包括键合剂的光纤连接器子组件以及相关方法与流程

本申请要求于2016年10月31日提交的美国临时申请号62/415046和于2016年8月29日提交的美国临时申请号62/380670的优先权的权益，这两个申请的内容是本申请的依托并且它们的全文通过引用方式并入本文。

背景技术：

本公开总体涉及光学连通性，并且更具体地，涉及具有套管和设置在套管中的键合剂的光纤连接器子组件以及制造此类子组件和所使用的键合剂的方法。

光纤可用于各种应用中，包括电信行业进行语音、视频和数据传输。在使用光纤的电信系统中，通常存在许多这样的位置：在这些位置处，承载光纤的光纤电缆连接到设备或其他光纤电缆。为了方便地提供这些连接，通常在光纤电缆的末端上设置光纤连接器。从光纤电缆端接单独光纤的过程称为“连接”。连接可在工厂中完成，从而产生“预连接”或“预端接”的光纤电缆，或在现场完成(例如，使用“可现场安装的光纤连接器”)。

无论在何处进行安装，光纤连接器通常包括具有一个或多个孔的套管，所述一个或多个孔接收一个或多个光纤。套管支撑并定位一个或多个光纤，所述一个或多个光纤使用键合剂固定在套管的孔内。已经专门开发了一些键合剂以允许在连接过程之前将键合剂“预装载”到套管孔中。尽管有这些发展，但仍然存在改善的空间。

技术实现要素：

本公开涉及一种光纤连接器子组件，所述光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。所述光纤连接器子组件还包括设置在所述套管孔中的键合剂。根据一个实施方案，所述键合剂包含固体。所述键合剂的至少第一部分是圆柱形的。所述键合剂的至少第二部分键合到所述套管孔。

根据另一个实施方案，一种光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。所述光纤连接器子组件还包括设置在所述套管孔中的键合剂，其中所述键合剂包含可部分交联聚合物树脂。所述键合剂的至少第一部分呈单丝形式，并且所述键合剂的至少第二部分已经熔融并固化以键合到所述套管孔。所述键合剂的所述至少第二部分可再熔融并加热到高于交联温度以不可逆地交联和固化。

根据另一个实施方案，一种光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。所述光纤连接器子组件还包括至少部分地设置在所述套管孔的具有内径的区域中的键合剂。所述键合剂的至少第一部分是圆柱形的并且具有外径，所述外径小于所述套管孔的键合剂至少部分地设置在其中的区域的内径。所述键合剂的至少第二部分键合到所述套管孔。

根据另一个实施方案，一种光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。所述光纤连接器子组件还包括至少部分地设置在所述套管孔的具有内表面的区域中的键合剂。所述键合剂包含固体。间隙限定在键合剂的外表面与套管孔的键合剂至少部分地设置在其中的区域的内表面之间，但是键合剂的至少一部分键合到内表面。

根据另一个实施方案，一种光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。所述套管孔包括从所述套管的所述后端向内延伸的埋头孔部段、从所述套管的所述前端向内延伸的微孔部段、和位于所述埋头孔部段与所述微孔部段之间的过渡部段。所述光纤连接器子组件还包括至少部分地设置在所述套管孔的所述埋头孔部段中的键合剂。所述键合剂的至少第一部分是圆柱形的并且具有大于所述微孔直径的外径，并且所述键合剂的至少第二部分键合到所述套管孔的所述埋头孔部段的内表面。

还公开了制造光纤连接器子组件的方法。所述光纤连接器子组件包括具有前端、后端、在所述前端与所述后端之间延伸的套管孔的套管。根据一个实施方案，一种方法包括：(a)初始地将呈单丝形式的键合剂设置在所述套管孔中；(b)将所述套管的至少一部分加热到高于初始设置在所述套管孔中的所述键合剂的熔融温度，使得所述键合剂中的一些熔融；以及(c)使已经熔融的所述键合剂固化。

还公开了形成用于光纤连接器子组件的键合剂的方法，其中所述键合剂包含可部分交联树脂。根据一个实施方案，这种方法包括：(a)将所述键合剂作为粉末材料装载到挤出机中；(b)使所述键合剂熔融并将其挤出以形成所述键合剂制成的单丝；(c)在所述单丝离开所述挤出机之后，使所述单丝键合剂通过温水冷却槽或空气冷却槽；(d)在步骤之后将所述单丝键合剂加热到高于所述键合剂的玻璃化转变温度；(e)对来自步骤(d)的加热的单丝键合剂施加张力，以将所述单丝键合剂拉制成所需的圆柱形状。

另外的特征将在随后的具体实施方式中阐述，并且部分地对于光学连通技术领域的技术人员而言将是显而易见的。应当理解，以上概述、以下详述和附图仅仅是示例性的，并且意图提供用于理解权利要求的性质和特征的概观或框架。

附图说明

包括附图以提供进一步理解并且所述附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出一个或多个实施方案，并且连同本说明书用于解释各种实施方案的原理和操作。光学连通性技术领域的技术人员将理解，与附图之一中示出的实施方案相关联的特征和属性如何可以应用于其他附图中示出的实施方案。

图1是光纤连接器的实例的透视图；

图2是图1的光纤连接器的分解图；

图3是根据另一个实施方案的光纤连接器的剖视图；

图4是用于图2的光纤连接器的光纤连接器子组件的实例的剖视图，其中光纤连接器子组件包括套管和设置在套管的套管孔中的键合剂；

图5是类似于图4的剖视图，但示意性地示出被加热使得键合中的至少一些熔融的套管的一部分；并且

图6是类似于图4的剖视图，示意性地示出已熔融并固化以键合到套管孔的内表面的一些键合剂。

具体实施方式

各种实施方案将通过以下说明书中的实例进一步阐明。一般来讲，本说明书涉及光纤连接器子组件以及制造所述光纤连接器子组件的方法。所述子组件和方法可有助于光纤电缆的电缆组装过程。即，所述子组件和方法可以是初始步骤，以便有助于利用光纤连接器从光纤电缆端接一个或多个光纤以形成电缆组件。用于这种电缆组件的光纤连接器(也称为“光学连接器10”或仅仅“连接器10”)的一个实例在图1中示出。尽管连接器10以sc型连接器的形式示出，但是下面描述的方法可适用于涉及不同光纤连接器设计的过程。这包括例如st型、lc型、fc型、mu型和mpo型连接器、以及其他单光纤或多光纤连接器设计。提供连接器10的一般概述仅仅是为了便于讨论。

如图1和图2所示，连接器10包括具有前端14(“配合端”)和后端16(“插入端”)的套管12、具有相对的第一端部20和第二端部22的套管保持件18、以及壳体24(也称为“内部壳体24”或“连接器壳体24”)。套管12的后端14接收在套管保持件18的第一端部20中，而前端14保持在套管保持件18之外。套管保持件18的第二端部22接收在壳体24中。弹簧26可设置在第二部分22周围并且被配置为与壳体24的壁相互作用以偏压套管保持件18(和套管12)。此外，引入管28可从壳体24的后端延伸到套管保持件18的第二端部22内，以帮助引导光纤(图1和图2中未示出)插入套管12中。外罩32(也称为“外部壳体32”)定位在组装的套管12、套管保持器18和壳体24上方，其中整体构型使得套管12的前端16呈现为端面，所述端面被配置为接触配合部件(例如，另一个光纤连接器；未示出)。

以本文未示出的方式，提供光纤的光纤电缆还包括可压接到壳体24的后端部30上的一个或多个材料层(例如，加强的芳族聚酰胺纱线层)，这就是为什么壳体24也可以称为“压接体”或“保持体”的原因。为此目的，可提供压接带(或“压接环”)。另外，应变消除保护罩(strain-relievingboot)可放置在压接区域上方，并向后延伸以覆盖光纤电缆的一部分。熟悉光纤电缆组件设计的人员将理解这些方面的变型。例如，将光纤电缆固定到壳体24的其他方式也是已知的，并且可在一些实施方案中使用。同样，图1和图2中所示的实施方案仅仅是本公开中提供的光纤连接器子组件和方法可能涉及的光纤连接器的实例。

图3更详细地示出连接器10，并且图4是单独的套管12的放大视图。套管12可以与美国专利号8,702,322(“'322专利”)中描述的套管一样，所述专利描述了与套管的几何结构、套管孔内的键合剂的位置以及键合剂的可能的组合物相关的许多细节，此信息通过引用方式并入本文。一般来讲，套管12包括沿着纵向轴线a1在前端14与后端16之间延伸的套管孔102。更具体地，套管102具有从套管12的后端16向内延伸的第一部段104(也称为“埋头孔部段”)、从套管12的前端14向内延伸的第二部段108(也称为“微孔”或“微孔部段”)、以及位于第一部段104与第二部段108之间的过渡部段112。第一部段104、第二部段108和过渡部段112具有各自的沿着或平行于纵向轴线a1测量的长度l1、l2和l3。前端14和后端16限定套管12的相应的前端面和后端面，所述前端面和后端面在彼此平行或基本上彼此平行但基本上垂直于纵向轴线a1的平面中延伸。在一些实施方案中，前端面可相对于纵向轴线a1成微小角度，以提供例如成角度的物理接触(apc)端面。

仍然参考图3和图4，套管孔102的第一部段104具有第一宽度，并且第二部段108具有第二宽度，第二宽度小于第一宽度使得过渡部段112在第一部段104与第二部段108之间提供宽度的减小。更具体地，在所示的实施方案中，套管孔102的第一部段104是从套管12的后端16延伸到过渡部段112使得第一宽度是第一直径d1的圆柱形孔。套管孔102的第二部段108是从套管12的前端14延伸到过渡部段112使得第二宽度是第二直径d2的圆柱形孔。因此，过渡部段112在第一部段104与第二部段108之间提供直径的减小。

如图3和图4所示，键合剂120位于套管孔102中。在将光纤插入套管孔102中之前，键合剂120可预装载或存储在套管100内很长时间(例如，至少一小时、一天、一年等)。例如，如上所述，键合剂120可由套管100的制造商预装载到套管孔102中。套管12和预装载在其中的键合剂120的组合表示光纤连接器子组件130。

所述'322专利描述了键合剂120可成为通过压缩偶联在套管孔102的过渡部段112内的自由流动的粉末材料的方式。尽管'322专利还提到键合剂120可选地可被挤出，但是未提供关于如何这样做的细节。本申请人已经发现了解决在挤出键合剂时可能遇到的各种挑战的方式，以及有效地将挤出的键合剂装载到套管孔102中的方式。这些细节将在下面进行描述。然而，首先，将总结示例性键合剂以提供本公开的另外背景。

示例性键合剂

尽管'322专利中关于可能的键合剂的讨论已通过引用方式并入本文，但与此类键合剂相关的另外细节可见于美国专利号8,696,215(“'215专利”)和美国专利申请公布号2015/0098679(“'679公布”)，此类细节也通过引用方式并入本文。来自'322专利和/或'215专利和'679公布的一些信息总结如下以供快速参考。

'322专利、'215专利和'679公布中的键合剂被配置为相对快速地加热和冷却以促进光纤电缆的端接过程，但还被配置为在光纤光缆的一个或多个光纤与套管孔之间提供足够的偶联。键合剂的一个具体实例是包含部分交联的聚合物树脂和偶联剂的键合剂，所述偶联剂在聚合物树脂与一个或多个光纤、套管或两者之间提供化学偶联。偶联剂的存在允许主要针对加热和冷却性质而非粘附性质对聚合物树脂进行选择。键合剂甚至可包含大部分聚合物树脂，以便主要通过聚合物树脂的加热和冷却性质来表征。例如，键合剂可每100重量份的部分交联聚合物树脂包含在约0.1至约10重量份之间的偶联剂。

如本文所使用，“交联的”或“交联”是指将聚合物链连接到相邻聚合物链的化学键合；“部分交联的”是并非所有相邻链都键合的情况；并且“可部分交联的”描述当施加足够的热量时变为部分交联的化学物质。应当理解，术语“部分交联的”和“可部分交联的”描述在部分交联之前或之后的相同聚合物树脂。例如，当聚合物树脂装载到套管中且尚未加热到导致聚合物树脂部分或完全交联的温度时，可将其描述为可部分交联的。

具有所需加热和冷却特性的可部分交联聚合物树脂的一个实例是聚苯硫醚。具有所需粘附特性的偶联剂的一个实例是具有硅烷官能团的偶联剂，所述硅烷官能团诸如以下项中的一者或多者：烷氧基硅烷、肟基硅烷、乙酰氧基硅烷、锆酸盐、钛酸盐、一端上具有环氧环且另一端上具有三甲氧基官能团的硅烷，或它们的组合。可部分交联的聚合物、偶联剂和键合剂的其他实例在'322专利、'215专利和'679公布中进行描述。

键合剂的可部分交联聚合物树脂的熔融温度低于交联温度。例如，上述可部分交联聚合物树脂可各自具有处于低于250℃、270℃或290℃的温度的熔点，但各自具有至少300℃、325℃或甚至350℃的交联温度(即，树脂材料在存在空气时进行交联的温度)。

如上所述，键合剂在某些时候可以是自由流动的粉末材料。粉末可以是将键合剂的初始是固体的各种组分(例如，可部分交联的树脂)研磨成相应的粉末，然后将这些粉末彻底混合在一起的结果。键合剂的一些组分(例如，偶联剂)可以是液体，但是共混物中的这些组分的分数可相对较小(例如，小于总的共混物的10重量份)，使得所得共混物仍然被认为是自由流动的粉末。例如，在一个实施方案中，偶联剂可在回流条件下在有机溶剂中与热塑性粉末预反应。除去溶剂后，经处理的粉末得以保留。在回流溶剂的条件下，一些偶联剂可变得永久地键合到聚合物。

用单丝键合剂形成光纤连接器子组件

已叙述了示例性键合剂，现在将描述制造光纤连接器子组件130的方法。首先，以特定的物理形式制备键合剂120，以便于处理和装载到套管12中。特别地，将键合剂120制成单丝。这意味着键合剂120已经以某种方式熔融、挤出和冷却以产生固体预成型件/主体。在熔融之前，键合剂120可能已经被制备成粉末(参见上面的实例)。可选地，可熔融键合剂120的聚合物树脂并在熔融状态下将其与其他组分(例如，偶联剂)混合以形成熔融的键合剂。无论哪种方式，所施加以形成熔融键合剂的热量都被保持得足够低，以避免键合剂的聚合物树脂的实质交联(例如，当聚合物树脂包含聚苯硫醚时保持低于350℃、325℃或甚至300℃)。当混合物保持熔融/可流动时，然后挤出混合物。

有利地，可由同一装置进行熔融和挤出。例如，键合剂120可初始地制备成粉末并装载到双螺杆挤出机(未示出)中，所述双螺杆挤出机在键合剂移动通过挤出模头之前对键合剂进行加热和混合。

当键合剂中的聚合物具有相对低的熔体强度时，挤出键合剂可能是一个挑战，这可能使得难以实现单丝的一致/期望的形状和均匀性。低熔体强度可能主要归因于具有低分子量的聚合物。这可以是聚苯硫醚(上述示例性聚合物)的情况。

解决与低熔体强度相关联的挑战的一种方式是将挤出模头构造为使得键合剂以90°角离开模头直接进入空气冷却槽或温水冷却槽中。以此方式冷却键合剂可有助于使原本可能由于在冷水槽等中快速冷却而存在的滞留空气的形成最小化。然而，冷却仍然足以有助于保持单丝形式并且使得键合剂随后能够作为单丝处理或以其他方式加工，尽管熔体强度低。例如，一旦被空气或温水槽冷却，单丝键合剂就可通过加热区域以使键合剂的温度回到高于玻璃化转变温度(例如，高于80℃、高于90℃或甚至高于100℃)。温度可保持在玻璃化转变温度的25％、15％或甚至10％以内。还可施加张力以将单丝重新拉制成期望且一致的直径。

上述示例性过程的结果可以是键合剂制成的单丝，所述单丝具有基本上均匀的形状(例如，具有基本上恒定的直径的圆柱体)和基本上均匀的性质且/或基本上均一。如上所述，本公开中的术语“单丝”意指键合剂已经以某种方式熔融、挤出和冷却以产生固体预成型件主体。所述术语不排除在挤出后的后处理；全部所需的是具有基本上恒定的形状的固体预成型件主体。

最后可将单丝键合剂切割成光纤连接器子组件130(图4)所需的长度并装载到套管孔102中。如图4所示，键合剂120具有外径db，外径db小于套管孔102的第一部段104的直径d1(d1是套管12的内径/套管孔102的外径)。差值足够大以使得能够容易地插入单丝键合剂(例如，考虑到套管孔102的尺寸公差)，但又足够小以避免当键合剂120被加热并用于将光纤固定在套管孔102中时键合剂12与第一部段104的内表面106之间的实质间隙。作为一个实例，差值db–d1导致间隙g，并且在一些实施方案中0＜g＜0.15*d1。在其他实施方案中，g在d1的0.5-12％之间(即，0.05*d1＜g＜0.12*d1)，或甚至在d1的1-9％之间(即，0.01*d1＜g＜0.09*d1)。作为具体实例，当第一部段104具有0.42mm的直径d1，db可以是0.40mm使得间隙g是0.02mm。考虑到此具体实例中的公差，dl可以是0.42±0.005mm，并且db可以是0.40±0.01mm，使得间隙g可在0.005-0.035mm之间(d1的1.2-8.3％)。

仍然参考图4，形成为单丝的键合剂120可从套管12的后端16装载到套管孔102中并前进，直到键合剂120的第一端122位于过渡部段112中为止。过渡部段112的减小直径防止键合剂120进一步前进。尽管在装载键合剂120时可施加力以在键合剂120的第一端122与过渡部段112之间产生干涉配合，但所述干涉可能不足以在随后的光纤连接器子组件130的处理期间将键合剂120保持在适当位置。形成光纤连接器子组件130与键合剂120被加热以将光纤固定在套管孔中之间的时间段可能很长(例如，至少一天、一周、一个月、或甚至一年)。并且在此时段期间，可对光纤连接器子组件130进行大范围的处理(例如，抛光或以其他方式处理、运输、存储等)。

为了降低单丝键合剂120在光纤连接器子组件130的处理期间从套管12移位或甚至脱位的可能性，可采取步骤将至少一些键合剂120键合到套管孔102。特别地，可对套管12的至少一部分加热到高于键合剂120的熔融温度。图5示意性地示出通过加热源140在第一位置处被加热的套管12。第一位置可总体对应于套管孔102的键合剂120所位于的位置或以其他方式包括套管孔102的键合剂120所位于的位置(即，第一位置可以是套管12的外表面142上的一定位置，所述一定位置与键合剂120上的一定位置距前端14的距离基本上相同)。为此，在所示的实施方案中，第一位置是包括第一部段104的套管12上的一定位置。

图5中的加热源140以一般方式示出，因为可使用任何合适的加热源来加热套管12。例如，加热源140可包括照射套管12的外表面142的一个或多个激光器。可选地，加热源140可表示加热套筒或套管12插入其中的其他盒状加热器。未示出的其他示例性加热源包括烘箱或缠绕在套管12周围的电阻丝。取决于具体实施方案，可存在单个加热源140或多个加热源140。此外，尽管图5示出仅在第一位置处被加热的套管12，但在一些实施方案中，第一位置可表示套管12的一定区域(即，套管12的部分长度)。另外地或可选地，可在多个位置处对套管12进行加热。如果需要，可在加热过程期间使套管12相对于加热源140进行旋转、平移或以其他方式移动，或反之亦然。

加热过程最终导致至少一些键合剂120熔融。然后对熔融的键合剂进行冷却(被动地或主动地)以使其固化。图6示意性地示出包括第一部分150、第二部分152和第三部分154的在加热和随后的固化后的键合剂120。第一部分150和第三部分154尚未受加热过程的影响，从而保持单丝预成型件的初始圆柱形状。间隙g(图4)在第一部分150和第三部分154中保持存在于键合剂120与内表面106之间。在另一方面，第二部分152已熔融并固化，并由此因加热过程而改性。有利地，第二部分152将键合剂120键合到第一部分104的内表面106。在第二部分120与第一部分104之间可不存在任何间隙，或者由于第二部分中的一些已经熔融且略微改变形状，可能存在与间隙g不同的间隙。

应当强调，图6中示意性示出的键合剂120的布置仅仅是实例。键合剂120的哪一个或哪几个部分由于加热过程(并因此自初始圆柱形单丝预成型体改性)而键合到套管孔102将根据键合剂120初始设置在套管12中的方式以及加热套管12的方式而变化。可能只有单个部分已经熔融以键合到套管孔102，或者可能有多个部分已经熔融以键合到套管孔102。同样地，可能只有键合剂120的单个部分不受加热过程的影响或以其他方式保持预成型件的初始形状，或者可能有多个这样的部分。

为了表征当一些键合剂键合到套管孔102时键合剂120可具有的一些可能的布置，图6示出具有第一端122、第二端124和第一端122与第二端124之间的总长度lb的键合剂120。另外，第一部分150被示出为具有长度l1，第二部分152被示出为具有长度l2，并且第三部分154被示出为具有长度l3，在一些实施方案中，键合剂120的保持圆柱形的一个或多个部分限定长度lb的至少10％、长度lb的至少25％或甚至长度lb的50％。因此，在所示的实例中，这对应于(l1+l3)＞0.1*lb，(l1+l3)＞0.25*lb，或甚至(l1+l3)＞0.5*lb。

有利地，当键合剂120包含可部分交联的聚合物树脂时，可以小心地控制键合剂120的加热以允许随后的再熔融。例如，可控制套管12的加热，使得熔融的键合剂(例如，图6所示的实例中的第二部分152)不会不可逆地交联和/或最终具有高结晶度(例如，球晶结晶度高于60％)。作为具体实例，可将键合剂加热到高于250℃、高于270℃或甚至高于285℃，但保持低于350℃、低于325℃或甚至低于300℃。加热时间不需要太长；在一些实施方案中，10-30秒可能就足够了。此外，在一些实施方案中，键合剂120还包含偶联剂(参见上述的实例)，并且熔融使得偶联剂能够将可部分交联树脂共价键合到套管12。套管12在此类实施方案中可包含氧化锆或另一种无机材料，并且可部分交联树脂可不具有可以与无机表面反应的官能团。然而，偶联剂包含特别能够与无机材料共价键合的官能团和特别能够与可部分交联树脂的有机官能团反应的基团。

上述示例性过程的一个优点是所得光纤连接器子组件130不仅使键合剂120更牢固地偶联到套管孔102，而且还保存键合剂120在稍后的时间点形成甚至更好的粘附性质的能力。特别地，键合剂120的不可逆交联和最佳粘附性质可得以保留以用于最终使用光纤连接器子组件130的电缆组装/端接过程。在最终的电缆组装过程期间，套管不仅可被加热到高于键合剂120的熔点，而且还高于交联温度，这导致键合剂120不可逆地交联并防止再熔融。

光学连通性领域的技术人员将理解本文所公开的元件的另外的变型和修改。这些技术人员还将理解涉及本文所公开的元件的方法的变型和修改。例如，尽管上面描述了当形成光纤连接器子组件时并非所有键合剂都熔融并固化的实施方案，但在可选的实施方案中，所有或基本上所有键合剂都可以熔融并固化。此外，技术人员将理解其中上述步骤中的一些以不同顺序执行的替代方案。为此，在以下方法权利要求项没有实际叙述其步骤遵循的顺序或在以下权利要求或上述描述中没有另外具体说明各步骤要限于特定顺序的情况下，决不意图推断任何特定的顺序。