中，其中央部分外露。在此毛細管的中央，有一個彈性的金屬件折疊在被連接的光纖端部之上，以使被連接的端部彼此保持嚙合。
人們還希望所尋求的光纖連接裝置能有另外一個性能。鑒于被連接的傳輸介質(zhì)的尺寸太小，則能夠?qū)饫w被連接的端部進行檢查而不需用昂貴的設(shè)備，應(yīng)該是最為理想的。具有這種性能的光纖連接裝置，在已有技術(shù)中看來是不能獲得的。
低成本的機械結(jié)構(gòu)的、不包含須固化處理的材料而又能對于光纖的被連接端部進行檢查的光纖連接裝置，正是人們所希望的，而且看上去又是已有技術(shù)所不能達到的。人們所尋求的光纖連接裝置，應(yīng)當是一種結(jié)構(gòu)極簡單的、且能夠提供可靠而又比較低的損耗以及比較低的反射損耗的拼接連接的光纖連接裝置。
使用本發(fā)明所述的光纖連接裝置，就能夠克服已有技術(shù)存在的上述問題。本發(fā)明所述的光纖連接裝置，包括一個在下面被稱為毛細管的管形件，該毛細管有一條縱向的中心軸線以及一個用來固定被連接光纖的端部的穿過其中的通路。此毛細管有一個切口，而在該處構(gòu)成了沿此切口形成的平面沿伸的通路的凹槽部分。通路是在平行于縱向中心軸線的方向上形成的。在最佳實施例中，該通路是偏心于縱軸線而形成的，且切口是在該通路的軸線與毛細管最鄰近的外圓周表面之間形成的。
而且，此光纖連接裝置還包括儲能機構(gòu)，適合于相對毛細管設(shè)置在敞開的位置。在此位置時，儲能機構(gòu)同配置在凹槽中的光纖端部隔開，而凹槽是沿由切口形成的平面沿伸的。此儲能機構(gòu)也可以運動到閉合的第二種位置，這時它被固定同配置在朝向由切口形成的平面的凹槽中的光纖端部夾緊嚙合。
進一步說來，此光纖連接裝置還包括一個固定該毛細管用的機座。此機座具有能同儲能機構(gòu)的一部分相配合的部分，以便將儲能機構(gòu)固定在同光纖的端部夾緊嚙合的狀態(tài)。
在最佳實施例中，此儲能機構(gòu)包括一個彈性夾緊件，它有能同該機座的側(cè)部相嚙合的側(cè)部。彈性夾緊件的內(nèi)面配有柔性材料。當彈性夾緊件運動到閉合位置時，此柔性材料便與光纖的外露端部壓緊接合。此彈性夾緊件能夠有效地防止光纖的外露端部受到破壞。
比較有利的作法是由透明材料制作機座，而且機座的底面是圓弧形的。被固定住的毛細管和透明的機座之間的界面的折射率相匹配，便于從圓弧形的機座部分與毛細管的協(xié)同作用中產(chǎn)生透鏡效果，在最佳實施例中的毛細管是圓柱形的。由于采用這種結(jié)構(gòu)，操作人員通過觀察機座的底面就可以檢查拼接連接的情況。


圖1為本發(fā)明的光纖連接裝置的部件分解透視圖，它包括機座、帶切口的毛細管和彈性夾緊件;
圖2為圖1中彈性夾緊件的端面圖;
圖3為圖1所示光纖連接裝置當彈性夾緊件成敞開位置時的透視圖;
圖4為圖3所示組件的局部剖視圖;
圖5為圖3所示的光纖連接裝置在彈性夾緊件處于敞開位置時的截面圖;
圖6為圖1所示的光纖連接裝置在彈性夾緊件成閉合位置時的透視圖;以及圖7為圖6所示的光纖連接裝置當彈性夾緊件處在閉合位置時的截面圖。
參見圖1，這里概括地以數(shù)字20表示光纖連接裝置。此光纖連接裝置包括以數(shù)字22表示的機座、以數(shù)字24表示的毛細管以及以數(shù)字26表示的夾緊件(也可以參見圖2及圖3)。此光纖連接裝置適合于在兩根光纖30-30之間提供拼接連接(參見圖4)。
使兩根光纖30-30的端部32-32固定成對接關(guān)系，以便在其間提供拼接連接。眾所周知，光纖30-30中的每一根均包括玻璃芯及玻璃包層。為了保護光纖，一般均用一層或多層涂層涂覆在包層外圍。
再參見圖1，由圖中可以看出，機座22是一個細長的、并且包括相對的兩個端部42-42以及位于其間的中心部44的構(gòu)件。機座22是由透明塑料制作的，在最佳實施例中則為聚砜。機座的端部42-42中的每一個，都包括兩個側(cè)面46-46、一個端面47、一個頂面48及一個底面49。如圖1所示，頂面48只是沿著側(cè)面46-46的一部分沿伸，隨后的側(cè)面則是從頂面向著中心部44逐漸變窄的(也可參考圖3和圖4)。每個端面47都包括有適于安放被連接光纖端部的孔51。并不需要讓底面49伸至端面47，而是可以象圖4中那樣代以隔開的方式。
機座22的中心部44沿伸在側(cè)面46-46變窄部分的兩個端面53-53之間。此中心部44包括兩個側(cè)面54-54及一個底面56。中心部44的側(cè)面54-54同兩個端部42-42的側(cè)面46-46成一整體。如圖1所示，中心部44帶有具有外傾斜表面58的楔形自由縱向刃部57(可參看圖5)。外傾斜刃表面58是同圖5中豎直表面59相連接的。表面59沿著一部分61切去下部，以便提供一個碰鎖部分，它接在圖5中也為豎直取向的縱向延伸表面62上面。表面62與凸輪形表面63相接，而凸輪形表面63以其最外端接在另一個豎直表面64上。豎直表面64在另一個切去下部處落在碰鎖部分66之上。至少中心部44的底面56具有圓弧部分67(參見圖5)。
再參看圖4，由圖中可以看出，機座22每一端面47上開的孔51，都與朝內(nèi)的錐形通道71相通。通道71穿越過渡部分73沿伸到端壁74的外表面上。通道71被十字交叉通道76切斷，而后者可被用來將折射率匹配介質(zhì)引進通道71。
如圖1所示，由機座22的側(cè)面、底面和頂面以及端壁74-74限定了一個空腔78。該空腔從一端的頂面48與其相鄰的變窄側(cè)部之間的交界處，沿伸到相對一端的頂面48與變窄側(cè)部的交界處(參見圖4)。
適于安置在機座22內(nèi)所形成的空腔78中的，是毛細管件24(參見圖1、3、4及5)。毛細管件24最好由透明玻璃制作，并且具有穿過其中的通路81。該通路81適合于容納兩條被連接光纖的端部。進一步說，玻璃毛細管件24中通路81的每一個外端部都具有擴口部分83，以便于使光纖30的端部插入此通路。應(yīng)當看到，縱向延伸的通路81是偏心于毛細管件的縱向中心軸線85而形成的。
毛細管件24上有居中配置的切口86。與這種結(jié)構(gòu)相應(yīng)，該毛細管件24常被稱為切口的毛細管。切口86朝向中心伸展到一定程度，以使大約包括通路81橫截面之半的凹槽88能夠在切口部分的弦平面87內(nèi)形成(參見圖1和圖5)。如圖5所示，切口86是從毛細管件24中除去了其縱向中心軸線85不經(jīng)其延伸的那一部分而形成的。這樣一來，在切出切口之后仍被保留的毛細管24部分與凹槽及弦平面是沿著中心軸線時可能提供的強度相比，具有更大的強度。
如圖5所示，毛細管件24在其與切口部分徑向相對處有一個平臺89。當切口的毛細管件24配置在機座22的空腔78中時，平臺89則適于與端部42的底部49以及中心部44的底部56相應(yīng)的內(nèi)表面95嚙合(參見圖5)。從圖5還可看到，當切口的毛細管件24被固定在機座22內(nèi)時，其平面部分87處于中心部44的楔形部分57-57的上方一點。進一步，毛細管件24的切口部分86的長度，與機座22中心部分44的長度一樣。
沿著毛細管件24的外緣表面與機座22的端部42-42及中心部側(cè)面零件的拱形內(nèi)壁90-90之間的玻璃-塑料界面，配置有油脂狀的折射率匹配材料?？捎删垌恐谱鞯牟糠?7，其半徑是這樣的至少中心部的底面能夠與毛細管件24的局部為圓形的截面配合，提供透鏡效果。因此，在靠近連接處的光纖30-30的端面32-32被放大。這樣就使操作人員能夠觀察機座22的內(nèi)部，更確切地說是觀察拼接連接的區(qū)域。但是對于折射率匹配材料來說，空氣也可能占據(jù)界面并對連接的目視檢查造成干擾。
夾緊件26(參見圖1和圖2)適合于跨在毛細管件24的切口部分86，以便維持對接的光纖30-30的外露端部能夠互相對準。在最佳實施例中，夾緊件26是象彈性元件一樣的儲能機構(gòu)，它是由金屬材料制作的，例如由彈簧鋼制作。此夾緊件26包括由凹下的中心部分92以及兩個側(cè)部93-93構(gòu)成的夾緊部分91。從每個側(cè)部93的端部向內(nèi)伸展帶齒的部分94。而且夾緊部分91的中心部分內(nèi)側(cè)具有由柔性材料制作的帶狀物96。
從制造廠發(fā)貨的這種光纖連接裝置20是以圖3、4及5中表示的形式出現(xiàn)的。切口的毛細管件24安置在機座22中的內(nèi)腔78里，當毛細管件24的平臺89與機座22的底部95嚙合時，毛細管件每一端的擴口83均與通道71鄰接于過渡部分73的出口對準。還可以看出，在作準備的第一個位置時夾緊件被安裝在機座上，并以其帶齒的部分94-94同機座22上中心部44的切去下部的部分61-61(參見圖5)相嚙合。在這個位置時，夾緊件26處在準備位置，并以其夾緊部分91跨在平面87上且與其隔開。
在使用光纖連接裝置20時，被連接的每根光纖30的端部均被剝?nèi)ネ繉?。一般是使每根外徑約為125微米的光纖30-30的端部32-32暴露。隨后由操作人員將每根光纖30端部的端面劈開。
然后由操作人員將光纖30之一剝離過的端部32插入孔51-51之一，并且將另一根光纖端部插入對面的另一孔中。操作人員通過對每根光纖端部施加外力使其運動，穿過相應(yīng)的通道71進入毛細管件24中對準用的擴口83中。光纖的剝離是這樣完成的，當光纖30被剝離部分的一端與擴口83的內(nèi)側(cè)端對正時，被劈開的光纖端面基本上處在毛細管件24的橫向中心。因此，當兩根光纖30-30均已插入時，劈開的端面在毛細管件24的中心通常是彼此緊靠在一起的。
光纖30-30的端部32-32的插入，一般是在有油脂狀折射率匹配材料存在的條件下實現(xiàn)的，而這種材料是市場上能夠買到的。此折射率匹配材料預(yù)先放在毛細管件24的通路81中。而且，可將此折射率匹配材料預(yù)先放到十字交叉通道76-76中。光纖端部的插入，必然拖動和推壓一些油脂狀材料穿過通路81的圓形部分，朝向處在中心的通路所成的半圓形凹槽部分88以及毛細管件24的切口部分86。
隨著光纖的端部32-32被插入使劈開的端面緊靠在一起且夾緊件26處在準備位置，此光纖連接裝置便為最后工序作好了準備。操作人員使夾緊件26移動至夾緊的第二種位置，如圖6和7所示。當操作人員向下將力施加在夾緊件26上時(如圖5所示)，帶齒的部分94-94將沿著豎直表面62-62向下滑動，然后沿著凸輪形部分63-63朝外張開，直到與豎直表面64-64銜接。進一步的運動，會使帶齒部分94-94越過表面64-64的下端并且鎖定在碰鎖表面66-66上。這樣就將夾緊件26固定使其與機座22嚙合。
當夾緊件26固定在機座22上時，如圖6及圖7所示，置于夾緊部分91凹下的中心部分92內(nèi)側(cè)的由柔性材料制作的帶狀物96，便同處于平面87上通路81的半圓形部分88中的被剝離的光纖端部相銜接。這樣就使光纖被剝離并被對接在一起的端部固定在對準狀態(tài)，如同從底面穿過機座22切成圓弧的透鏡部分67所能看到的那樣。
應(yīng)當理解，前面描述的結(jié)構(gòu)只是簡單地說明本發(fā)明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以設(shè)計出一些其它結(jié)構(gòu)，而其所體現(xiàn)的是本發(fā)明的原理，并將落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光纖連接裝置，其特征在于一個具有縱向中心軸線且在其端部形成有用于固定待接光纖一部分的通路的毛細管件，所述通路平行于所述縱向中心軸線，所述毛細管件在其兩端之間有一個切口，該切口帶有在其表面上形成的并與所述毛細管件端部的通路連通的凹槽部分，凹槽部分形成在切口限定的平面上并適于安放待接光纖的端部；相對于上述毛細管件安裝在敞開的位置上的儲能機構(gòu)，在敞開位置時，上述儲能機構(gòu)與安置在凹槽中的光纖端部隔開，該儲能機構(gòu)可以運動到第二種位置，此時它與安置在上述凹槽中的光纖端部夾緊嚙合。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖連接裝置，還包括一個帶有能安置上述毛細管件的空腔的機座，上述機座包括能同上述儲能機構(gòu)嚙合以便使儲能機構(gòu)與光纖端部夾緊嚙合的機構(gòu)。
3.如權(quán)利要求2所述的光纖連接裝置，其中機座包括形成在所述凹槽反面的、具有圓弧部分的中心部，它與光纖端部對正，并與上述毛細管件的結(jié)構(gòu)相配合，便于目視檢查連接區(qū)域。
4.如權(quán)利要求1的光纖連接裝置，其中所述的毛細管件是圓柱形的，所述通路偏心于所述縱向中心軸，所述切口使在垂直于縱向軸線的橫截面上，切口后毛細管件的剩余部分大于橫截面的一半，且剩余部分由大于橫截面周長之半的圓弧和長度小于毛細管件外徑的弦來劃定。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖連接裝置，其中儲能機構(gòu)包括一個U形的彈性夾緊件，它由被一個夾緊部分連在一起的兩個側(cè)部構(gòu)成，其中夾緊部分包括一個凹下的中心部分，當上述彈性夾緊件安裝在第二種位置時，它可對毛細管件切口部分中的光纖外露端部施加壓力。
6.如權(quán)利要求5所述的光纖連接裝置，其中彈性夾緊件的每一個側(cè)部均包括一個向內(nèi)的帶齒部分，在將待接光纖的端部插入上述毛細管件時，帶齒部分適于同機座的第一個碰鎖部分嚙合，以便將彈性夾緊件固定在機座上;而所述機座包括凸輪形部分，它形成在機座中部，在將力加在處于第一種位置的彈性夾緊件上時，它可使每個帶齒部分沿著上述凸輪形部分之一下滑并向外張開，并朝向第二個碰鎖部分移動，隨后上述帶齒部分同上述第二個碰鎖部分鎖緊嚙合，從而使上述凹下的部分與待接光纖的外露部分夾緊嚙合。
7.如權(quán)利要求6所述的光纖連接裝置，其中彈性夾緊件的中部內(nèi)側(cè)具有柔性材料，當彈性夾緊件處于第二種位置時，此柔性材料與凹槽中光纖的暴露部分接觸。
8.如權(quán)利要求7的光纖連接裝置，其中所述毛細管件中的通路被上述切口斷開，上述切口包括一個平面部分，上述通路的一部分以凹槽形式沿伸在此平面部分，以便安放待接光纖的外露端部。
9.如權(quán)利要求8的光纖連接裝置，其中機座的每個端部都包括一個錐形通道，它與機座端壁上的擴口及機座內(nèi)放置毛細管件的空腔相通。
10.一種被連接的光纖傳輸介質(zhì)，包括第一個光纖傳輸介質(zhì)和第二個光纖傳輸介質(zhì)，第二個光纖傳輸介質(zhì)的端部被對接在第一個光纖傳輸介質(zhì)的端部，所述被連接的光纖傳輸介質(zhì)的特征在于一個光纖連接裝置，它包括一個具有縱向中心軸線且在其端部形成有用于固定被連接的第一及第二根光纖的一部分的通路的毛細管件，所述通路平行于上述縱向中心軸線，上述毛細管件有一個形成于兩端部之間的切口，該切口帶有在其表面上形成的、并與上述毛細管件端部的通路連通的凹槽部分，此凹槽形成在切口限定的平面上并安放第一和第二根光纖的端部;相對于上述毛細管件能安裝在敞開位置上的儲能機構(gòu)，在該敞開位置時，上述儲能機構(gòu)與凹槽隔開以使待接光纖的端部可置于凹槽中，儲能機構(gòu)可處于第二種位置，此時它同上述凹槽中的光纖端部夾緊嚙合。
全文摘要
一種光纖連接裝置(20)，包括具有穿過其中并偏心于其縱軸的通路的圓柱形毛細管件(24)。毛細管件上有切口(86)，以使以凹槽(88)形式存在的一部分通路沿切口所成平面(87)沿伸。毛細管件安在機座(22)中，機座的材料和構(gòu)造可在切口反面產(chǎn)生透鏡效果，以對凹槽中的光纖端部進行目視檢查。彈性夾緊件(26)被安在機座上，在第一種位置時它與凹槽隔開以使光纖端部插入凹槽。夾緊件可移到第二種位置，此時它被固定在機座上，使其至少在平面的一部分上與光纖端部接觸，以使光纖端部彼此緊固對準。
文檔編號G02B6/36GK1051982SQ90106668
公開日1991年6月5日 申請日期1990年7月2日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月20日
發(fā)明者詹姆斯·阿什利·阿伯遜, 斯科特·托馬斯·戴維斯, 喬治·F·迪沃, 約瑟夫·K·羅 申請人:美國電話電報公司