专利名称：小形状因数的可现场安装的连接器的制作方法
技术领域：
本发明主要涉及一种可现场安装的连接器，更具体地说，涉及一种小形状因数、可现场安装的连接器。
背景技术：
光纤连接器是几乎所有光纤通信系统中一种基本的连接器。例如，这种连接器可用于将多段光纤连接成更长的长度，以将光纤连接到诸如辐射源、监测器、中继器这样的有源设备上，也可以将光纤连接到诸如开关和衰减器这样的无源设备上。光纤连接器的主要功能就是通过固定光纤末端而将光纤光耦合于配套的设备(比如，其它光纤，有源设备或者无源设备)，从而使光纤的芯部轴向对齐于配套设备的光学路径。
为了实现光耦合以及最小化菲涅耳损失，通常使光纤末端配合于磨光套管中。磨光的套管组件可以按受控的设定值很容易地进行制备，其中需要使用精确的设备和熟练的技术人员进行切割光纤、在套管中端接光纤并且磨光套管和光纤以达到精确的公差。然而，人们需要在这种设备和人员都不具备的现场对连接器进行安装。在这些情况下，希望在现场省略磨光套管/光纤的步骤，取而代之的是在连接器内端接光纤，该连接器具有在套管内端接和磨光的光纤轴端。在连接器中，端接光纤光耦合于光纤轴端，通常使用折射率匹配的凝胶体改善它们之间的光耦合。端接光纤通过夹紧机构以固定其与光纤轴端紧密接触，该夹紧机构向端接光纤施加径向力以将其固定到连接器上。有利的是，该夹紧机构在现场端接中不需使用环氧树脂和硬化箱，因此有利于现场组装简单地进行。这种具有夹紧组件的可现场安装的连接器在这里也被称作“卷曲式”连接器。
由于受空间限制，近年来连接器密度方面的趋势倾向于使用小形状因数连接器。在这里用到的“小形状因数”(small form factor)指的是小型化连接器，其中安置两条或者多条光学传输线所需的空间不会大于标准单一SC型连接器所占用的空间。小形状因数连接器的例子包括朗讯技术公司(LucentTechnologies)的LC型连接器，日本电报电话公共公司(NTT)的MU型连接器和MPO型连接器，ADC通信公司(ADC Telecommunications)的LX5连接器，以及Tyco电子公司(Tyco Electronics)的MTRJ和MPX型连接器。
然而，目前的可现场安装的光纤光连接器都倾向于体积较大的连接器，诸如工业标准的SC和ST型连接器。目前的小形状因数可现场安装的连接器都由于受结构影响而限制了功能。例如，美国专利No.4,923,274公开了一种可现场安装的连接器设计方案，其中拼接组件内一些部件的相对旋转会导致一个部件进行向下凸块运动，并且夹紧到光纤上以保持其固定于连接器内。这种拼接装备虽然有效地对光纤进行固定，但是会占有很大的空间，这使得其应用于小形状因数连接器中仍然是有问题的。具体地说，在连接器中拼接装置周围没有足够的空间使弹性装置将套管偏置向前。实际上，申请人都没有意识到任何可现场安装的、小形状因数的连接器可使用装载弹性件的套管。这种现有技术中的小形状因数、可现场安装的连接器都仅可与互补的装载弹性件连接器或者装置可靠地相配合。它们不适合与诸如光传输接收机的固定接口的、没有装载弹性件的装置相配合。
因此，人们需要一种具有偏置向前套管的小形状因数、可现场安装的连接器。与同类其它连接器相比，本发明满足了这种需求。
发明内容
本发明通过使用一种节省空间的夹紧组件和与宽敞的连接器外壳相连的弹性元件提供了一种装载弹性件(spring-loaded)的、小形状因数的、可现场安装的连接器。具体地说，在优选实施例中，使用了一种独特的夹紧组件，与现有技术中通常使用的夹紧组件相比这种夹紧组件使用了更少的锥形表面和移动部件。通过使用较少的移动部件，这种夹紧组件更加有效并且使得自己更加小型化。该夹紧组件最好与一种高效的弹性元件设计共同使用，这种弹簧元件通过沿着连接器轴向对齐而不是径向对齐的弹性材料实现其弹力特性。这就减小了弹性件的径向尺寸。这种独特的夹紧组件和“轴向”弹性元件的结合在连接器外壳内提供了一种紧密的“装载弹性件”的装置。该连接器外壳从其本身来讲通过使用整体构型而设计成具有较大空间，从而可以避免现有技术中使用的占用空间的两件式和伸缩式设计。结果得到具有小形状因数并且提供装载弹性件套管的紧密的可现场安装的连接器。
在一优选实施例中，小形状因数、可现场安装的光连接器包含(a)具有前后定向的小形状因数连接器外壳；(b)设置于连接器外壳中的套管；(c)设置于连接器外壳中套管后部并且适于容纳和固定端接光纤的夹紧组件；(d)设置于连接器外壳中的弹性元件；(e)设置于连接器外壳后端的后体，并且构造成提供一止动件，弹性元件可压靠在该止动件上从而使套管和夹紧组件向前偏置。
图1a和1b分别示出了具有本发明所述的夹紧组件的LC型连接器的分解图和透视图。
图2a和2b示出了图1a和1b所示的夹紧组件的外壳的透视图和轴向截面图。
图3a和3b示出了图1a和1b所示的夹紧组件的平台的透视图和轴向截面图。
图4a和4b示出了图1a和1b所示的夹紧组件的第一个凸块件的透视图和轴向截面图。
图5a至5c示出了图1a和1b所示的夹紧组件的第二个凸块件的透视图和轴向水平及垂直方向的截面图。
图6a和6b示出了图1a和1b所示的夹紧组件的致动器的透视图和轴向截面图。
图7示出了从平台向上延伸以推动第一个凸块件向上的弹性装置侧面部分的示意图。
图8a示出了图1b所示的LC型连接器的轴向截面图，该连接器已完整地组装并且处于预致动的位置。
图8b示出了图8a的夹紧组件的详细部分。
图9示出了在致动后状态中图8a所示夹紧组件的详细剖面。
图10示出了现有技术中包含两部分连接器外壳的LC型连接器。
具体实施例方式
参照图1a，示出了包含本发明的夹紧组件11的LC型连接器10的优选实施例的分解图。在这里参照顶部/底部和前面/后面的方向描述连接器10和夹紧组件11。应该理解，所作的参照方向是为了解释以及描述给定连接器中部件的相对位置的。因此应该理解，这种方向并不是绝对定位，在不改变连接器的组件的相对位置的条件下可在空间上进行旋转、倒置或者更改连接器的位置。另外，连接器10至少具有一个光学轴17。光学轴17与连接器的轴是相对应的，沿着该轴光线可以在端接连接器上传播。应该理解，如果连接器用于连接多于一个的光纤，那么连接器可能具有多于一个的光学轴。然而，简单起见，本发明所述的连接器在这里只参照一个单一的光学轴进行描述。
在这里既描述了本发明所述的连接器10的预致动状态和致动后状态。在预致动状态下，夹紧组件还没有进行致动，所以端接光纤(未展示)还没有固定到连接器。在致动后状态下，夹紧组件已进行致动从而使连接器固定于端接光纤。在这里用到的“光纤”或者“端接光纤”指的都是被插入到连接器后部并且固定到连接器的光纤。如下面所讨论的那样，该光纤可被夹紧于连接器10中，从而使其端部表面处于套管的端部表面中，或者，更优选的情况是，该光纤被夹紧从而使其端部表面邻接光纤轴端(stub)，该轴端依次具有位于套管中的端部表面。
参照图1a，图中公开了小形状因数LC型连接器10。具体地说，连接器10包含了连接器外壳12和套管13，当组装在一起时，套管就可以从连接器外壳的前部伸出，如图1b中所示。在该特定实施例中，套管包含了光纤轴端14，该轴端从套管向后延伸并且进入到套管13后面的夹紧组件11中。相结合的套管13和夹紧组件11可通过弹性件15相对于连接器外壳12向前推动。后体16设置在连接器外壳12的后端并且构造成一止动件(backstop)，弹性件15可压在该止动件上从而向前偏置套管13和夹紧组件11。这些部件中的每个都在下文做更详细的论述。
连接器外壳12连接器外壳12最好是单件构造而不是通常的两件嵌入式构造，这种嵌入式构造用于工厂端接的环氧树脂型连接器，如LC型连接器标准，TIA-604-10 FOCIS 10中所规定的。例如，图10中用分解图示出了现有技术中的LC型连接器，该连接器具有前部连接器外壳1012a和后部连接器外壳1012b。(这种工厂端接的环氧树脂设计也包含护套1020，用来引导粘合剂远离套管组件1013和弹性装置1015。)由于后部连接器外壳1012b的窄部1002压缩进入前部连接器外壳1012a的后部1003，所以在连接器外壳组合中的内部空间必然减少。优选实施例的单件设计避免了连接器外壳的这些“层”，因此在夹紧组件11和弹簧件15的小交叉部分内提供了额外的空间。
用于保持组装连接器进入配合插座的可释放锁闩17整体构成于连接器外壳12。也可设置与连接器外壳整体形成的第二锁闩18，从而使其被手指按压下时，依次致动所述可释放锁闩并且提供反阻碍(anti-snagging)的作用。
优选情况下，单件连接器外壳是由热塑性材料整体模制的，具有整体的单一可释放锁闩17或者同时具有整体的可释放锁闩17和第二锁闩18。热塑性材料可以是诸如PES、PEI、PBT或者LCP等。
套管13所示的套管13包含轴端光纤14，该光纤使用诸如环氧树脂的传统粘合剂来固定套管13。光纤14的端部表面14a位于套管13的前表面13a上。在受控环境中光纤轴端最好在套管中附着并磨光，在该环境中需要使用精确的磨光设备和技术人员。虽然所示光纤轴端从套管的后面延伸以耦合夹紧组件中的端接光纤，但是也可使用更短的、不从套管后面突出的光纤轴端。在这种构型里，光纤轴端将在套管13中与从夹紧组件向前延伸的端接光纤进行光耦合。在另一优选实施例中，没有使用上述光纤轴端。而且，如果本发明所述的夹紧组件用于拼接应用中，那么配合光纤而不是光纤轴端将在夹紧组件11中接触到端接光纤。
弹性件15在一优先实施例中，弹性件15是一板簧(leaf spring)。换句话说，该弹性件没有使用径向延伸的弹性材料，而是相对于连接器轴向定向的。在一更加优选的实施例中，板簧是由缠绕在边缘上以减小弹簧外围直径的矩形线形成的弹簧。弹簧材料可以使用任何有弹性的材料，包括琴用钢丝或者不锈钢。
后体16后体16在连接器外壳中保持夹紧组件和偏置弹簧，并且提供一表面，偏置弹簧的一端位于相对于连接器外壳上固定的位置以压住该表面。另外，后体还设置了锚点，用于在加强的光纤电缆上端接强力部件。后体还借助后体外表面和形成在连接器外壳后部的空腔的内部表面之间的干涉配合而附着于连接器外壳上。与连接器壳体相干涉的后体外部表面上的倒钩或者压花纹进一步增强了后体对连接器外壳的固定。
对后体16进行热或者超声波加热可用于局部地融化连接器外壳的与后体接触的材料从而进一步增强保持力。
夹紧组件11夹紧组件11设置于套管后面。夹紧组件用来将端接光纤固定到连接器，从而使光纤在一般力作用下不会被从连接器中拉出。为了实现这个目的，夹紧组件向光纤施加了一径向力以增加光纤和连接器之间的摩擦力。在一优选实施例中，夹紧组件夹紧端接光纤，从而使光纤在套管13中已被预先中断和磨光的轴端光纤进行光耦合。可选择地，夹紧组件将端接光纤夹紧到连接器，从而使其端部位于套管13的前部表面13a上(即，没有使用光纤轴端)。
夹紧组件11包含外壳20和设置于外壳20上的平台30，该平台在径向和轴向上被固定在外壳中。平台30沿着光轴17限定了光纤容纳通道34，从而容纳至少一个光纤。光纤容纳通道34的至少一部分可从顶部进及到。夹紧组件11也包含第一和第二凸块件40、50(cam member)。第一个凸块件40具有第一凸块表面41，并且设置在外壳20中而在其下方紧邻光纤容纳通道34。第一凸块件40在外壳20内是径向可致动。第二凸块件50最好为轴套50a，设置于外壳20中，并且可在其中轴向滑动。第二凸块件50具有邻近第一凸块表面41的第二凸块表面51，并构造成通过第二凸块件50相对于第一凸块件40向前移动，那么由于第一和第二凸块表面41和51之间的凸块作用，第一凸块件40会被向下推动。夹紧组件也包含致动器60，其可滑动地位于外壳20中并且邻近于第二凸块件50后面。致动器60构造成当向前移动时，可以使第二凸块件50相对第一凸块件40向前移动。这些组件的每个都会在下面有更详细的介绍。
如图1a中所示，夹紧组件11的外壳20最好是具有毛细管状的基底20a，该基底适于在其前端部容纳套管。参照图2a和2b，图1a中的毛细管状的基底20a是分别以透视图和轴向截面图示出的。与连接器共同使用时，毛细管状基底具有顶/底和前/后方向，该毛细管状基底的前面位于页面的左边以及其顶部位于页面的上面。
毛细管状基底20a的作用是提供整合的壳体，该壳体沿着光学轴17使用夹紧组件保持并对齐套管。毛细管状基底具有限定第一腔23的前端21和限定第二腔24的后端22。将第一和第二腔分开的是中间部分25，该中间部分具有前表面25a和后表面25b以及在第一和第二腔23、24之间的通道26。该通道26允许光纤沿着光学轴17穿过。
第一腔23构造成容纳套管。因此，第一腔23具有径向横截面形状，该形状与预定套管的类似。例如，该腔可使用例如用于LC、ST、MU和SC连接器中的单光纤套管的圆形横截面，或者用于MTRJ、MPX、MPO和其它MT型连接器的多光纤套管的矩形横截面。套管收纳在第一腔23内，从而使套管的后端接近于中间部分25的前表面25a。套管可使用例如环氧树脂的传统粘结剂或者通过套管和毛细管状基底之间的干涉配合将套管固定于毛细管状基底。
毛细管状基底20a的后端罩住夹紧组件。因此，第二腔24适于容纳夹紧组件11的其他元件(在下文详细描述)。在优选实施例中，第二腔的横截面近似于第一腔的横截面。
在一优选实施例中，毛细管状基底20a具有不对称的外表面以提供在连接器外壳内的旋转对准。如图2a所示的实施例，该不对称表面包括一平面27，该平面27与连接器壳体内的相应平面对齐从而使得毛细管状基底20a转动定位在连接器壳体内。
在一个优选实施例中，毛细管状基底20a是整体元件，更优选的是经机械加工从而使得可以以相对简单的单一步骤建立围绕光学轴17的关键尺寸。优选地，毛细管状基底使用机械加工步骤形成。毛细管状基底20a最好包括例如铝的可加工材料。
在一个优选实施例中，连接器与例如LightCrimp连接器的现有技术卷曲型连接器共同使用若干元件。因为可使用现有的模具和组件装置以减少资金和转换成本，所以可优选使用与现有技术连接器共用的元件。
参照图3a和3b，分别示出平台30的透视和轴向横截面图。与其它实施例相同，平面30具有顶/底和前/后的方向。在图3a和3b中，连接器的前面朝向页面的右边，顶部朝向页面的顶端。
平台30的功能是提供在夹紧组件中的稳定基底从而在夹紧操作实施前、实施中或实施后保持并对准光纤。在一优选实施例中，平台30保持固定于毛细管状基底20a中以主要防止光纤容纳通道34的径向和轴向移动。平台30包括基底部分33，该基底部分33提供坚固的基底，在该基底上光纤被夹紧并保持固定于连接器中。基底部分33具有一基本上为平面的基底表面33a，其中形成光纤容纳通道34。光纤容纳通道提供光纤通过的通道。在该实施例中，光纤容纳通道34是V形槽，但是可选择的光纤容纳通道构型都处于本发明的范围内并且可包括，例如U形槽或从基底表面33a向上延伸的元件形成的沟道。
平台30的另一个功能优选情况下是提供用于配合光纤轴端和光纤的平台。具体地说，光纤轴端和光纤最好在光纤容纳通道34中的点34a处对接。显而易见的是，点34a的位置可以是沿着光纤容纳通道的任何位置，尽管通常优选中间部分以使光纤轴端和端接光纤上的夹紧力近似相等。
在光纤容纳通道周围的基底部分33应该包括这样的材料，即在致动过程中或多或少适于光纤的一定程度的压力。也就是，一旦组件被致动并且光纤被压入到光纤容纳通道中，那么限定通道的材料最好在光纤周围轻微变形，从而增加与光纤接触的表面区域并由此更牢固地对其进行固定。尽管优选柔性(compliant)材料，其它更硬的材料也在本发明的范围内，所述硬材料根据应用的情况进行使用。例如，在某种情况下，可以优选使用其上蚀刻有一个或多个光纤容纳通道的硅基材料。尽管硅倾向于较硬而且不柔软，但其可被极其精密地蚀刻。该精密蚀刻的优势超过了硅硬度带来的缺点。
基底部分33也包括各自在光纤容纳通道34前后部的前后沟道引导腔38a、38b。前通道引导腔38a用于引导光纤轴端进入到光纤容纳通道，而后通道引导腔38b用于引导端接光纤进入到光纤容纳通道。通过将光纤引导入光纤容纳通道，可减少光纤轴端和端接光纤被损坏的机率。
平台30也包括上表面32a和下表面32b，它们都优选为平面。因为平面表面易于进行机械加工并容易被测量以确保具有特定容限的柔性，所以优选为平面。如下面参照图5所述，表面32a和32b接触套管50a内的相应表面51、52并且在致动过程中沿着套管表面滑动。除了增强可制造性外，这些平面也有利于套管相对于平台30进行简单的轴向移动而不是如现有技术中使用的很复杂的锥形结构。
平台30的上表面32a限定了在其顶部的开口31c从而允许从顶部进及到光纤容纳通道34。开口31c适于容纳第一凸块件40(参见图4)。在优选实施例中，平台30也包括沿着其下表面32b的止动件容纳腔35，用于容纳套管50a的相应止动件57(参见图5b)。止动件57阻止套管50向后装配入平台30。
平台30也包括前后端部31a、31b。这些端部提供两种主要功能。首先，它们用于对准并保持平台30以使其光纤容纳通道34与光学轴17同轴。其次，它们分别将初始引导腔39a和39b设置入在平台基底部分中的更窄的通道引导腔38a和38b内。
前端部31a包括突起36和凸缘37。突起36构造成紧密地配合于毛细管状基底20a的通道26中。通过紧密地配合于通道中，突起36基本上消除了平台前端部31a的径向移动。凸缘37与毛细管状基底20a的中间部分共同作用，从而当凸缘邻接中间部分25的后表面25b时，光纤容纳通道34与光学轴17对齐。因此，突起36和凸缘37在平台30第一端31a处的结合使光纤容纳通道沿着光学轴17进行对准。
在致动过程中，凸缘37也阻止平台30向前进入通道26的轴向移动。即使在凸缘37和中间部分25的后表面25b之间施加相当大的接触，平台30挤压进通道26的可能性也是非常小的。因此，通过对准和保持平台的前端部31a并阻止其径向和轴向移动，突起36和凸缘37用于减小弯曲和变形甚至减少平台和套管之间光纤破损。这是超过现有技术的重点优势，其中夹紧元件相对自由地移动以允许夹紧元件和套管之间的光纤部分经常向破损点弯曲。
平台30的后端部31b由套管50a支撑。具体地说，在后端部31b处的上表面32a和下表面32b接触套管上相应的表面从而使后端部31b不能垂直移动。同样地，平台30的侧面32c接触套管50a的侧面52c从而使得后端部31b不能水平移动。本领域技术人员应该理解，在致动前、致动中和致动后，具有突起36和凸缘37的前端部31a与具有上表面和下表面32a和32b的后端部31b的结合使平台30具有稳定性。通过固定平台的两个端部以防止其轴向和径向移动，光纤容纳通道34可沿着光学轴17保持着精确的定位。
在一优选实施例中，平台30是整体结构(unitary structure)的，更优选的，是整体模制的。通过整体模制平台30，所有的关键尺寸(例如，光纤容纳通道与突起36、凸缘37和上下平面表面32a、32b中每一个之间的距离)都可在相对简单的单一模制步骤中实现。
参照图4a和4b，其分别示出了连接器10的第一凸块件40的透视和轴向横截面图。与连接器10的其他元件一样，在这些图中示出的第一凸块件具有顶/底和前/后方向，其中前部朝向页面的右端，顶部朝向如图4a所示的顶端，前部朝向页面的左端，顶部朝向如图4b所示的顶端。
第一凸块件40用作可致动元件，其与第二凸块件50配合以将轴向力转化为径向力并将该径向力传输至保持于平台30上光纤从而将光纤固定到连接器10。为了实现这个目的，第一凸块件40包括第一凸块表面41和第二凸块表面42。接触表面42最好是基本上为平面的表面并且主要以相对于基底表面33a平行方式移动从而夹紧光纤并将它保持于光纤容纳通道34中。此外，由于平台30的上下平面表面32a和32b，所以平面接触表面42易于机械加工和修正以实现精确的尺寸。此外，因为夹紧组件包括两个以平行方式彼此接近的平面，该夹紧组件的可靠性和精确度就优于锥形或其他非平面接触表面。
在一优选实施例中，接触表面42限定出前和后导引腔47a、47b。导引腔47a与平台30的导引腔38a共同作用以将光纤引导进入平台/第一凸块件组件的后部，而导引腔47b与平台30的导引腔38b共同作用以将光纤轴端引导进入平台/第一凸块件组件的前部。
第一凸块表面41从后往前向上倾斜。在一优选实施例中，第一凸块表面41包括一个或多个平面表面。由于多种原因平面优选为径向表面。首先，如上面所述，它们更易于进行制造和测量。其次，不像使用径向凸块表面的现有技术卷曲型连接器，平面表面在凸块动作中使用整个凸块表面。也就是，在现有技术中，径向凸块表面只进行线接触。申请人发现从分散在致动中凸块力和可靠性的观点来看，平面接触优选于线性接触。
在一优选实施例中，第一凸块表面41是分级的，这意味着凸块表面的倾斜度不是常数。如这里所使用的，术语“倾斜度”是指垂直变化与水平变化的常规比。在分级的凸块表面中，沿着凸块表面的倾斜度从低倾斜部分或停止部分到相对高倾斜部分，或上升部分进行变化。在一优选实施例中，停止部分主要平行于光学轴并因此平行于接触表面42。在致动过程中，使停止部分平行于接触表面简化了制造过程并提供了下述好处。
在一优选实施例中有一系列的停止和上升部分。例如，在如图4b所示的特定优选实施例中，凸块表面包括交替变化的停止和上升部分42、43。具体地说，从后到前，第一凸块表面41包括一后侧停止部分42a和一后侧上升部分43a、第一中间停止部分42b和第一中间上升部分43b、第二中间停止部分42c和第二中间上升部分43c、以及最后前侧停止部分42d。尽管图4b中示出的是两个中间停止和上升部分序列，但是应该理解，任何数量的停止和上升部分都可以在本发明的范围之内使用。这些停止和上升部分的功能和其优势将在下文中参照套管50a以及连接器10的操作而进行详细解释。
在一优选实施例中，第一凸块元件从平台30向上偏置。这种构型可在光纤轴端的情况下将光纤从前端引导入光纤容纳通道，而在端接光纤的情况下将光纤从后端引导入光纤容纳通道。第一凸块元件被提升超过基底表面33a从而使沿着光纤容纳通道34的入口不会被阻碍。在一优选实施例中，第一凸块件被向上推动但不要推动过远，从而在基底表面33a和接触表面42之间保留过多的空间以允许光纤从光纤容纳通道34脱离并且不受拘束地在基底表面上移动。为了实现这个目的，第一凸块元件的第一凸块表面41和套管50a的第二凸块表面51构造成接触并限制第一凸块元件40相对于平台30的向上移动。
相对于平台30向上推动第一凸块元件的设备46可以变化。图4a描述了用于向上推动第一凸块元件的设备46的优选实施例，其中弹性元件46a从第一凸块件稍微向下延伸至接触表面42下方。这些弹性元件46a接触基底表面33a并升起第一凸块元件从而使接触表面42保持远离基底表面33a，由此在光纤容纳通道上方产生空间。因为具有弹性，所以当第一凸块元件在第一和第二凸块表面的凸块作用下被向下推时，这些元件易于变形。
尽管优选使用弹性元件46a，但是推进装置的其它构型也处于本发明的范围内。例如，一备选推进装置可包括从第一凸块元件端部而不是从侧面延伸的弹性元件。在另一备选实施例中，第一凸块元件40和平台30之间的推进装置可以是在两个元件之间的活动弹性件(living spring)。也就是，并不是如这里所述的连接器10一样使用两个截然不同的元件，第一凸块元件和平台可进行统一的设计，其中第一凸块元件借助于一个或多个弹性件装接于平台。然而另一备选实施例包括向上延伸以向上推动第一凸块元件的平台柔性部分。例如，参见图7，示出了弹性侧部71a和71b从平台70的基底部分73向上延伸的示意图。弹性侧部分71a和71b将第一凸块元件72保持在光纤容纳通道上方的适当高度上。一旦第一凸块元件通过凸块力被向下加压，弹性侧部分71a和71b会变形或向外移动以允许将第一凸块元件压向基底表面和光纤容纳通道。
因为第一凸块元件的主功能是将轴向力转化为径向力并将该力施加于光纤，所以第一凸块元件应由十分柔性的材料形成，该材料可变形并储存弹性能量以在相对大的温度范围内保持与光纤的接触从而吸收该力。第一凸块元件可以包括任何结构上坚固的材料，例如，包括金属、陶瓷、或聚合材料。优选情况下，第一凸块元件包括聚合材料，更优选的情况下，其包括Ultem聚醚酰亚胺。
参照图5a至5c，第二凸块元件50分别以其优选实施例套管50a的透视图、轴向垂直横截面图、以及轴向水平横截面图示出。与其它元件一样，套管具有顶/底和前/后方向。如图5(a)-5(c)所示，前部朝向页面的左部，顶部朝向页面的底部。
套管50a具有两个主要功能。第一，它作为第一凸块元件40的补充凸块元件以将轴向力转化为径向力并因此将光纤弯向平台。第二，在一优选实施例中，套管作为一后部止动件，用于在第一凸块元件向包含在平台30的光纤容纳通道34中的光纤施加径向力之后防止平台30的径向移动。
套管具有外表面56，该外表面设计成紧密配合于第二腔中。优选情况下，外表面56具有平面部分56a。平面部分56a用来在套管和第二腔之间设置公差并因此允许套管在腔内滑动。此外，平面部分56a提供一对准面，其它平面(例如，第二凸块表面51和底部表面后侧上升部分)可基于其上。外表面56也包括后侧面56b。该后侧面56b提供了一表面，致动器60接触于其上并向套管施加轴向力以使其向前移动。
套管50a的内表面包括第二凸块表面51和下表面52。第二凸块表面51构造成与第一凸块表面41互补，因此类似于第一凸块表面，从后向前倾斜。如这里所使用的，在凸块表面的描述中所使用的“互补”或“互补的”是指凸块表面之间的斜面基本匹配从而使一凸块表面相对于另一凸块表面的轴向移动可导致表面之间出现径向力。因此，第二凸块表面51优选包括一个或多个平面表面，以及更优选的情况下，包括与第一凸块表面41的描述类似的阶梯倾斜表面。具体地说，该阶梯倾斜表面包括大量交替变化的停止和上升部分。参照图5b和5c，从后到前，第二凸块表面51包括后侧停止部分54a和后侧上升部分55a、第一中间停止部分54b和第一中间上升部分55b、第二中间停止部分54c和第二中间上升部分55c、以及最后是前侧停止部分54d。优选情况下，停止表面54a、54b、54c和54d基本上平行于光学轴。
第一和第二凸块表面41和51共同作用，从而只在凸块运动的作用下，当上升部分接触相应的上升部分时套管的轴向移动被转化为第一凸块元件的径向移动。相反，当上升部分不相对相应的上升部分滑动并仅仅停止部分接触时，由于在优选实施例中停止部分与光学轴平行，所以不存在凸块运动作用。反而，停止部分仅彼此滑过，因此如果任何力从套管传送至第一凸块元件并依次传送至平台那么也只是少量的。这是优选实施例的显著特征，因为其限制了施加到平台30上的轴向力大小，并因此避免了关于使连接器致动并且弯曲或损坏容纳在连接器内的光纤的问题。
底面51b成形为在致动过程中容纳保持器的底部，并因此用作克服施加给平台30的径向力的止动件，该径向力是由第一和第二凸块表面彼此滑过而造成的。可选择地，除了作为平台的止动件，夹紧组件11构造成允许外壳20用作止动件。例如，套管可具有U形横截面并与平台共同作用以使平台的底面处于“U”形开口处并与外壳的内表面相接触。这样，毛细管状基底可用作抵抗径向力的止动件，该径向力是从第一凸块元件向平台施加的。
优选情况下，底面后侧上升部分是平面表面。如上所述，在允许的误差内，平面表面更易于制造和校验。底面后侧上升部分最好包括止动件57，该止动件以使套管极化并阻止其被从后面插入毛细管状基底20a。当套管被完全致动时，止动件57的至少一部分容纳于平台30的相应止动件容纳腔35内。
参照图6a和6b，图中示出了致动器60透视图和轴向横截面图。致动器具有前和后方向，并如图6a和6b所示，前部朝向页面的左方。
致动器60的功能是为用户提供易接合的表面从而与夹紧工具接合然后将由夹紧工具施加的力作为轴向力传送至第二凸块元件以实现夹紧操作。在优选实施例中，致动器60是加长柱塞60a，其包括前端64和后端65。前端64包括前表面61，该前表面构造成在致动过程中推动套管50a的后表面56b。后端65从连接器外壳12突出并在光纤的缓冲层(未示出)上卷曲以提供附加的光纤保持力。柱塞也包括沿着光学轴延伸的通道63并设置有光纤缓冲部分的通道。柱塞60a也包括凸缘62。该凸缘构造成一旦致动完成则接触毛细管状基底20a的后表面28(参见图2)。该部件连同上面描述的其他止动件共同防止夹紧组件的过量致动，因此避免所述经常由这种过量致动而造成的危害。
在优选实施例中，柱塞60a是与现有技术的卷曲型连接器中使用的相同的柱塞，例如LightCrimp连接器。优选情况下，应使用与现有技术的连接器共同的元件，因为可以利用现有的模具和装配设备以减少资金和转换成本。
尽管这里描述的致动器是离散型柱塞，但是应该理解，在本发明的范围内，致动器和第二凸块元件都可以以单个整体元件来实施。此外，该整体元件可以在单一制造步骤中被整体模制以实现所有的关键定位。
夹紧组件的元件可以包括任何结构上坚固的材料，包括例如金属、陶瓷、或聚合体材料。优选情况下，一个或多个元件包括例如PES、PEI、PBT或LCP，或者一种热固性材料，例如环氧树脂或酚醛树脂。更优选的是，一个或多个元件包括Ultem聚醚酰亚胺。
现在将参照图8a、8b中示出的预致动组合连接器10，以及图9a、9b中示出的致动后的组合连接器10描述连接器10的操作和各种元件的相互作用。图8a示出连接器10的轴向横截面图，该连接器已进行完整装配并处于预致动位置，而图8b示出了图8a的夹紧组件的详细截面图。在该位置处，由于凸缘37抵靠中间部分25的后表面25b，所以平台30被阻止向前移动。通过突起36紧密配合入前端的通道26，平台30的前部31a被阻止径向移动，同时平台的下表面32b接触套管的下表面52。同样，后端31b紧密地设置在套管50a中——平台的上表面32a接触套管50a的第二凸块表面51的后侧停止部分54a，同时平台的下表面32b接触套管的下表面52。因此，平台不能垂直地移动。沿着套管50a和平台30的接触面，平台的弯曲边缘32c(参见图3)接触套管50a的相应弯曲侧面52c(参见图5)以阻止平台水平移动。
柱塞60a位于套管的后面从而使其向前的表面61与套管的后表面56b相接触。柱塞60a在连接器10的后面延伸出来并具有管状的截面，该截面弯曲至光纤的缓冲层(包层)上。在优选实施例中，弯曲截面在横截面上是六边形的。也可以使用例如圆形或八边形的其他横截面形状。
为了有利于端接光纤(未示出)插入到平台的光纤容纳通道34中，第一凸块元件40被从平台30向上推动从而使第一凸块元件40的第一凸块表面41接触套管50a的第二凸块接触面51。通过从平台向上推动第一凸块元件，从而为光纤容纳通道34提供了通路。套管50a相对于第一凸块元件40轴向设置，从而当第一凸块元件40向上推动时，第一和第二凸块表面41、51接触以使得后侧停止部分、第一中间停止部分、第二中间停止部分、以及第一和第二凸块表面41、51的端部停止部分各自接触。第一和第二凸块接触面之间的该特定接触允许第一凸块元件被向上推动但范围有限。也就是，第一凸块元件并没有相对于基底表面上升，从而在光纤容纳通道上方产生过量的空间以使得光纤自由地从光纤容纳通道脱离。相反地，第一凸块件被提高从而使接触表面和基底表面之间的空间足够高以使光纤通过光纤容纳通道但是又足够小从而将光纤容纳在光纤容纳通道中。在一个优选实施例中，在预致动位置处，接触面和基底表面之间的空间比裸光纤的直径小。
后侧通道导引腔和初始后侧导引腔39b进一步促进端接光纤插入到光纤容纳通道34，该后侧通道导引腔通过将平台后侧导引腔38b和第一凸块元件后侧导引腔47b结合而形成，初始后侧导引腔39b由平台的后部31b形成。在预致动状态，向上推动第一凸块元件、第一和第二凸块表面之间的特定接触、以及初始通道导引腔的结合促进了端接光纤简单地插入连接器10中。
端接光纤(未示出)经下述过程制备，即通过将缓冲层从裸光纤中移除并劈开其端部从而产生平滑低损耗的平面而与另一光纤光耦合。这是公知的过程。其中光缆是加固夹套式，在缓冲层的剥除及劈开之前剥除缆护套并将包在护套中的强力元件切割至一定长度。接着，暴露于端部的裸露光纤插入到连接器10的后部。在光纤端部引入到平台后部的初始后侧导引腔39b中之前光纤先穿过柱塞60的通道63。初始后侧导引腔39b将光纤集中到通道导引腔(由腔38b、47b限定)内，其依次，使光纤集中进入光纤容纳通道34中。
在优选实施例中，沿着光纤容纳通道推动裸露光纤直到其在光纤容纳通道34前后端之间的中点34a接触光纤轴端的后端面。可选择地，在某些实施例中，在套管中进行与光纤轴端的光耦合，光纤被推动穿过光纤容纳通道的整个长度并且进入套管中。在根本没使用光纤轴端的实施例中，光纤被推动穿过套管至套管的端面，其中光纤的端部定位成与套管的端面平行。
一旦光纤被正确地定位于连接器10中，那么夹紧组件被致动以将光纤保持在该位置。为了达到该目的，连接器10放置在夹紧工具(未示出)中，从而使夹紧工具的第一部分接触毛细管状基底20a上的前表面29，夹紧工具的第二部分接触后壳16上的后表面16a。该工具的致动会导致第一和第二部分彼此相互移动，由此导致后壳16相对于毛细管状基底20a的向前移动。这种相对移动会导致柱塞的向前移动并因此导致了套管50a相对于第一凸块元件40的向前移动，由此导致第一和第二凸块表面41、51之间的凸块作用，从而使第一凸块元件40向下推动进入到固定平台30中，并由此导致端接光纤夹紧到平台上。
这里参照图9a和图9b描述连接器的致动后的状态，图9b详细示出了图9a的夹紧组件。连接器的致动后状态的特征在于一个或多个状态。例如，凸缘62接触或接近毛细管状基底20a的后端28。套管相对于平台向前移动直到止动件57容纳在止动件收容腔35内。此外，凸块表面相对于彼此轴向移动，从而使第一凸块表面41的最终停止部分42d与套管50a的第二中间停止部分54c相接触。应该理解，当第一和第二凸块元件的停止部分接触时，第二凸块元件相对于第一凸块元件的轴向移动会对第一凸块元件产生很小的影响。因此，在停止表面接触期间，只有很少的力从套管50a传入第一凸块/平台组件中并因此进入到连接器10中。这是超过现有技术的重要优势，在现有技术中，过度的轴向力经常导致夹紧件被压入毛细管状基底的通道内因此导致光纤弯曲和/或断裂。
一旦被致动，柱塞后部的突起会弯曲以紧夹光纤缓冲层。当使用护套和强力元件时，弯曲套管用于将强力元件装接到连接器后部并紧夹电缆护套。
在致动后，端接光纤通过平台30和第一凸块元件40之间的夹紧力而被保持固定于适当的位置。该夹紧力足以防止端接光纤在正常力作用下从终端连接器10抽出。此外，如果使用光纤终端14，该夹紧力还可以用于将光纤轴端保持固定于邻接端接光纤的平台中，从而实现两者之间有效的光耦合。
因此，本发明的夹紧组件提供了比较易于制造的连接器系统，该连接器系统结构坚固并且允许在现场使用各种端接形式和技术，而这在先前的现有技术连接器系统中已经导致了光纤的弯曲和/或断裂。
权利要求
1.一种小形状因数、可现场安装的光学连接器，包括具有前后方向的小形状因数连接器外壳；设置于所述连接器外壳中的套管；设置于所述连接器外壳中套管之后的夹紧组件，该组件适于容纳和保持端接光纤；设置于所述连接器外壳中的弹性件；设置于所述连接器外壳后端的后体，该后体构造成提供一止动件，所述弹性组件可以压靠在该止动件上从而将所述套管和所述夹紧组件向前偏置。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中所述的弹性件是板簧。
3.根据权利要求1所述的连接器，其中所述的连接器外壳是整体结构。
4.根据权利要求3所述的连接器，其中所述的连接器外壳是整体模制的。
5.根据权利要求4所述的连接器，其中所述连接器外壳包括锁闩和锁闩致动器。
6.根据权利要求1所述的连接器，其中所述连接器是LC型连接器。
7.根据权利要求6所述的连接器，其中所述连接器外壳是整体结构。
8.根据权利要求7所述的连接器，其中所述连接器外壳是整体模制的。
9.根据权利要求1所述的连接器，还包括从所述套管向后延伸的光纤轴端。
10.根据权利要求9所述的连接器，其中所述夹紧组件容纳从所述套管延伸的光纤轴端的至少一部分。
全文摘要
本发明涉及一种小形状因数、可现场安装的光学连接器包含(a)具有前后方向的小形状因数连接器外壳；(b)设置在连接器外壳中的套管；(c)设置于连接器外壳中套管后面的夹紧组件，该组件适于容纳和保持端接光纤；(d)设置于连接器外壳中的弹性元件；(e)设置于连接器外壳后端处的后体，该后体构造成提供止动件，该弹性组件可压靠在该止动件上从而将套管和夹紧组件向前偏置。
文档编号G02B6/36GK1737628SQ20051009233
公开日2006年2月22日 申请日期2005年6月30日 优先权日2004年6月30日
发明者兰迪·M·曼宁, 戴维·D·厄尔德曼, 迈克尔·L·格雷里 申请人:蒂科电子公司