具有镜片的简化光纤连接器和用于制造所述光纤连接器的方法与流程

优先权

本申请根据专利法要求2012年3月20日提交的美国临时申请序列号61/613,216的优先权权益，所述临时申请的内容是本申请的基础并且以引用的方式并入本文。

本公开大体涉及具有镜片的简化光纤连接器和用于制造所述光纤连接器的方法。另外，公开了用于对准光纤连接器的转接器。

背景技术：

在很多传统长距离和城域电信网络中，出于如较大带宽容量、介电特性等众多原因，光纤已取代了基于铜的连接。由于通信网络需要更高的网络速度，因而光纤将在通信网络中更深入地朝向位于服务器和开关中的电子器件移动，这些服务器和开关管理通信网络的流量。由于光纤在通信网络中的这种更深入迁移的发生，实现与电子器件的光学连接遇到了新的挑战。举例来说，尚未解决在操作条件下将光学连接件的多个光纤对准并维持光学对准的问题。

技术实现要素：

本公开涉及一种光学连接器，所述光学连接器包括：光纤主体，所述光纤主体具有带多个光纤主体光纤引导件的前部；以及连接器主体，所述连接器主体具有多个连接器主体光纤引导件，所述连接器主体光纤引导件导向在连接器主体的前部处的多个镜片。光纤主体附接至连接器主体，从而提供基于单镜片的光学连接器来达到光学连接的目的。本文公开的光学连接器可任选地包括盖子，所述盖子装配在连接器主体的窗口中(如果使用窗口的话)；否则，窗口可由适合的材料封闭以用于提供环境保护。在其它实施方案中，光纤主体可被构造为在后部处具有筒体的压接主体，所述筒体用于将光纤电缆固定至压接主体。

本公开的其它方面涉及一种基于镜片的光学连接器，所述基于镜片的光学连接器具有：压接主体，所述压接主体具有带多个光纤引导件的前部；连接器主体，所述连接器主体具有多个连接器主体光纤引导件连同在连接器主体的后部处的入口，所述连接器主体光纤引导件导向在连接器主体的前部处的多个镜片。压接主体在收纳于连接器主体的入口中并安置到位时附接至所述连接器主体。多个光纤收纳于压接主体的光纤引导件中并且使光纤的相应末端邻近于连接器主体的多个镜片。

还公开了基于镜片的光学连接器，所述基于镜片的光学连接器包括：光纤主体；连接器主体，所述连接器主体具有在连接器主体的前部处的多个镜片连同在后部处的入口。光纤主体在收纳于连接器主体的入口中时附接至所述连接器主体。多个光纤可设置在光纤主体中并且使光纤的相应末端邻近于多个镜片设置，以便在连接器配接期间光纤相对于光学连接器是固定的。

还公开了制造光学连接器的方法。所述方法包括：提供光纤主体，所述光纤主体具有带多个光纤主体光纤引导件的前部；将多个光纤放置在光纤主体光纤引导件内并且使多个光纤固定至光纤主体，以便光纤延伸超出多个光纤主体光纤引导件；将多个光纤分裂；将光纤主体插入连接器主体中，以便多个光纤邻近于连接器主体的多个镜片。在其它实施方案中，光纤主体可在需要时被构造为压接主体。

额外的特征和优点将在以下的详述中阐述，并且在部分程度上，本领域技术人员将从说明书清楚地明白这些特征和优点，或者通过实践如本发明的说明书和其权利要求书以及附图中所描述的实施方案来认识这些特征和优点。

应理解，前述一般描述和以下详述仅是示例性的，并且意图提供用以理解权利要求书的性质和特征的概述或框架。

附图被包括来提供进一步的理解，并且被并入本说明书中并构成本说明书的一部分。附图例示了一个或多个实施方案，并且与说明书一起用于解释各种实施方案的原理和操作。

附图说明

图1是根据本文公开的概念的具有光学连接器的光纤电缆组件的顶部透视图，所述光学连接器具有简化构造；

图2是图1的光纤电缆组件的底部透视图，图中示出附接至光学连接器的连接器主体的盖子；

图3是图1和图2中所示的光纤电缆组件的底部部分分解透视图，其中将盖子移去来示出设置在连接器主体的相应光纤引导件中的光纤；

图4至图6是示出图1和图2中所示的说明性光学连接器的部件的各种透视图；

图7和图8是示出用于制造图1和图2的光学连接器和光纤电缆组件的各种组装阶段的视图；

图9和图10是示出图1和图2的光纤电缆组件的光学连接器的视图，所述光学连接器插入具有安装凸缘的说明性光纤转接器中；

图11和图12分别是图9和图10的光纤转接器的前视图和透视图；以及

图13是用于本文公开的光学连接器的另一光纤转接器的透视图。

具体实施方式

现在将详细地参考本公开的优选实施方案，所述实施方案的实施例被例示在附图中。在一切可能的情况下，将在全部附图中使用完全相同或类似的元件符号来指代完全相同或类似的零件。应理解，本文所公开的实施方案仅仅是实施例，其中各个实施例并入有本公开的某些益处。可在本公开的范围内对以下实施例做出各种修改和变化，并且不同实施例的诸多方面可以不同方式结合来实现其它实施例。因此，本公开的真实范围应当根据但不限于本文所描述的实施方案从本发明的整体来理解。

本发明公开了具有光学连接器的光纤电缆组件，所述光学连接器具有需要比传统光纤连接器更少部件的简化构造。因为需要较少部件，所以制造光学连接器是快速和容易的。此外，光学连接器可使用高效和可靠的制造工艺，如模制部件、uv固化和激光处理以便剥离和/或剥离分裂光纤，从而消除对机械抛光的需要。光学连接器是基于镜片的设计，所述基于镜片的设计具有在连接器主体的前部处的多个镜片，以用于将光学信号从用于传输光学信号的光纤扩展开，以及将光学信号集中到所述光纤。此外，光学连接器具有简单的设计，其中压接主体附接至连接器主体和光纤，并且镜片被固定以便它们在光学连接器的配接期间不会移动(例如，不呈由弹性构件偏压的结构，而光纤在连接器中保持不动)。本文所述的光学连接器和光纤电缆组件是有利的，因为它们提供了稳健的高密度光学解决方案，这解决了对通过提供具有相对于连接器主体固定的光纤的光学连接器来提供光学连接的挑战。

图1和图2分别是根据本文公开的概念的具有说明性光学连接器100的光纤电缆组件10的顶部透视图和底部透视图，所述说明性光学连接器100具有简化构造。光学连接器100附接至光纤电缆50，从而形成光纤电缆组件10。光学连接器100包括：连接器主体102；光纤主体(未编号)，在这个实施方案中被构造为压接主体112；以及任选的盖子122，如以下所讨论。连接器主体102为光学连接器100提供了外形尺寸以便简化设计。多个光纤可设置在光纤主体中，并且在这个实施方案中，光纤主体具有通过被构造为压接主体而实现的额外功能性，以用于将光纤电缆附接至光学连接器/消除光纤电缆的应变。当然，本文公开的光学连接器概念可与光纤带、松散光纤等一起使用；而不是附接至电缆。例如，多个光纤可进入图1和图2中所示的光纤主体。另外，根据概念的光学连接器可用于如光学底板、服务器片等等的其它所需位置。

如图所示，连接器主体102具有与连接器主体102整体成形的多个镜片104，所述多个镜片104在光学连接器的前端处布置成阵列。在这个实施方案中，连接器主体102具有镜片104的单排阵列，如2个、4个、8个、12个镜片等等，但是其它阵列是可能的，如根据所公开概念的多排阵列以便增加光学通道的数量。镜片104可具有不同于如图所示与连接器主体102整体成形的布置。例如，镜片104可为单独的梯度折射率(grin)镜片，所述镜片插入连接器主体102的前端上的相应孔中，或镜片104可在附接至连接器主体102的前端的独立板上形成为阵列，但是与具有如图所示与连接器主体102整体成形的镜片比较，这些变化形式将需要更多的部件并且在组装期间具有进一步的复杂性。

另外，光学连接器100具有简化构造，因为光纤主体直接附接至连接器主体102并且为光学连接器100提供外形尺寸。换句话说，连接器主体102的外表面如图9和图10中所示被收纳成与转接器、插座等连通。因此，本文公开的光学连接器可通过光纤主体和连接器主体来形成，而无需如内壳体或外壳体、弹簧、套圈等等的更多部件；然而，本文公开的光学连接器的实施方案可按需要包括其它部件，如盖子、保护罩(boot)或压接带等等。在这个实施方案中，光纤主体被构造为压接主体112并且将在进行讨论时将其称为压接主体112；然而，光纤主体可具有光纤引导件位于前部处并且开放通道等按需要位于后部处的其它构造。

因为本文公开的光学连接器具有较少部件，所以它们还易于组装，甚至在具有较大数量(如四个或更多个)的光学通道的情况下也易于组装。光纤主体以任何适合的方式附接至连接器主体。例如，压接主体112与连接器主体102的组装是通过在压接主体上使用与连接器主体上的附接特征结构配合的附接特征结构来完成，但是可以其它方式来附接，如使用粘合剂来代替附接特征结构或除附接特征结构之外使用粘合剂。此外，压接主体112可充当用于处理固定至所述压接主体112的多个光纤的基准面，所述处理如使用机械和/或激光工艺将光纤剥离和分裂至适当长度。

如图2中最佳所示，盖子122附接至连接器主体102的一部分。确切来说，盖子122被设定大小和形状以便装配在连接器主体102的窗口123以用于固定电缆50的光纤，以便光纤的相应末端邻近连接器主体102的相应镜片104，以用于传输/接收光学信号。盖子122可由任何适合的材料形成，并且不必由光学传输材料形成。盖子122可与粘合剂(如uv可固化粘合剂或类似材料)一起使用或无需使用所述粘合剂。盖子122可摩擦配合或卡扣配合于窗口123中，或使用紧固件来固定，但是扣件引入了更多部件并且增加复杂性。在这个实施方案中，连接器主体102具有导向多个镜片104的多个连接器主体光纤引导件108(图5)。图3是示出光学连接器100的底部透视图，其中将盖子122从连接器主体102的窗口123移去。图3还示出光纤电缆50的多个光纤12，所述光纤12设置在连接器主体102的相应光纤引导件108中。在这个实施方案中，连接器主体102具有导向多个镜片104的多个连接器主体光纤引导件。连接器主体102的窗口103设置在与连接器主体102的闩锁相反的侧面上。然而，盖子122是任选的，因为连接器主体102的窗口123可由适合的材料封闭，而不是使用分立的盖子来将光纤固定在恰当位置。例如，盖子122可将光纤保持在向下和/或向前位置中，以用于维持接口处的光学连续性。另外，可按需要在光纤的末端处使用折射率匹配凝胶来改进光学连续性。

图4至图6是示出光学连接器100的各部件的各种透视详细视图。图4由前透视图描绘压接主体112以示出细节。压接主体112包括在后端处的筒体113和在前端处的光纤引导件116，所述筒体113和光纤引导件116由在中间部分处的凸缘114分开。筒体113具有管状形状，其中通道119从压接主体112的后部延伸至中间部分并通向导向扇形展开(fan-out)特征结构117；然而，在后部处的其它结构是可能的，如用于光纤主体的通道(例如，如部分敞开筒体或u形结构)。筒体113可用于将光纤电缆50的强度构件(不可见)固定至所述筒体113以实现电缆应变消除。例如，电缆的强度构件被固定在筒体113与压接带(未示出)之间，以便施加于强度构件的力可转移至压接主体112。电缆的光纤被布线穿过通道119并且朝向压接主体112的前部，以便恰当地定位在光纤引导件116内。因此，压接主体112可以单一部件形式来发挥若干功能，如使用筒体113来提供应变消除，充当光纤整理器和扇形展开件，和/或还用作用于光纤处理的夹具，如使用中间部分的凸缘作为用于剥离和/或分裂光纤的基准面

在前部处，压接主体112包括光纤引导件116和扇形展开特征结构117(即，扇形展开区)，以用于使光纤向外扩开达到预定间隔，从而实现光纤在光纤引导件116的单独光纤引导件116a中的对准。光纤引导件116a包括大体上匹配连接器主体102的镜片104的间隔的间隔，以便使用镜片形成扩开束连接器。举例来说，镜片可为镜片的阵列，其具有500微米的直径和介于镜片中心之间的750微米间距，以便抑制布置成邻近于镜片的大核心直径光纤的光学串扰，所述大核心直径光纤如具有约50微米或更大的核心的光纤。然而，需要时，用于镜片直径、镜片间距和/或光纤核心的其它适合的尺寸是可能的。光纤54在单独光纤引导件116a中的间隔和放置还为处理光纤提供了空间。这个具体的实施方案被构造为单排镜片，但是多排镜片是可能的。例如，光纤引导件的类似结构可形成于压接主体和连接器主体两者的相面对侧面上，以便光学连接器包括呈两排或更多排的光学通道。同样，连接器主体102具有多个连接器主体光纤引导件108(图5)，所述连接器主体光纤引导件108具有与压接主体112的光纤引导件类似的间隔，以用于收纳并引导多个光纤54(图7)的相应末端到达连接器主体102的前部处的多个镜片104。

图5示出连接器主体102的细节。连接器主体102具有大体上由窗口103和后入口107界定的空腔(未编号)。在将压接主体112与连接器主体102附接时，空腔允许对光纤位置的检查以便验证相对于镜片104的正确光纤位置，连同在需要对光纤位置的调整的情况下接近光纤。提供后部处的入口107来将压接主体102的一部分收纳在连接器主体102中。连接器主体102还可包括附接特征结构，如用于与压接主体112的附接特征结构协作的一个或多个开口106，压接主体112的所述附接特征结构如一个或多个弹性臂，如用于将各部件固定在一起的第一悬臂和第二悬臂115、115。设置在悬臂115的相应部分上的止动部115a与相应开口106协作，以用于在恰当位置将压接主体102固定至连接器主体112中。连接器主体102还可包括可为整合闩锁105的闩锁，所述闩锁如图所示形成为连接器主体102的一部分以便保持下方部分锁闭(count)。

在空腔内，连接器主体102具有多个连接器主体光纤引导件108，所述连接器主体光纤引导件108导向在连接器主体的前部处的多个镜片104。如图所示，光纤引导件108与连接器主体整体成形，并且可沿它们长度具有不同大小(例如，台阶形轮廓)，以用于收纳并对准光纤54的不同部分。举例来说，光纤引导件108的后部可较大，以用于收纳光纤54a的具有涂层的一部分(图7)，并且光纤引导件的前部可较小，以用于收纳光纤54b的剥去一个或多个涂层而留下光纤的核心和镀层的一部分(图7)。另外，镜片104的后侧可进一步包括凹部或凹坑(divot)(不可见)，以用于收纳相应光纤的末端并将所述末端相对于镜片的中部来定位。这个凹部或凹坑可在模制工艺期间连同连接器主体的其它特征结构一起形成。因此，连接器主体112的内部空腔的前部处的内表面充当光纤中每一个的相应光学基准面。换句话说，电缆的多个光纤上延伸超出光纤主体的多个光纤引导件的相应末端可被处理成所需长度，以便与镜片104的后侧协作。如果镜片104与连接器主体112整体成形，那么连接器主体112由适合的透光制成，以用于透射所需光学波长来实现在材料中的光学信号传输，所述材料如ultem的适合共混物。连接器主体102还可包括如一个或多个开口106的附接特征结构，以用于与压接主体的如一个或多个弹性臂的对准特征结构协作。虽然附接特征结构被示为悬臂115和开口106，但是其它适合的附接特征结构/结构是可能的。

图6是盖子122的透视图，所述盖子122可收纳在连接器主体102的窗口103中以用于将光纤固定到位。盖子122包括顶部和底部。底部可包括一个或多个凹槽124，以用于在安装盖子122时将光纤固定在所需位置。作为另一任选特征结构，盖子122可包括一个或多个斜坡表面125。斜坡表面125允许精确装配在窗口103中，并且可在盖子122插入窗口103中时提供对盖子122的向前偏压，和/或表面可简单地用于将盖子122对齐中心并对准。换句话说，在盖子122的插入期间，向前偏压推动光纤向前朝向镜片。其它实施方案可简单地使用如uv可固化材料的材料将光纤封闭在连接器主体内的适当位置，并且消除对盖子的需要，因为空腔被密封而与环境隔离。

图7和图8是示出用于制造光学连接器100和光纤电缆组件10的各种组装阶段的视图。图7是顶部透视图，其中使光纤电缆50的光纤54插入压接主体112中。光纤54从电缆的末端布线穿过通道119并且朝向压接主体112的前部，以便恰当地定位在光纤引导件116内。确切来说，单独的光纤54被放置成布线在单独的光纤引导件116a内，以便多个光纤的相应末端延伸超出光纤主体或压接主体的多个光纤引导件。任选地，在压接主体112的筒体113与压接带(不可见)等之间对光纤电缆50的强度构件(未示出)应变消除，并且随后保护罩132可如图所示沿电缆50上滑来将保护罩附接至压接主体112的后部。光纤54可固定至压接主体或产生用于光纤的分界部，所述分界部被产生用于抑制光纤的移动。例如，可将粘合剂、硅树脂或其它材料注入通道119中以用于产生分界部并且抑制通道中的光纤移动进入或退出压接主体112；或者，分界部可在电缆中或压接主体的另一部分(如光纤引导件)中产生。一旦构造出子组件以便光纤54设置在压接主体112内，就可对光纤处理它们的相应末端。如图所示，光纤54通过以下方式来处理/制作：从光纤54的末端剥离涂层的一部分以便形成光纤部分54b，并随后将单独的光纤分裂至所需长度，以便在组装光学连接器时光纤的相应末端面邻近于镜片104。举例来说，光纤54的从压接主体112延伸出的一部分包括一个或多个涂层仍留在光纤上的部分54a和其中涂层被从光纤54剥离的部分54b。光纤的剥离和/或分裂可按需要使用激光和/或机械工艺来执行。图7中所示的子组件可用作用于处理多个光纤54的夹具。换句话说，子组件的凸缘114或其它部分可用于作为参考面(即基准面)，以便为光纤的末端提供适合的长度和几何形状从而完成光学连接器100。

图8是底部透视图，其示出完全插入入口107中并附接至连接器主体102的压接主体112。如图所示，光纤54的末端部分延伸至连接器主体102的相应光纤引导件108中，并且邻近于连接器主体102的前部处的多个镜片104设置。当压接主体102插入入口107中时，光纤54大体上定位并间隔开以在插入期间与光纤引导件108对准。第一悬臂和第二悬臂115在它们进入连接器主体102时向内偏转，并随后在悬臂115上的止动部115a接合开口106时向外弹出，从而将压接主体组件固定至连接器主体102。其它附接结构和/或粘合剂也可用于将压接主体112与连接器主体102固定。之后，盖子122可如图3中所示插入窗口103中，或窗口103可在需要时由适合的材料封闭以用于保护光纤的末端。

光学连接器10可连接到任何适合的设备来进行光学连接，所述设备如消费电子设备，如平板计算机、pda、膝上型计算机、智能电话等等，以及网络开关、底板处的叶片；或使用转接器连接到另一类似的光学连接器。图9是透视图，其示出类似于光学连接器100的光学连接器100’，其中相应光纤电缆组件10’的一部分插入说明性光纤转接器200中来实现光学连接。图10示出转接器200的另一视图，其中从转接器200移去近端光纤电缆组件，以便后光学连接器100’的镜片104可见于转接器200的通道202中。在这个实施方案中，转接器200具有安装凸缘206，所述安装凸缘206具有用于固定转接器200的一个或多个孔206a。转接器200还包括在凸缘206的每一侧面上的切口204，以用于将光学连接器100’固定至转接器200。如图所绘，光学连接器100’包括形成为连接器主体的一部分的闩锁105，所述闩锁105接合转接器200上的切口204，以用于将光学连接器固定至转接器200。当希望取下光学连接器100’时，技术人员可向下按压在闩锁105上并从转接器200向后拉出光学连接器100’。光学连接器100’不同于光学连接器100，因为它进一步包括具有闩锁防护件132a’的引导罩132’。闩锁防护件132a’抑制电缆在闩锁105中缠结并且还充当易于将闩锁105接合(即下压)来将它从转接器200释放的触发器。图11和图12分别是不具有光学连接器的光纤转接器200的前视图和透视图。如图11中最佳所示，转接器200的通道202可包括一个或多个肋212，以用于对插入转接器200中的光学连接器偏压/对齐中心。举例来说，肋212可位于通道202的转角处，以用于对光学连接器对齐中心并且对准，从而改进光学连接性。肋212可在需要时被成型来使得所述肋在光学连接器插入时具有一定的变形度。

其它转接器或结构可包括本文公开的光学连接器。举例来说，图13是用于本文公开的光学连接器的另一光纤转接器200’的透视图。转接器200’类似于转接器200，但是并不包括用于安装所述转接器200’的凸缘。

本文还公开了制造光学连接器和相关组件的方法。在一个实施方案中，制造光学连接器的方法包括提供光纤主体，所述光纤主体具有带多个光纤主体光纤引导件的前部；将多个光纤放置在光纤主体光纤引导件内并且使多个光纤固定至光纤主体，以便多个光纤延伸超出多个光纤主体光纤引导件；将多个光纤分裂；将光纤主体插入连接器主体中，以便多个光纤邻近于连接器主体的多个镜片。所述方法可包括其它步骤，如将光纤放置在光纤主体中以用于将多个光纤扇形展开预定间隔。光纤可任选地使用如uv可固化材料等的适合的材料来固定。所述方法可包括使用机械和/或激光工艺来处理光纤，以便剥离一个或多个涂层和/或将光纤分裂至适当长度。在其它实施方案中，光纤主体可构造为压接主体，所述压接主体包括在后部处的筒体和具有光纤引导件的前部，并且可包括在中间部分处的凸缘。盖子可在需要时附接至连接器主体。另外，分界部可用于固定光纤以便抑制光纤在光学连接器内的移动。

进一步公开了制造具有光学连接器的电缆组件的方法的详细描述。制造电缆组件的方法包括提供电缆并且将引导罩和/或压接带螺纹连接于电缆上。电缆的末端可通过以下方式制作：使光纤和如芳族聚酰胺、kevlar等的强度构件暴露，并随后将多个光纤放置在压接主体内/穿过所述压接主体并且进入压接主体的光纤引导件中。之后，以所需布置，如通过使用粘合剂等将多个光纤固定至压接主体。任选地，组件可包括光纤分界部，以用于抑制光纤和相关应变在光学连接器附近或在光学连接器中的移动。举例来说，粘合剂或类似物可涂覆于压接主体的筒体和/或电缆内，以用于固定光纤并且抑制光纤在光学连接器的附近或在光学连接器处的力/活塞运动。

另外，如果电缆包括强度构件，那么就执行以下：使强度构件绕压接主体分布，并且使用压接带(即，将带子绕压接主体上的强度构件压接)将强度构件固定至压接主体。如果使用引导罩，那么就进行将引导罩向前滑动到光学连接器上。激光处理光纤，如剥离并分裂至所需长度是可能的，但是光纤的机械处理也是可能的。在处理光纤的末端之后，压接主体可插入连接器主体中，以便多个光纤邻近于连接器主体的多个镜片。所述方法还可包括将盖子附接至连接器主体，和/或使用适合于将多个光纤固定在光学连接器内的适当位置中的uv可固化物或其它物。

本领域技术人员应明白的是，可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下做出各种修改和变化。由于本领域技术人员可想到对并入本公开的精神和实质的所公开实施方案的修改组合、子组合以及变化，因此本公开应被解释成包括在所附权利要求书和其等效物范围内的任何内容。