專利名稱：利用纖維彈力和對齊槽的光纖連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及本發(fā)明總的涉及用于將一條電訊線(包括聲音、數(shù)據(jù)、圖像等)連接到另一條線上或者連接到一端子上的裝置，具體地涉及一種用于將至少一條光纖與另一條光纖互連或者與一光電子元件互連的裝置。
2．現(xiàn)有技術(shù)的描述光纖已經(jīng)替代銅線用作較佳的媒質(zhì)來攜帶電訊信號，如銅線一樣，但必須在該纖維的安裝、修理或更換過程中使光纖互連，并且將該纖維端接到有源的光學(xué)裝置上?，F(xiàn)有兩類互連裝置，即拼接和連接器?！捌唇印币辉~通常指一種可在一對光纖之間提供永久連接的裝置。相反，“連接器”一詞通常指采用一不同的插頭或插座可以反復(fù)連接和脫接的裝置。一連接器也可指一種纖維終端的插頭部分，該插頭可連接到一光學(xué)裝置上。光學(xué)裝置包括、如光學(xué)傳感器(光電兩極管)和光源(發(fā)光兩極管、激光兩極管)。一光纖終端可以是非直接的，即，在光束通到有源的光學(xué)裝置之前，該纖維可連接到諸如分光鏡或偏光鏡的一些其它(無源)光學(xué)裝置上。本發(fā)明總的涉及一種連接器，當然此詞不應(yīng)當只限于有限的含義，因為本發(fā)明本身可提供一種永久的以及暫時連接或端接法。
在美國專利第5，381，498所描述的光纖連接器中，該連接器具有一插頭和一插座，該插頭具有一容納纖維的V形槽用于將要互連的各纖維，纖維的端部終止在槽的中部。該插座具有一塊板，當插頭插入時它回縮，從而另一纖維降入插頭的V形槽中。當插頭完全插入時，兩根纖維的端部是接觸的，并且固定到插座上的纖維是彈性變形的，從而在纖維末端之間保持一連續(xù)的擠壓負荷。該連接器可為多個光纖對提供快速的脫接和再連接，而不必使用套圈或其它對齊的構(gòu)件。高強纖維可耐受反復(fù)插入和纖維的彎曲。對纖維的精確長度(即在插頭和插座中它們末端的相對位置)要求不是很嚴格的，這是因為在彎曲的插座纖維(固定到插頭上的纖維末端部分不彎曲，而總是保持直的)中產(chǎn)生的松馳提供了容差。纖維端部可以通過簡單的切開和斜切來制成；端面最好可選擇地成角度地切開(即與纖維軸線不成直角)以減少信號反射。
許多光纖維拼接采用具有纖維容納槽的板件，并具有用于將纖維末端夾在一共用槽中的裝置。一些此類裝置設(shè)計成用于互連多個纖維對，如美國專利第5，151，964中所示的拼接。在美國專利第4，028，162中，纖維以一掠射角到達對齊槽，并且當一連接器板粘結(jié)到所互連的纖維上時被暫時保持住。其它一些涉及進入對齊槽的彎曲纖維的技術(shù)實例請見美國專利第4，077，702、4，148，559、4，322，127和5，080，461以及法國專利第2，660，442號。采用將一纖維彎曲進入纖維對齊槽的原理所設(shè)計的一些連接器都是相當復(fù)雜的并且需要許多零件，諸如美國專利第4，045，121、4，218，113和4，767，180。
‘498號專利中的連接器采用此纖維彎曲原理，但存在某些其它的缺點。例如，插頭設(shè)計會使灰塵輕易地停留在纖維末端上，這是因為這些末端都裸露在纖維容納槽上方。插座中的纖維可類似地受到污染，這是因為當插頭不插入時，沒有門或其它裝置來關(guān)閉開口。雖然‘498號連接器具有比大多數(shù)套圈連接器少的零件，最好是不用活動部件，諸如插座內(nèi)的滑板和彈簧。那設(shè)計也推薦在座內(nèi)使用高強度纖維，而使之與標準纖維的一個嵌入式基部不是很相容。所以，設(shè)計一種同樣可提供多對纖維的快速脫接和再連接、并且安裝和使用簡單、而且在不犧牲性能和價格的條件下還可克服前述缺陷的纖維光學(xué)連接器是所希望而有利的。
發(fā)明概述本發(fā)明提供了一種光纖連接器，總的包括其中具有至少一個纖維末端的插頭，所述插頭可釋放地安裝到一其中固定有另一纖維或罩有一有源光學(xué)元件的插座中。該插頭包括一固定光纖末端部的纖維夾頭，和一具有第一和第二端的細長的空心插頭體，該第一端是開口的并且安裝到插頭纖維夾頭上，并且插頭纖維的末端部伸入插頭體的內(nèi)部，該內(nèi)部具有足夠空間以便插頭纖維的末端彎曲，第二端具有一槽用于提供接近纖維末端部的通道。插座具有一尺寸可容納所述插頭體所述第二端的開口，以及一相對插頭體軸線成一斜角進入插頭體內(nèi)槽的突出部或指狀部。該指狀部中具有一纖維對齊槽，當插頭體插在插座中時其可以容納插頭纖維末端部。在纖維對纖維互連的實施例中，插座還具有固定另一光纖末端部的插座纖維夾頭，該另一光纖的端面位于所述纖維對齊槽的中間截面上。該插座纖維可以由一纖維向下壓住形式適當?shù)乇３衷诓壑?。在用于連接到一電-光裝置的實施例中，指狀部安裝到具有一纖維止擋件的基座中。在另一實施例中，當插頭從插座移出時插頭纖維大體上直線地在插頭體內(nèi)延伸，而當插頭完全插在插座中時，插頭纖維足夠長，以使插頭纖維彎曲以在插座纖維或纖維止擋件的端面上保持一連續(xù)的擠壓負荷。插頭纖維的彎曲也可使纖維牢固地保持在纖維對齊槽中。
設(shè)置有第一鎖定裝置以可釋放地將插頭體固定在插座中，第二鎖定裝置用于可釋放地將插座安裝在一支撐面上，第一鎖定裝置可形成在插頭纖維夾頭的延伸段或平臺中，此平臺也可具有直立柱，這些直立柱伸入插頭體內(nèi)部以限止插頭纖維末端部的歪斜，插頭可以在所互連位置上偏置以被推回到第一鎖定裝置上從而使制造公差的影響最小。
插頭體還可以包括一插頭門，可在插頭門蓋住槽的關(guān)閉位置和槽不被插頭門阻礙時的打開位置之間滑動。插頭門可以具有用于側(cè)向推動門構(gòu)件的凸輪形表面，并且插座可具有與凸輪形表面對應(yīng)的一門，用于當所述插頭體插在所述插座時用凸輪抵住插頭門的凸輪形表面。
該連接器可以快速配合和脫離，并且易于安裝。此設(shè)計可用于為多對光纖提供互連。
附圖的簡述參照附圖可以更好地理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明一個實施例的縱向剖視側(cè)面圖，示出了包括一插頭和插座的一光纖連接器；圖2是圖1所示插頭和插座的立體圖，局部剖視示出了插頭內(nèi)部的彎曲纖維；圖3是與本發(fā)明連接器一起使用的一種插頭實施例的立體圖，并有一滑門；圖4是與本發(fā)明連接器一起使用的另一種插頭實施例的立體圖，為了顯示內(nèi)部結(jié)構(gòu)省略了插頭罩；圖5是與本發(fā)明連接器一起使用的一種插座實施例的立體圖，其中鉸接門具有與插頭門中的凸輪形表面協(xié)作的凸輪形表面；圖6是一可用于本發(fā)明插座中的一末端夾具的立體圖；圖7是用于終端互連而不是纖維對纖維互連的本發(fā)明連接器的縱向剖視側(cè)面圖；圖8是用于清潔一插頭中纖維頂部的工具的剖視圖；圖9是用于清潔一插座中纖維頂部的工具的剖視圖。
較佳實施例的描述現(xiàn)參見各附圖，特別是圖1和圖2，圖中所示是本發(fā)明的光纖連接器的一個實施例10。連接器10總的包括一細長的插頭12和一座或插座14。圖1是連接器10的縱向剖面，示出了插頭12完全插在插座14、插座14安裝在一支撐面或隔板16上。圖2是一立體圖，其中隔板16省略，并有一局部縱剖面以示出連接器的內(nèi)部。所示的實施例用于兩對纖維的互連，但本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以理解，本文所述的構(gòu)思可以擴展到單對纖維的互連以及更多對纖維的互連。
也示出在圖3中的插頭12包括一纖維夾頭18，該夾頭可以由兩個夾緊件或塊體20和22構(gòu)成，以及一安裝到纖維夾頭18上的插頭體或罩殼24。罩殼24可以通過例如整體模塑在塊體20和22上的閂扣26裝置可活動地安裝到插頭纖維夾頭18，該閂扣26與形成于罩殼24中的對應(yīng)壁中的切口28配合。所要互連或端接的纖維30和32穿過夾頭18并進入罩殼24的空心內(nèi)部。纖維的末端部都是裸露的，即它們沒有固定到任何諸如套圈的對齊構(gòu)件上。因此罩殼24不僅起到將插頭12在插座14中實際定位的作用，而且還為否則將暴露的纖維末端提供保護(如果需要的話，該罩殼可以制成可回縮的以完全暴露纖維頂部)。夾頭18具有形成于塊體20和22相鄰表面中的纖維容納槽34，這兩個構(gòu)件可以是相同構(gòu)件。夾頭18例如可以通過夾緊、粘結(jié)或兩者皆用的方式固定纖維。也可采用其它的方式來將纖維固定到夾頭18上。夾頭18可以具有一包圍纖維的延長部36用于消除附加的變形和夾緊?？梢蕴峁┮惶?8以進一步消除變形并且將加強件容納在光纜中(KEVLAR裸多心電纜)，有助于操縱插頭12。加強件不需要夾持，并且它們可以粘結(jié)到夾頭上。通過將插頭纖維夾頭的直壁段壓配在套中可實現(xiàn)消除加強件的變形。這取決于套所采用材料以及插頭纖維夾頭的材料，還提供一不需要彎曲環(huán)的設(shè)計，并且它可使得制造簡單并且減少所需的構(gòu)件。另外，在夾頭上可形成一延長部，并具有一“歪曲”(不規(guī)則)通道以夾緊電纜并且將套保持一壓配合。在插頭纖維夾頭表面上的“單向”倒鉤有助于將套安裝到插頭纖維夾頭上，它也有助于將電纜安裝到插頭上。
在圖1和圖2所示的實施例中，一閂扣40整體模塑到罩殼24的一側(cè)以可釋放地將插頭12固定到插座14上。閂扣40也使插頭機械定位，即它僅可以在一個方向上插入插座14。插頭12可以在互連位置上偏置，例如通過形成于插座14中的一簧板(一軟懸臂)，從而被推回到閂扣40上以使制造公差的影響最小。
圖4示出了與本發(fā)明連接器一起使用的一種略微不同的插頭實施例12′。此實施例采用一類似的罩殼，它從在圖4中被省略以便更好地示出另一種纖維夾頭18＇和內(nèi)部特征。夾頭18＇也由兩個塊體20＇和22＇形成，只是那些塊體與此實施例中的不同。首先，塊體22＇具有一延長部或平臺42，該延長部具有幾個直立柱44，46和48。這些柱起到在罩殼24中將纖維引導(dǎo)到適當位置以定位在如下所述的插座14的V形槽中，并限制纖維歪斜，使纖維頂部與罩殼24中的開口適當對齊。閂扣40′沿著平臺42底面模塑到塊體22’中的。其次，夾頭18’中的纖維通道僅由塊體22＇中的V形槽34＇形成，并且塊體20＇的對應(yīng)表面是平的，從而僅提供三個纖維夾緊面。V形槽34＇在塊體22＇中開槽形成，并且止擋部50形成于塊體20＇中，止擋部位于槽中并且便于兩塊體在一起的適當安裝。
纖維30和32在罩殼24中延伸時大致上是直的，而不管插頭12(或插頭12＇)并未安裝在插座14中。雖然由于重力作用纖維會有微小的彎曲，但纖維“大致”都是直的，它們延伸時沒有明顯彎曲，。然而在罩殼24內(nèi)提供了足夠的空間，當插頭完全插入插座時，以允許纖維明顯的彎曲，如圖1和2所示。罩殼24的前端52具有一對形成于其中的槽54和56，它們可提供接近罩殼24中的纖維末端的通道。一帽或門58滑動地安裝到罩殼24的前端52上，當門58處于圖3所示的關(guān)閉位置時，兩個蓋或擋板60和62分別重疊在槽54和56上。當門58滑到打開位置時，擋板60和62移動以允許分別經(jīng)由槽54和56接近纖維，而不需使纖維伸出罩殼24，雖然，這在其它設(shè)計中也是可以采用的。門58是通過由兩個舌和槽結(jié)構(gòu)64和66(圖1)所形成的卡配而滑動地安裝到罩殼24上的。除了防止灰塵通過槽進入之外，門58還可以防止插頭纖維中的任何光逸出并損害使用者的眼睛。如以下結(jié)合圖8所討論的，在打開位置，門58也可顯示在罩殼24頂部的一個或多個孔，它們可容納推桿以將纖維輕輕推出開口54和56以便清潔纖維頂部。
插頭也可采用其它門結(jié)構(gòu)。例如，它可以具有在插頭插入過程中是垂直上升的一門(未圖示)。這可通過位于另一構(gòu)件、如一在罩殼體內(nèi)移動的滑閘中的門來實現(xiàn)。該滑閘在其各側(cè)壁上具有一垂直槽，并且橫過各端打開。該實體門具有一穿過滑閘側(cè)壁的柱，并且進入具有以下形狀的存在于罩殼中的槽中。各槽以一向上角度(約30度)開始約1毫米，然后在大部分距離變成水平，然后再升起約1毫米，并且以第二水平軌跡(約1．5毫米)結(jié)束。當插頭進入與插座中的一止擋件接觸時，它可將滑閘推回罩殼內(nèi)。在最初的幾毫米移動中，門上升到其第一位置。在此位置，纖維與門接觸，門可以一鈍角將纖維向下偏移，雖然這并不是必需的。門也可起到一對齊機構(gòu)的作用。當插頭纖維與V形槽接觸時，可有助于防止它們的端面與V形槽接觸。在插頭到達完全插入位置之前，滑閘到達罩殼中的第二個成角度槽。此時，門上升到其最終位置，其時門不再與纖維接觸，這樣它們可以自由地彎曲并且在插座上提供適當?shù)膲毫?。通過在纖維夾頭和滑閘之間推動的一個彈簧可以實現(xiàn)滑閘和門的返回。這種設(shè)計的特別優(yōu)點是其可暴露插頭的整個端部，而沒有纖維必須經(jīng)過其以與V形槽接觸的任何槽。
在另一種門結(jié)構(gòu)中(未示)，在插入過程中門滑過插頭，并再采用在罩殼體內(nèi)移動的滑閘。該滑閘各側(cè)壁上具有一垂直槽，并且通過最靠近纖維夾頭的端部打開。該最靠近罩殼前部的端部具有一封閉端部，該端部有兩個與纖維成一直線的垂直槽，從頂部向底部延伸。該門只是一矩形板，具有兩垂直槽從其底部延伸出，到達離其頂部大約兩層材料厚度。同樣，在其頂部具有切口，該切口跨在罩殼的邊緣上。該邊緣起到用于門的凸輪驅(qū)動機構(gòu)的作用。該凸輪位于罩殼頂內(nèi)側(cè)，它從前方以一鈍角開始直到到達中心，在該處它向下伸過其本體的長度。在關(guān)閉位置，滑閘和門中的兩組槽互相偏離，而形成一關(guān)閉插頭。當該插頭與插座中的一個止擋件接觸時，它將滑閘推回到罩殼中。在幾毫米最初的移動中，門在罩殼內(nèi)側(cè)向滑動，同時滑閘向后移動。一旦兩組槽處于一行，即形成一以便纖維從中退出的開口槽，門已經(jīng)到達凸輪的直線段。此處，門停止側(cè)向運動，并且由滑閘帶回到罩殼內(nèi)。滑閘和門的返回是由一在纖維夾頭和滑閘之間推動的彈簧實現(xiàn)的。這種設(shè)計也使插頭整個端部暴露，并且使門平穩(wěn)地運行。
參照上述描述，本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以了解本發(fā)明插頭設(shè)計的多種變化。例如，可以采用一種插頭(未示)，其中基本不同之處在于插頭纖維送入插座V形槽的方式。這種插頭設(shè)計的變化形式具有一帶有兩個不同部分的本體，該本體與座配合，通過一鉸鏈一套連接到本體上。該鉸鏈使得當插頭插入座中時插頭本體和套處于180度(例如直線延伸)。然后該套向下轉(zhuǎn)動，從而本體和套之間的角度小于180度。這迫使插頭纖維退出保護插頭體而進入插座的V形槽。這種設(shè)計還可改制成一個沒有被鉸接的插頭，但仍采用轉(zhuǎn)動以將插頭纖維移入插座V形槽中。該V形槽不需要通過這些槽裝入。這些設(shè)計也可使插頭套相對壁是齊平的，并且不需要使插座V形槽進入罩殼，可以為額外的制造和裝配公差提供較長的插頭纖維和較大的轉(zhuǎn)動角度。
可以采用一測試插頭來測試插座的操作情況。該插頭除了容納成回路的單根纖維，該纖維的兩端伸向插座，它與前面所述的插頭基本相同。以此方式，一信號可沿著其中的一個插座纖維送出，由插頭中的返回的纖維接收，然后再繞行到另一插座纖維中，這樣將信號攜帶到一測試檢測系統(tǒng)。
也如圖5所示的插座14包括一本體或外殼70和另一個纖維夾頭72。外殼70具有一開口74，其尺寸和形狀大致上與插頭12前端52的尺寸和形狀對應(yīng)。外殼70也可具有適當?shù)奶卣?如鎖臂76)，使之可釋放地安裝于隔壁16上，該隔壁例如可以是一接線板或工作站出口(壁盒面板)。該閂扣裝置可以提供來自接線板前部的安裝座，以使所有準備工作都可在接線板前側(cè)進行，或者可以來自接線板后部的安裝座，以使所有準備工作都在接線板后側(cè)進行。插座纖維(在圖1和2中僅可看見其中的一個78)通過夾緊而固定到插座纖維夾頭72上，即采用一用于將纖維夾在夾頭72的第一端的夾板80。插座纖維的末端延伸進入形成于插座纖維夾頭72的第二端的突出部或指狀部82和84中形成的纖維對齊槽中。這些槽最好都是V形的，雖然它們可以被弄圓、即U形。纖維對齊槽的一個中段86是彎曲的以便將插座纖維通過略微彎曲纖維的彈性保持在槽中。也可以采用其它裝置，諸如圖9所示的纖維壓住形式而將纖維牢固地保持在槽中。纖維并沒有延伸到指狀部82和84的尖端部，而是離開頂端有足夠的一段距離，以便當連接器使用時可適當支撐插頭纖維。如果纖維對纖維接觸發(fā)生在非?？拷黇形槽的頂端(或者如果插頭插入太深)，插頭纖維就會彎出槽外并且離開頂端處上升，而使連接斷開。
插座14可以具有與插頭12中的纖維槽一樣多的帶纖維對齊槽的指狀部。指狀部82和84都制成為當插頭12完全插入插座14時可分別突出進入罩殼24的槽54和56。指狀部82和84相對插頭軸線，即，當它們直線在罩殼24中延伸時由任一根插頭纖維30或32形成的軸線，以一斜角(非零角)進入罩殼24。該角度較佳地約為42度，這可平衡與纖維端面接觸壓力、直接作用于V形槽中的纖維力、摩擦作用以及所需的公差帶(大角度可增加公差)有關(guān)的問題。由于插座纖維不是指向開口74的，所以不存光逸出損害使用者眼睛的危險。插座纖維夾頭72通過夾頭72第一端上的柱而樞轉(zhuǎn)地安裝到外殼70上，該夾頭可卡入形成于插座外殼70一端上形成的切口或鉤88中。采用形成于夾頭側(cè)面的突起或支柱，夾頭72可釋放地鎖定在適當位置，這些突起與插座外殼70中的孔89配合。也可采用插座纖維夾頭的另一種設(shè)計，其中夾頭模制成一個單件，該單件具有卡入其基部的斷開頂部或蓋板，該基部具有纖維定位槽。
插座14也可具有一翼板或門90，以使通過開口74進入的雜質(zhì)最少。所揭示的實施例采用了一個插座門，當插頭12插入插座14時，插座門與插頭門協(xié)作在關(guān)閉和打開狀態(tài)之間驅(qū)動插頭門58在關(guān)閉和打開狀態(tài)之間。特別是，插座門90具有兩個分別與插頭門58上的凸輪形表面96和98互相作用的凸輪形表面92和94。插座門90通過卡入插座外殼70的切口102中的柱100而沿一邊鉸接。諸如一彈簧或模塑到該構(gòu)件中的凸輪形連桿的裝置(未示)可用于使門90在關(guān)閉位置偏置。當插頭12插入插座14時，前端52和插頭門58推在插座門90上，并且使之上升和打開。然后傾斜的凸輪形表面94開始抵壓插頭門58上的凸輪形表面98，將門58推到側(cè)面以露出槽54和56。如果插頭12然后從插座14上移去，那么傾斜凸輪形表面92當插頭移去時同樣推壓凸輪形表面96，使插頭門58滑回其關(guān)閉位置。罩殼24具有槽或缺口104和106，當插頭在插座中時可容納凸輪形表面92和94，它們還起到進一步穩(wěn)定連接的作用。也可對插座14實施其它的門設(shè)計，諸如人工向外打開并且卡合關(guān)閉的門。
插座也可具有起到保持插頭的閂扣作用的一個門。在這種設(shè)計中(未示出)，插頭本體(罩殼)在其底部具有一開口區(qū)域。插座中的門是矩形的、彈簧性加載的板，并且具有一薄片(懸臂梁)，當門處于關(guān)閉位置時該薄片從其底部伸出。當插頭插入插座時，門從垂直向一水平位置轉(zhuǎn)動。一旦插頭完全插入，切口離開門頂邊。然后門彈回幾度并且接觸到座部的開口中的區(qū)域。這可使兩個構(gòu)件之間鎖定。通過在插頭上和門薄片部分上擠壓可使插頭移出。這使門返回到其水平位置并且使插頭向后滑出插座。薄片可形成為、當插頭移出時沒有足夠的摩擦來將指狀部保持在薄片上。這種結(jié)構(gòu)可提供一種簡單的插頭設(shè)計。
插座還可以修改為具有安裝在壁或隔壁上的兩個不同位置上的內(nèi)部閂扣，第一個位置它是完全操作狀態(tài)并且與壁齊平，第二個位置它是從壁略向外伸出。這可提供進入插座內(nèi)部的通道以便清潔。
插頭-插座閂扣機構(gòu)也可設(shè)計成防止當插頭光纜過度拉出時、如某人絆倒在光纜上時，插頭組件的斷開。這可通過一種幾何形狀的閂扣來實現(xiàn)，如果光纜上的拉力超出給定的拉力時，這種形狀可使插頭被拉出插座外。這使插頭從插座中離開而不是光纜被拉出插頭，由于從插座移出時插頭門的自動閉合，這一點更容易被接受。
也可提供一種插頭對插頭的互連，它可采用兩個沒有插座形式的插頭12，只是具有一連接機械以容納兩個插頭(與互連的套圈式光學(xué)連接器所用的連接套相似)。這種所想象的設(shè)計可以在兩個插頭纖維上采用一S形彎曲，并且一纖維柱位于連接機構(gòu)中，形成回路，這樣其末端都適于貼緊插頭纖維的各端部。
連接器10的所有零件(除了插頭套38之外)可以由任何耐用材料制成，較佳地采用如聚碳酸酯、VALOX(由General Electric出售的聚酯烯)、或者RADEL(由Amoco出售的聚芳基砜)的可注模制造的聚合物制成。材料可包括導(dǎo)電填充物以使零件具有半導(dǎo)電性從而使可能引起纖維端部污染的摩擦起電電荷最少。套38較佳地由低模數(shù)共聚多酯彈性體制成，諸如從明尼蘇達州Winona的RTP購得的，材料號為1559X67420B。
連接器10的組裝和安裝是簡單易懂的。插頭12一般都是在工廠中裝配成的，雖然在現(xiàn)場它是極易裝配的。就此，本文所用的“預(yù)-端接”一詞表示纖維安裝在插頭12或插座14中，而不論這種安裝發(fā)生在工廠中、在現(xiàn)場或是其它場所。也可理解，插頭12或插座14可安裝在一跨接光纜或插接軟線上，并且光纖的另一端采用任何種類的光學(xué)連接器。當暴露于室內(nèi)環(huán)境中時，推薦采用壽命較長的纖維，如從3M公司購得的高強度纖維。(3M-本發(fā)明的受讓者)那些纖維具有一傳統(tǒng)的芯子和由一種新穎的三層構(gòu)造包圍的包層，如美國專利第5，318，504號討論的。本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員可以認識到，本發(fā)明的連接器可適當分散的光纖或多纖維帶，以及單?；蚨嗄＠w維。
應(yīng)該對準備預(yù)端接在插頭12或插座14上的纖維進行剝離、切開和清潔。如果纖維成一帶形，它是光纜中一組包扎帶的一部分，那么必須首先將光纜外套的一部分割掉，以便露出帶子。大多數(shù)光纜具有若干保護層，而每一層都必須去掉，以便接近纖維帶。必須用類似的步驟去掉具有單根分散纖維的光纜的保護層。在纖維從起保護作用的光纜外套中卸下后，將它們剝離。然后，準備對剝離的纖維進行切開，而這可以利用若干種可從市場上得到的纖維切開器中的任一種、諸如美國專利第5，024，363號所述的一種來實現(xiàn)。以便將纖維放在插頭12上的切開長度是離開纖維夾具18的距離，在較佳實施例中大約是23mm。為了將纖維固定在插座14上，切開的長度是離開纖維夾具72的距離，在較佳實施例中大約是15mm。應(yīng)該利用不起毛的布將任何碎屑從纖維上清除掉。在將纖維從切開器上卸下前，操作者可檢查纖維，以確定所有纖維上的端面是合適的，即，它們是光滑切開的，沒有尖端。第5，210，647號美國專利公開的纖維觀察器可用于這個目的。一旦操作者滿意地觀察到每根纖維具有一可接受的端面，可將纖維從切開器上卸下。在較佳實施例中，纖維端面是平的，帶有斜削的或成傾斜的外周(或至少部分成傾斜)，以獲得與這樣一種纖維端部輪廓有關(guān)的有益效果，如美國專利申請第08／122，755號所詳細討論的。纖維的端面也可以成圓角(一般是球形的) 。此外，可對這些纖維有選擇地提供不對稱處理，例如切開，以便給予一個有角度的端面，如第5，048，908號美國專利所述的。如果這樣，為了將插入損耗和反射減至最低程度，纖維應(yīng)該這樣插入，使(即在插頭12上的)一組纖維的有角度的端面的方向與(即在插座14上的)另一組纖維的有角度的端面的方向互補。對于插頭纖維來說，纖維的準備可在光纜穿過罩38之后進行。
插頭12的最后組裝包括將纖維夾在夾具18的V形槽里和將罩蓋24扣接在夾具18上這些簡單的步驟?？墒褂靡唤M裝夾具，以便將罩蓋24引導(dǎo)到插頭纖維夾具上，從而在纖維插入罩蓋時避免損壞它們。插頭纖維的端部應(yīng)該在距罩蓋端部大約0．5mm處終止。插座14的完成也很簡單。利用夾板80將插座纖維夾在纖維夾頭72上，而插座纖維的端部在距指狀部82和84末端約15mm處的纖維對齊凹槽里終止。在將插座纖維固定在纖維夾具里后可將它們分開。利用V形槽可將這些纖維組裝在夾頭里，從而將纖維夾頭從分開器里取出，如果在一個或兩個零件上提供配合和引導(dǎo)特性的話，從而避免纖維末端受到污染。也可使用一種下沖工具，以簡化組裝。通過先將樞軸柱推入切口88、然后將短軸扣接在孔89上可將纖維夾頭72安裝在殼體70上。在將纖維安放在V形槽里和將夾頭安裝在插座里的過程中，還應(yīng)該仔細注意不要污染纖維末端。
連接器10的安裝同樣是簡單的。利用傳統(tǒng)的裝置、諸如鎖閂臂76(也可在殼體70中模制其它的結(jié)構(gòu)，以便客戶安裝)可將插座14有選擇地安裝在任何所需的表面上。若干插座也可安裝在單個模塊上，并且它們可以設(shè)計成前面或反面承載，或從側(cè)向滑動。在插座14安裝好之后，通過簡單地將插頭12插入開口74就可完成連接。利用鎖閂40可從插座14上取下插頭12。
圖1和2顯示插頭完全插入。當插頭12插入時，象上面所述的那樣門90打開并象凸輪那樣帶動門58打開，容許指狀部82和84分別進入縫槽54和56。插頭纖維30和32與纖維夾頭72里的纖維對齊凹槽接觸并滑動，直至它們的端面相抵在插座纖維的各端面，然后，當插頭完全插入時，它們開始彎曲。插頭纖維可經(jīng)受S形的彎曲。作用在纖維對纖維分界面上的所有力來自彎曲的纖維30和32的彈性(彈性變形)，纖維在端面之間維持一連續(xù)的壓力負載。較佳的是將連接器10設(shè)計成可使纖維維持0．3”(7．6mm)的最小彎曲半徑。
連接器10的各種零件的尺寸可根據(jù)所需的用途進行改變。下列大致尺寸被認為是示范性的。插頭12具有57mm的全長，12mm的寬度，和8mm的厚度，而插頭纖維夾頭18提供13mm長的夾緊凹槽。插頭罩蓋24延伸超出夾頭18約25mm，并提供一長24mm、寬10mm和高6mm的內(nèi)部空間。插座14的開口74尺寸為12mm×10mm。它的整個高度和深度是38mm和36mm。插座纖維夾頭72長20mm(從纖維被夾的端部到指狀部82和84的末端)，寬12mm和厚1．5mm。在指狀部82和84里的纖維對齊凹槽長11．5mm，并具有2mm的最大深度，這適于容納最常用的光纖。V形槽的內(nèi)部角度不應(yīng)該太窄，這是因為這可能造成纖維的過度摩擦，但也不應(yīng)該太寬，這是由于因為這將不能維持對纖維的適當引導(dǎo)。一個90°的內(nèi)角被認為是一個較好的折衷。
本發(fā)明不僅限于用于纖維對纖維互連的連接器，而且包括用于端接一光纖的連接器，諸如連接到一有源光學(xué)裝置上。圖6示出了用于與一有源裝置一起使用的終端定位器110。該定位器110主要用于替代插座纖維夾頭72，并且具有一基部112和一與指狀部82、84類似的突出部或指狀部114。指狀部114具有一纖維對齊槽116以容納一根插頭纖維，該纖維末端面將停留在纖維止擋件或表面118上，如圖7所示的。制成表面118的材料通常是透明的(即可透過光纖中傳遞的光的波長)，而使有源光學(xué)裝置放在基部112的另一側(cè)，從而光信號可穿過該材料；該材料可涂覆或者制成對光信號起作用，諸如控制其亮度或者使之偏振。形成于基部112上的柱120可用于使定位器110對齊并安裝到有源裝置基部上，例如一印刷電路板(PCB)上。定位器110較佳地具有一由透明的、可注塑成形的聚合物、如ULTEM(從General Electric公司購得的聚醚二酰亞胺)構(gòu)成的整體結(jié)構(gòu)，并且還可包括一形成于相對表面118上的透鏡122以使來自／到達纖維的光聚焦。有源光學(xué)裝置和支撐結(jié)構(gòu)都起出本發(fā)明范圍，但例如可包括光電傳感器或激光二極管。也可采用其它的無源光學(xué)裝置(分光鏡、在套圈中的短線纖維等)，它們可將光指向有源裝置或者使來自有源裝置的光定向，并且可采用不同幾何形狀的端接定位器以使光指向或聚集到一特定位置，包括使用全內(nèi)反射(TIR)的幾何形狀。將來自一裸纖維的光連接到一光檢測器、或者將來自光源的光連接到纖維中的采用本發(fā)明的TIR方法具有多個優(yōu)點。一是纖維的位置是由纖維止擋件決定，而使插頭纖維在相同位置可反復(fù)定位。纖維端的位置因而由模制零件上的公差和有源元件、例如光檢測器或光源的位置精度預(yù)先決定，因而這可避免對有源光學(xué)對齊的要求。另一個優(yōu)點是與纖維S彎曲的連接時，可減少無線電收發(fā)機組件的總體高度。在連接器中也可采用一S彎曲，以用于兩根平行但不共軸線的纖維。最后，無線電收發(fā)機的電子設(shè)備可安裝于一與插入連接器處于同一平面的板上。
在有源裝置終端中也可采一纖維柱，該柱(未示出)固定于一象插座夾頭72的夾頭中。
除了提供快速而方便的連接和脫接之外，連接器10具有若干其它優(yōu)點。如前所述，它可在現(xiàn)場以及在工廠中方便地進行預(yù)端接。即使在插頭或插座中的纖維未端接在所需的精確位置，在完成的連接中仍然是完全的纖維對纖維接觸，這是因為彎曲纖維的彈性應(yīng)力提供了一有源貼緊力，換言之，一對纖維的相對位置中的誤差通過插頭纖維中的松弛而減輕。插頭12由于這種偏置本身也是耐拉的。由于V形槽36起到對齊纖維的作用，并且纖維都向槽頂尖偏置，所以在給定的一對纖維的橫向位置中誤差也不是關(guān)鍵的。纖維對齊槽的表面光潔程度應(yīng)該是光滑的并且槽角度是輪廓分明的；采用標準注塑技術(shù)可方便地制成此光潔度。V形槽較佳地具有一不超過0．001″半徑的銳度。較佳地采用一種硬材料制造V形基底以耐磨損，而且具有低摩擦系數(shù)以使纖維在槽中滑動時纖維上的摩擦力最小。同樣，由于插座纖維相對插頭軸線以一斜角直到90°進入外殼70，所以為了安裝它要求的深度非常小，而且，安裝方法與RJ45插座一致。最后，部件數(shù)量減少以及所述零件都可注塑成形而使連接器價格非常低。
參見圖8和9，這些圖示出了可與本發(fā)明連用的用于清潔各種光纖頂部的工具。圖8示出了用于清潔插頭12中纖維頂部的工具130。工具130一可握在手里的本體132，在本體130上有一用來接納插頭12的開口134。工具130還有一可樞轉(zhuǎn)地安裝在本體130的部分138處的驅(qū)動件或杠桿136。在圖8中，顯示杠桿136在驅(qū)動位置上，在該位置，一推桿或突出部140進入在插頭罩蓋頂部的孔或縫槽142，與插頭纖維接觸，通過縫槽54和56將它們推出罩蓋。在非驅(qū)動位置，杠桿136擺動離開開口134并收回推桿140，由此可使插頭12進入工具130而不受推桿的干擾。杠桿136較佳的是例如在一彈簧的作用下朝向非驅(qū)動位置偏置。
開口134和杠桿136是這樣安排的，當推桿被推入罩蓋縫槽時，插頭纖維被迫使依靠在一條膠帶146的粘膠側(cè)144上。從安裝在工具本體132里的膠帶輥148上剝下膠帶146。提供兩滾子150和152，以便膠帶向前移動，從而使新鮮的粘膠表面面對纖維末端。為方便使用，可讓膠帶146在另一滾筒154周圍繞過，該滾筒形成一個與棘爪156嚙合的棘輪。棘爪156安裝在另一把柄或樞轉(zhuǎn)杠桿158上，而把柄158在160安裝在工具本體上。這樣，通過推擠把柄158并握住工具，使用者可向前移動膠帶并清潔插頭纖維。通過例如一彈簧可將把柄158壓向最外側(cè)位置。
圖9顯示了用來清潔在一改進的插座14’里的纖維末端的工具162。工具162的形狀使人想起插頭12，因此它適合于以類似的方式插入插座14’。插座14’總的與插座14相同，除了某些特征被設(shè)計成可抬高插座纖維，以便它們離開V形槽進行清潔。這些特征包括一纖維壓板或保持器164和傾斜桿166。纖維保持器164在部位168處可樞轉(zhuǎn)地安裝在纖維夾頭上，并包括一位于保持器臂172一端上的塊或墊170，它可將纖維推入V形槽里并讓它們適當?shù)囟询B在里面。墊170可模制在纖維壓板上。在保持器臂172的另一端上形成有一凸臺或按鈕174，如圖9所示，當保持器臂172處于驅(qū)動位置時，它推頂著插座纖維。凸臺174對纖維的推頂使纖維偏移到V形槽外面。較佳的是例如通過一彈簧176將纖維保持器164偏置向非驅(qū)動位置，即推動墊170頂著纖維，使它們保持在V形槽里。
工具162包括一本體178，它類似工具130，也內(nèi)裝有一膠帶182的供應(yīng)軸180。滾筒184和186用來確定膠帶182的位置，這樣，其膠粘表面就能向前移動并清潔纖維末端。當工具162進入插座14’時，通過傾斜桿166使纖維偏移，而傾斜桿包括一起固定在另一樞轉(zhuǎn)點192上的兩斜臂188和190。當工具插入插座時，一形成于工具162前端的凸塊或致動凸緣194推頂斜臂188。這使傾斜臂190轉(zhuǎn)動并推頂安裝在纖維保持器164上的掣子或指狀件196。斜臂190和指狀件196之間的用力接觸使纖維保持器164繞點168樞轉(zhuǎn)，由此推動凸臺174推抵纖維，使它們偏移離開V形槽。工具里的膠帶182可卷繞在另一卷軸198上或用類似于圖6所示的、用于工具130的方式離開工具本體178?？蓪⒁恍】潭缺P或扭桿安裝到卷軸198上，它們在本體178外延伸，以便使用者向前移動膠帶。
雖然已參考具體的實施例描述了本發(fā)明，但這種描述不意味著以限制的意義來解釋。所公開的實施例的各種修改、以及本發(fā)明的其它實施例在參考本發(fā)明的說明的情況下對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來講是顯而易見的。例如，雖然圖中所連接是兩對纖維，但連接器10實際上可容納任何數(shù)量的纖維(或者僅一對纖維)。因此，可以預(yù)計，在不脫離如所附的權(quán)利要求書所規(guī)定的本發(fā)明的基本精神或范圍的情況下可以進行這種改變。
權(quán)利要求
1．一種用于端接或互連一根光纖的插頭，包括用于固定地保持纖維端部的裝置；一安裝到所述纖維保持裝置上的細長的、空心插頭體，這樣纖維端部基本上平行于所述插頭體軸線地伸入所述插頭體內(nèi)部，所述內(nèi)部具有足夠空間允許纖維端部在所述內(nèi)部彎曲，并且所述插頭體具有至少一個開口，以便相對所述插頭體軸線成一斜角地接近纖維端部。
2．如權(quán)利要求1所述的插頭，其特征在于，還包括位于所述插頭體的所述內(nèi)部的裝置以限制纖維端部的歪曲。
3．如權(quán)利要求1所述的插頭，其特征在于，所述接近口包括一位于所述插頭體前端的槽，還包括安裝于所述插頭體的門構(gòu)件，所述門構(gòu)件可以在所述門構(gòu)件蓋住所述槽的關(guān)閉位置和所述槽未被所述門構(gòu)件擋住的打開位置之間移動。
4．如權(quán)利要求1所述的插頭，其特征在于，所述插頭體是機械偏振的。
5．如權(quán)利要求1所述的插頭，其特征在于，所述纖維保持裝置包括具有一沿著向纖維端部方向延伸的平臺件的第一塊體，所述平臺件具有直立柱，可限制纖維末端的歪曲；以及靠近所述第一塊體的第二塊體，所述第一和第二塊體的至少一個在一相鄰表面上有一纖維容納槽。
6．如權(quán)利要求3所述的插頭，其特征在于，所述門構(gòu)件在側(cè)向滑過所述插頭體的所述前端。
7．如權(quán)利要求5所述的插頭，其特征在于，所述平臺件又連接閂扣裝置，用于可釋放地將所述插頭體固定到一插座上。
8．如權(quán)利要求6所述的插頭，其特征在于，所述門構(gòu)件具有一當插頭插在一插座中時用于側(cè)向推動所述門構(gòu)件的凸輪形表面。
9．一種光纖端接，包括具有固定一裸光纖末端的插頭纖維夾頭的插頭，以及一具有第一和第二端的細長、空心插頭體，所述第一端是開口的并且安裝到所述插頭纖維夾頭上，并且所述纖維的所述端部基本上平行于所述插頭體的軸線伸入所述插頭體內(nèi)部，所述內(nèi)部具有足夠的空間允許所述纖維的所述末端在所述內(nèi)部彎曲，并且所述第二端具有一槽以提供進入所述纖維的所述端部的通道；一具有一開口的插座，其開口的尺寸可容納所述插頭體的所述第二端，所述插座還具有用于進入所述插頭體中的所述槽的一突起部，所述突起部其中具有一纖維對齊槽，當所述插頭體插在所述插座中時可容納所述纖維的所述端部；以及用于將所述插頭體可釋放地固定于所述插座中的閂扣裝置。
10．如權(quán)利要求9所述的光纖端接，其特征在于，還包括用于將所述插頭體以從所述插座開口的退出方向偏置的裝置。
11．如權(quán)利要求9所述的光纖端接，其特征在于，還包括用于當預(yù)定張力置于所述插頭纖維上時釋放所述閂扣裝置的裝置。
12．如權(quán)利要求9所述的光纖端接，其特征在于，還包括一安裝于所述插頭體上的門構(gòu)件，該門構(gòu)件可在所述門構(gòu)件蓋住所述槽的關(guān)閉位置和所述槽未被門構(gòu)件擋住的打開位置之間移動。
13．如權(quán)利要求9所述的光纖端接，其特征在于，所述插座還具有一插座纖維夾頭，以固定另一光纖的裸露端部，該光纖的端面位于所述纖維對齊槽的中段。
14．如權(quán)利要求9所述的光纖端接，其特征在于，所述插頭纖維夾頭包括具有一朝纖維端部方向延伸的平臺件的第一塊體，所述平臺件具有直立柱，可限制纖維末端的歪曲；以及靠近所述第一塊體的第二塊體，所述第一和第二塊體中的至少一個在一相鄰表面上有一纖維容納槽。
15．如權(quán)利要求12所述的光纖端接，其特征在于，所述門構(gòu)件側(cè)向滑過所述插頭體的所述第二端；所述門構(gòu)件具有一用于側(cè)向推動所述門構(gòu)件的凸輪形表面；以及所述插座具有一對應(yīng)凸輪形表面的門構(gòu)件，用于當所述插頭體插在所述插座中時壓在所述插頭門構(gòu)件的所述凸輪形表面上。
16．如權(quán)利要求13所述的光纖端接，其特征在于，還包括用于將所述插座纖維固定地保持在所述纖維對齊槽的頂尖部中的纖維壓下裝置。
17．一種光纖連接器，包括一插頭，包括一固定一光纖的裸露端部的插頭纖維夾頭；一具有第一和第二端的細長、空心插頭罩殼，所述第一端是開口的并且安裝到所述插頭纖維夾頭上，并且所述纖維的所述端部基本上平行于所述插頭罩殼的軸線伸入所述插頭罩殼的內(nèi)部，所述內(nèi)部具有足夠的空間允許所述纖維的所述末端在所述內(nèi)部彎曲，并且所述第二端具有一槽以提供進入所述纖維的所述端部的通道；一插座，包括一具有一開口的插座外殼，該開口的尺寸可容納所述插頭罩殼的所述第二端，所述插頭罩殼還具有用于將所述插頭罩殼可釋放地固定于所述插座外殼中的裝置，一固定另一光纖的裸露端部的插座纖維夾頭，所述插座纖維夾頭具有用于以相對所述插頭罩殼軸線成一斜角進入所述插頭罩殼中的所述槽中的突起部，所述突起部其中有一纖維對齊槽，當所述插頭罩殼插在所述插座中時，用于容納所述插頭纖維的所述端部，所述插座纖維的端面位于所述纖維對齊槽的中段；以及用于將所述插座外殼可釋放地安裝于一支撐表面上的裝置；從而當所述插頭從所述插座中移出時，所述插頭纖維基本上直線地在所述插頭罩殼中延伸，但足夠長，這樣當所述插頭完全插在所述插座中時，所述插頭纖維彎曲以在所述插座纖維的所述端面上保持一連續(xù)的擠壓負荷。
18．如權(quán)利要求17所述的光纖連接器，其特征在于，所述插頭還包括一可滑動地安裝于所述插頭罩殼的所述第二端上的插頭門，并具有所述插頭門蓋住所述槽的關(guān)閉位置和所述槽未被所述插頭門擋住的打開位置；以及所述插座還包括鉸接地安裝到所述開口處的所述插座上的一插座門，并具有當所述插頭罩殼的所述第二端插入所述插座外殼時，用于將所述插頭門推到所述打開位置的裝置。
19．一種光纖連接器，包括一插頭，包括一固定一光纖的一端部的插頭纖維夾頭；一連接于所述插頭纖維夾頭的細長、空心插頭罩殼，并且所述纖維的所述端部伸入所述插頭罩殼的內(nèi)部，所述插頭罩殼具有一帶一槽的前端以提供進入所述纖維的所述端部的通道；一滑動地安裝到所述插頭罩殼上的插頭門，并具有所述插頭門蓋住所述槽的關(guān)閉位置和所述槽未被所述插頭門擋住的打開位置；以及一插座包括一具有一可容納所述插頭罩殼的所述第二端的開口的插座外殼；具有用于進入所述插頭罩殼中的所述槽中的一個突起部的插座，所述突起部具有位于其中的纖維對齊槽，當所述插頭罩殼插在所述插座中時，可容納所述插頭纖維的所述端部；以及鉸接地安裝到所述開口處的所述插座外殼上的插座門，并具有當所述插頭罩殼的所述第二端插入所述插座外殼時，用于將所述插頭門推到所述開口位置的裝置。
20．如權(quán)利要求19所述的光纖連接器，其特征在于，所述插頭門側(cè)向滑過所述插頭體的所述端部；所述插頭門具有用于側(cè)向推動所述插頭門的凸輪形表面；以及所述插座門具有用于當所述插頭體插在所述插座中時推壓所述插頭門的所述凸輪形表面的對應(yīng)凸輪形表面。
全文摘要
一種光纖連接器,包括一插頭和一插座,采用由插頭纖維彎曲所提供的彈力而在纖維對齊槽中的纖維接合處上保持一連續(xù)的擠壓力。插頭具有一用于固定插頭纖維的夾頭,以及一卡到夾頭上的罩殼,并且插頭纖維在罩殼內(nèi)大體上直線延伸。罩殼具有一提供進入插頭纖維端部的通道,以及有選擇地蓋住槽的滑門。插座包括一外殼和另一纖維夾頭用于固定插座纖維,并且一突起部或指狀部安裝到插座纖維夾頭上,該突起部具有纖維對齊槽。指狀部在插座外殼中定向為,當插頭插入插座時,指狀部相對插頭軸線成一斜角地伸過罩殼中的槽。在這種情況下,當插頭插入時,插頭纖維的端部滑入指狀部中的纖維對齊槽,并且與插座纖維的端面接觸。連續(xù)的插入造成插頭纖維的彎曲以獲得擠壓負荷。插頭門可具有凸輪形表面,它們可由插座門上的對應(yīng)表面驅(qū)動。連接器可用于同時互連多對纖維,或?qū)⒁桓w維端接到一有源光學(xué)裝置上。
文檔編號G02B6/42GK1205777SQ96199253
公開日1999年1月20日 申請日期1996年12月23日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月22日
發(fā)明者巴巴拉·L·比勒爾, 維克多·J·博雷, 多納德·G·杜斯, 高登·D·漢森, 斯考特·A·伊格爾, 尼古拉斯·A·李 申請人:美國3M公司