专利名称：光纤连接件的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及连接器，更具体地说是涉及诸如无线电远程通讯所用的光纤之类的光学波导的可再装配式连接器。
背景技术：
现今所用的多种单模不连续光纤插头都具有精密的圆柱形陶瓷套管，套管都安装在插头中。裸玻璃光纤都粘结在这些套管中紧密配合的轴向孔中，并且光纤和套管末端都抛光以形成低插入损耗且低背向反射的连接。用于这种套管式插头的连接器外壳可具有开口的陶瓷套，当插头插入外壳的相对端时其使套管定中心并且对齐。套管对齐可使纤维中心对齐而提供相对较低的插入损耗。插头中的弹簧迫使抛光的纤维端面紧密接触，而提供较低的背向反射。陶瓷套管式连接器还有多种形式，即含有成角度的抛光套管/纤维末端，当与类似插头配合时，可提供非常低的背向反射。
在过去的几年中，具有陶瓷套管的单模不连续光纤维连接器的价格已下跌并且性能也有所提高。这种价格下降的趋势有望继续，这是因为陶瓷套管和陶瓷对齐套的成本下降；但是与陶瓷套管和套的较低成本下限有关的光纤连接器的价格下降也是有限的。同样，现今所用的大多数单模陶瓷套管连接器都是在工厂中装于光纤引线或跨接电缆上的。这些连接器引线通常都是熔接或机械地拼接到纤维光缆上的。由于在陶瓷套管中难以粘结纤维，且难以精密地抛光纤维末端，所以现场安装中陶瓷套管式单模连接器是极少数的。因此，先前技术中单模陶瓷套管连接器的较高成本和缺乏现场安装性能尚未引起足够的重视。
另一种连接产品的管线、尤其是用于永久接头的产品采用一纤维夹紧元件，即以压出使纤维定位和对齐的多个槽和纤维导管为特点。这种产品的一个例子是Fibrlok接头元件，目前是由单片的塑性铝制成(Fibrlok是3M公司的一个商标)。这种元件的外形通常呈矩形，并且是通过从其运载带冲切该件所制成。一弯曲聚焦槽将矩形元件坯料分成两个相等的基本上矩形的区域或板件。至少一个板件具有V形的纤维定位和夹紧槽，槽与弯曲聚焦槽平行。V形槽的深度是当125μm的纤维置于这槽中时将从槽中露出50μm。漏斗形纤维导槽都设置在V形纤维定位槽的各个端部。相对的板件也具有漏斗形纤维导槽，并且离开弯曲聚焦槽的距离与第一板件中的漏斗形导槽相同。
平Fibrlok坯料沿着弯曲聚焦槽折叠，直至一块板件与另一板件近似成5至10度的角度，而形成由两块基本上刚性板件构成的结构，其中具有面向内的纤维夹紧V形槽，它们沿着一边缘通过一可弹性动作而使板件作小范围运动的铰链连接。当用于Fibrlok接头时，这种折叠的V形元件位于一塑料夹套内，它具有与该件中的纤维定位和夹紧V形槽对齐的端口。一塑料盖盖在开口元件板件或腿部的外边缘上。该盖具有倾斜的凹口区域，当盖关闭时该区域可下滑到该元件腿部的外侧，而使该元件的两条腿部移动到一起，而使一对纤维夹紧并在V形槽中定中心。
选择塑性铝作为制造Fibrlok元件的材料是因其成本低，以及其易于模压和折叠而不会发生破裂或折断。另外，铝的塑性使其更易于与外侧纤维表面相符，在将纤维夹持在V形定位槽中时不会在纤维上施加特别高的应力负载。然而，这种塑性材料也存在一些缺陷。例如，由于纤维多次再夹持在一塑性元件中而使纤维本身不能充分地嵌在对齐槽中，而难以通过使夹持板作用和不作用来重复使用这种元件，并且重复再关闭方面所可能具有的元件夹持力或纤维对齐精密度降低。所以，这种元件一般不适用于一可再装配的连接器。铝元件的另一弱点是其较高的热膨胀系数。这种膨胀可引起被夹持的纤维端面实际上在高温下分离。虽然如果连接器在室温下组装这是没有多大关系的，但如果连接器在非常低的温度下组装这是很重要的。
铝元件的另一个潜在弱点是当各种模压和折叠操作后企图对其作清洁时难以碰到。当在铝元件带材料上形成V形槽和导引锥时，经常产生细小的铝粉，铝粉会粘到V形槽的侧壁和边缘上。当折叠元件时也会沿弯曲聚焦槽产生小颗粒或粉状铝。如果在裸光纤插入到元件的过程中，这些铝粉或颗粒中的任一种移动，那么它们将粘到一个纤维端面和阻塞其芯子的一部分，而严重地影响插入损耗。在折叠之前企图清洁位于软塑性铝的V形槽中纤维经常会损坏或擦伤V形槽。也不能采用磨料清洁剂，因为它们会嵌在V形槽的软铝侧壁中。在折叠后清洁元件实际上也是不可能，这是因为元件腿部之间空间很小。
折叠铝元件的另一个潜在缺点是必须非常小心地控制在纤维夹持操作中元件诸腿部靠近的距离。如果诸腿部离得太远，元件的铰链会弹开，在随后的动作中元件就不能夹持纤维。而且，当铰接的铝元件中采用不同直径纤维时，可能一根纤维比其它纤维夹得松，而导致纤维滑动和纤维端部分离。所以，需要设计一种夹持元件，它可克服上述缺陷。并且还具有可将这种元件装入一可再装配、裸光纤连接器中的优点，与套管式连接器相比，再装配式裸光纤连接器具有明显低的初始成本，以及可提供一种单模使用的连接器，它易用简单的步骤和低价的并易于使用的现场安装工具作现场安装，还可提供与现有套管连接器相同的性能或更佳的性能。
发明概述本发明提供了一种无套管的裸光纤连接器，它大体上包括一插座和两个插头组件；插座包括一可在打开和关闭状态之间移动的纤维夹持件；一具有容纳夹持件和用于启动夹持件的成凸轮形的表面的一槽的导管；一具有容纳导管的内部的基座以及用于将夹持件固定在槽内并将导管固定在基座内部的盖子。各插头组件用于与插座配合，并且包括一插头壳；一将纤维一部分裸端固定在插头壳内并且将纤维裸端定位在插头壳前端的筒夹；以及一装到插头壳前端上并从其上向外延伸的凸轮形指状件，其位置是当插头壳完全插在插座中时，凸轮形指状件强制地紧靠着凸轮形表面。在插头壳和插座上较佳地具有锁固特点，以可拆卸地将插头壳固定到插座上，即连接器是可再装配的。
插座导管中的插口的尺寸可使夹持件在槽中摆动，凸轮形表面的位置是当仅仅一个所述凸轮形表面启动时，夹持件摆到与一个凸轮形表面相对的插口的一侧，并保持打开状态，只有当两个凸轮形表面启动时，夹持件才被迫处于关闭状态。
各插头组件较佳地包括一位于插头壳中并连接于其上的纤维保护件，这保护件可在插头壳中自由滑动，当插头壳离开插座时，纤维保护件基本上封闭纤维裸端，只有当插头壳插入插座以将纤维裸端指向所述导管时才缩回。筒夹较佳地向插头壳前端偏置，以当插头壳插入插座时在纤维的裸端上施以一预加负载状态。凸轮形指状件的尺寸和形状可选得仅在纤维的裸端已经完全插在插座中时才启动凸轮形表面。
本发明的连接器特别适用于断开和斜截安装，并且在夹持之前削斜的纤维端面的压缩负载可在插入损耗和背向反射两方面获得极佳的性能。诸端面弹性地相互相对压平，并且可排除纤维端面这间的所有空气。端面最好可选择地截成一个角度以进一步改善背向反射。
插座可采用先前技术的夹持件，本文所揭示的新颖元件可在连接器的制造和使用时产生附加的优点。这种新夹持件具有两个各具有一纤维接触面的板件，至少一个所述纤维接触面具有形成于其中的容纳纤维的槽。板件的边缘都与槽口管弹簧对齐并保持在一起。至少一个板件厚度方向上较佳地向固定边逐渐缩小，这样诸板件在与夹持边缘相对的端部是隔开的。至少一个板件具有一容纳金属丝槽以及容纳于其中的一金属丝，并大体上与容纳纤维的槽平行，它可起到一支点的作用以使板件沿着由金属丝所构成的轴枢转。槽口管弹簧沿着板件边缘提供精密的受控负载，使相对端通过一足以克服槽口管弹簧的受控负载的力而夹持在一起(在导管中)。容纳纤维的V形槽可通过使另一根纤维在夹持件中滑动、并绕着纤维使元件动作、使元件不动作、然后从元件上拿走纤维而在工厂中预形成。板件可由具有适当热膨胀系数的材料制成，以避免在温度循环过程中纤维端部蠕变。这种新元件使重复再装配的性能有所改善，并且提供将纤维安装于缓冲涂层上、并夹紧、且消除应变的装置，并保护裸玻璃光纤和断开/斜截的纤维端面，以及具有保证纤维端部可进入纤维对齐元件而不会出现挂起来的现象的导向和对齐特性。
附图的简述通过以下结合附图所作的描述可更好地理解本发明，其中
图1是本发明光纤连接器一个实施例的立体图；图2是图1所示连接器的侧视图；图3是图1所示连接器的俯视图；图4是图1所示连接器的分解立体图；图5是根据本发明且可与图1所示连接器一起使用的另一种光纤对齐和夹持元件的侧视图；图6是含有多个图1所示连接器的连接器存放盘的立体图；图7是根据本发明制成的用于面板安装的另一种连接器的立体图；图8是根据本发明作双联设计而制成的又一种连接器的立体图；图9是根据本发明制成的再一种连接器的立体图， 它有一个插头和插座来代替两个插头和一个共用插座。
较佳实施例的描述下面参阅附图，尤其是图1和2，它们示出了本发明的光纤连接器的一个实施例10。连接器10总的由一外壳或插座12组成，该插座具有两个分别容纳插头组件14和16的开口端。在所示的实施例中，插头组件14是为一250μm的光纤18设计的，而插头组件16是为一900μm的光纤20设计的。尽管连接器10适用于不同纤维的互联，当然在连接相同尺寸的纤维时也同样可以使用。连接器10可用于单一型号或多型号的纤维。
图3和4示出了插座12和插头组件14和16的结构细节。插头组件14包括一管状的纤维保护件22、一保护件弹簧24、一筒夹26、一筒夹外壳28、一筒夹圈30、一筒夹弹簧32、一插头体34、一插头体弹簧35、一插头外壳38和一消除应力罩40(图2和3未示出)。除了压缩弹簧之外，所有这些零件最好由一种坚固的可注射成形的聚合物构成，例如聚醚砜(PES)、聚碳酸酯(市场上称为LEXAN)、聚芳砜(由Amoco出售，牌号为RADEL)、聚丁烯对苯二酸酯(PBT)、聚苯硫(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酰亚胺(PEI)、液晶聚合物或丙烯腈丁二烯苯乙烯。这些零件按图4所示顺序装配在一起。纤维保护件22可滑进和滑出插头体34，并通过弹簧24朝插头组件14的前端即插座12偏置。若干凸起或凸耳42突出于纤维保护件22的外周，与形成在插头体34的侧面上的若干槽44啮合，以防止保护件22完全脱离插头体34，并防止保护件22旋转。纤维保护件22的朝前的端部有一壁，该壁上有一与前端的外径同心的孔，该孔的直径约比纤维的直径大0.05mm(0.222”)。当插头组件14插入插座12时，由于保护件22移进插头体34，纤维18的终端可滑过该孔并精确定位。裸纤维的端部与夹紧元件上的进入结构紧密对齐，以在插入的过程中防止纤维裸露端部的损坏。在取下插头的过程中，保护件上力保证了在保护件从插座中抽出之前纤维的裸露端部全部缩入保护件内，从而保护纤维的裸露端部。
250μm的纤维缓冲层被夹在装在筒夹外壳28内部的三爪筒夹26中。筒夹26和筒夹外壳28可在插头体34内部轴向移动约1.3mm(0.050”)，其中弹簧32对筒夹组件提供一朝插头组件的前端的约0.9N(0.2lbs)的预载荷。插头外壳38揿扣配合在插头体34的外侧上，并抵抗另一预载荷弹簧36相对于插头体34滑动。消除应力罩40能使退出插头后端的纤维缓冲层消除弯曲应力。
插头组件16包括一类似的纤维保护件46、一保护件弹簧48、一插头体50、一插头体弹簧52、一筒夹54、一插头外壳56和另一应力消除罩58(图2和3未示出)。所有这些零件(同样除压缩弹簧之外)也最好由可注射成形的聚合物构成。与插头组件14一样，纤维保护件46通过朝外突出的揿扣结构而保持在插头体50内，该纤维保护件46可以滑动但不能旋转。弹簧48朝900μm插头组件的前端即朝插座12预加载于保护件46。筒夹54装在插头体50的内部，当该筒夹完全轴向进入插头体50的后部时，就夹住900μm纤维缓冲层。插头外壳56也揿扣配合在插头体50上，使其滑动受到限制，弹簧52在插头外壳56与插头体50之间提供一预载荷。
诸插头组件具有零件内部配合的结构，这些结构允许插头组件在工厂里完成装配，以减少现场的零件数量，从而使安装达到最方便的程度。这些结构允许安装者简单地准备前述的纤维端部，并把它插入插头组件，并用较小的工具使推动筒夹并把纤维固定到插头组件的保护件完全缩回，由此端接要连接的纤维。在纤维断裂的情况下，这些结构通过用一个装配工具使筒夹移位，并取下纤维，提供了折除端接的手段。然后可再准备纤维端部，并如前所述重新安装。
插座12包括一基体60、一盖子62、一内部导向管64和一夹紧元件66。基体60和盖子62一起形成了插座的外部，它们是由任何坚固的可注射成形的聚合物所构造而成。导向管64也可由这样一种可注射成形的材料所形成。导向管64揿扣配合进入插座基体60的中心，它具有当夹紧元件66安装在导向管64内时与该夹紧元件66中的V形槽对齐的圆形端口。
夹紧元件66最好由一种金属材料模压而出，它采用类似于美国专利第5,189,717中所示的V形槽技术。夹紧元件66由两个基本上是平的板所组成，该两块板的长度方向的边缘被一弹性铰链连接在一起。这些板通常绕铰链轴稍许敞开，其敞开角最好在约1至8°之间。其中一块板的内表面有一个纤维对齐V形槽和位于V形槽各端部的在该板外侧边缘的导入纤维的半腔(一漏斗形凹槽)，所述半腔在距离铰链约板的宽度的1/4处。V形槽平行于铰链。另一块板的内表面除了与在相对的板上的导入结构对齐的纤维导入漏斗的另一半之外基本上是平的。当插头组件14和16插入连接器的插座时，纤维导入结构确保了纤维顺利地引入元件中的V形槽。
对中和夹紧纤维的V形槽是在元件的板上压出一个深度，使得纤维的外侧表面突出于V形槽，其突出高度约为其直径的20％。这样当元件的各板或支腿在各自的敞开或分开位置时，在其中一块板的平表面与另一板中的V形槽的侧面之间具有足够的空间，能使纤维插入V形槽的端部，并沿V形槽滑动，在滑动时阻力不大。但V形槽与相对的板的表面之间的配合空间没有大到能使纤维离开V形槽，或当两斜切的纤维分别从V形槽的相对的两端插入时，使该两斜切的纤维重叠。当两块板的与铰链相对的顶部边缘被推到一起时，V形槽与相对的板之间的间距变小。在其放松(未被推动)状态下，元件的两支腿的分开程度足以使一光纤能插入V形槽的相对两端，使这些纤维之间的连接大约位于元件的中心。当元件被推动或合拢时(如下面将要描述的那样)，元件的支腿绕弹性铰链被推到一起，则这些光纤被夹在V形槽内。也可以提供在两块板上有容纳纤维槽的零件。有利的是，可以在工厂通过把一纤维夹在两块板之间来加工出这些槽，从而提供比较均匀的槽表面光洁度和纤维的对中。可形成多个槽以用于纤维带。
图4示出的纤维对中和夹紧元件66设计成由单片的金属或聚合材料通过例如压模、冲切和折叠工艺制成。该元件与用在Fibrlok光纤接头中的零件很相似。但还可提供其它的结构，例如一种由两片分离的、被一弹性管连接在一起的板组成的元件，下面将会详细描述。
夹紧元件66装入在导向管64顶部的插口68中。在插口68的任何一侧上设置挠性铰接折板，在该折板的上外侧边缘上含有凸轮形表面70和72。当插头被推入插座时，凸轮形表面70和72与分别从插头外壳14和16的前端伸成的推动指状件74和76上的相应凸轮形表面接触。当两插头组件14和16全部插入插座12时，在插头推动指状件74和76上的凸轮形表面接触元件凸轮形折板70和72的外侧，并把折板推在一起。
在它们敞开的位置，两折板之间具有足够的空间，用于该元件左右枢转或摆动，通过的角度最好约为5至10°。如果只有一个插头组件插入，该插头外壳的推动指状件把相应的凸轮形折板推向插口68的中心线，但由于另一折板没有接触任何表面，元件66偏摆至插口68的一侧，所以该元件66不会围拢纤维或把纤维夹紧在V形槽内。但是，当另一插头也插入时，它的推动指状件会把相对的凸轮形折板往后推向插口68的中心线，此时由于该元件被迫紧靠住两凸轮形折板，所以元件的各板围拢和夹紧在V形槽中的各纤维。这样，在插头插入和取下的过程中，纤维所必须进行的保护、导向、对中和夹紧操作都在这过程中发生了。插座基体60外侧上的锁紧结构和插头外壳38和56把插头组件14和16可取下地固定到插座12上。连接器插头插入插座会使各插头外壳38和56各侧面上的凸耳在轻推释放锁紧件的锁紧部分中滑动。当各凸耳通过锁紧部分时，则它们一起往后移动，从而把连接器的插头外壳保持在插座内的位置中。为了释放各连接器插头，朝连接器的插头体方向压轻推锁紧件，使锁紧部分与插头外壳上的凸耳脱离，这样插头外壳和连接器插头体就能退出连接器插座。
插座的盖子62通过锁紧指状件78、夹紧元件和在基体60内部的管子64揿扣装配到插座基体60上，这样完成了连接器插座组件。盖子62还包括表面和壁结构80，它们支承推动指状件74和76的平的、无凸轮形的、相对的侧面，以防止推动指状件因围拢夹紧元件66的接触和凸轮形力而朝外弯曲。本发明的这个实施例允许在例如纤维在夹紧元件内断裂或夹紧元件内有杂质污染的情况下取出盖子以更换夹紧元件66。只需一个小工具把锁紧指状件78压到一起，使它们脱离各自在基体60中的配合孔，以便取下盖子62。插座12和插头14可分别设置槽纹隆起部分82和84(见图1)，以提供良好的拇指和手指的夹持作用。
下面参阅图5，图中示出了一个新颖的夹紧元件90，该夹紧元件与单片的夹紧元件66相比具有几个优点，主要是因为构造夹紧元件90的材料具有多种，尤其此单片折摺元件66有较大耐磨性和硬度的那些材料。新的夹紧元件90总的由两块基本上是平的矩形板92和94所组成，这两块板沿一个边缘96、98稍微倾斜。图中所示的这些边缘彼此是齐平的，尽管这是较佳的，但它们完全齐不是必须要的，只要各板的有效边缘基本上对齐，能进行下面将要描述的枢转动作就足够了。在各板上倾斜的区域中形成窄的V形槽100和102。在夹紧元件各板的平的后侧上和倾斜端，在较接近夹紧元件的倾斜端的边缘的位置形成较深的槽104和106。其中一块平夹紧元件的板92有一个V形的纤维定位和夹紧槽108，在V形槽的每一端有一V形导入口。另一相对的夹紧元件的板94有一对成对的半锥形纤维导入槽110。一开槽的管状弹簧112的两支腿装入板92和94的后侧上的槽104和106，使板92和94保持在一起。如有关夹紧元件66所提到的那样，可形成两个槽，在每一块板上形成一个，而不是只形成一个具有平的支承表面的槽。管状弹簧112最好由诸如铜铍合金或不锈钢的金属材料制成，并稍微开口，以装配夹紧元件的板，并装进定位槽中。这种结构在板92与94之间提供少量力的预载荷。
一对齐和枢转金属丝114有选择地插入位于夹紧元件板的倾斜区域的较厚部分中的配合V形槽100和102。金属丝114起到一枢转轴或可转动的铰链的作用，并当两板的与倾斜部分相对的外侧边缘在纤维夹紧的过程中迫使在一起的时候，保持两块板92和94适当对齐。在其打开状态，管状弹簧推每一板的外侧，迫使各板在铰链金属丝114处并还沿着每一板的倾斜段的薄的部分的边缘处接触。在打开位置，板92和94的内侧边缘最好定位成相互间有一个约5度的角度。这种打开程度大到足以使一125μm光纤能够轻易地从两块板的相对的边缘插入纤维定位V形槽108。在V形槽的两侧与相对的板的配合的平表面之间，纤维有约15至25μm的空隙。该空隙量保证了纤维端面(尤其是斜切端面)可与V形槽接触，但不允许各纤维在插入的过程中在V形槽的中部彼此通过。夹紧元件的板上的半漏斗形纤维导入结构确保了各纤维在插入过程中能轻易地进入V形槽。
当在连接器10中使用截断的和斜切的纤维时，所述截断的和斜切的纤维从夹紧元件90的相对两端插入，它们的端面在夹紧元件的约中心处彼此接触。最好用一约为0.9N(0.2lbs)的纵向载荷使纤维相互对着推进，使面积减少的截断的纤维端面彼此对抵着而弹性弄平，从而减少插入损失和背向反射。为了把各纤维夹紧在V形槽中，夹紧元件板的未斜切的边缘被推到一起(如夹紧元件66那样)，使板92和94最初绕枢转金属丝枢转，以使夹紧元件的斜切边缘运动分开。在某些时刻，当夹紧元件的各板靠拢移动时，夹紧纤维的V形槽与各纤维之间的间隙缩小，纤维被夹紧。夹紧元件的各板顶部的附加靠拢最终使板完全与纤维接触，而与铰链金属丝脱离接触。此时，管状弹簧的夹紧力精确控制纤维上的夹紧力。理论上讲，对纤维可精确地提供任何程度的夹紧力，该力是通过制定管状弹簧的大小来提供的，最好是约44.5N(10lbs)的力。如果各纤维的直径有些不同，管状弹簧能有利地弹性变形，其中一端的变形比另一端稍大一点，以适应纤维直径的不协调。因此，在裸纤维连接器例如采用轴向预加载的截断和斜削纤维的本发明中，夹紧元件90是特别有用的。
夹紧元件90与特别是用在裸纤维连接场合中的现有全铝元件相比具有许多优点。在目前的Fibrlok元件中，铰链和元件是一体的，并用相同的材料制成。在目前的元件中形成这种铰链要求元件的材料在最初时有很强的可塑性，随后能加工硬化，以在一运动的很小的范围内提供弹性铰链特性。这就限制了可用于制造这种结构的元件的材料种类。在具有管状弹簧和铰链金属丝的新的两块板的元件结构中，可根据最需要的特性来选择元件板材料，这些特性是能满足消除表面颗粒的加工、防止纤维在V形槽中出现压痕的耐磨性和硬度、清洁方便、低热膨胀系数(小于12×10-6英寸/英寸/°F)和耐化学腐蚀。有了这结构上的自由度，就可在很大的范围考虑元件的材料。具有元件90所需特性的某些材料包括不锈钢、钛、陶瓷、玻璃和一些可能的低CTE、高刚度的聚合物。元件90比现有的元件容易制造，这是因为省略了所需要的铰链成形和折叠加工、在成形加工中几乎没有材料需要移动以及元件的平表面将很耐用并更容易清洁。即使当各个板通过一较大的移动范围后围拢，也要求分开的管状弹簧提供比较均匀的纤维夹紧力。即使该件比要求的合拢得更近，管状弹簧112也具有提供所需纤维夹紧力的能力。在先前技术的元件结构中，过分合拢的元件会使铰链扩张或变形，这样在最初会产生很大的纤维夹紧力。在随后合拢中，变形的铰链就不能提供适当的夹紧力去把纤维夹紧在V形槽中。
尽管新的元件结构是为基本的连接场合而设计的，但也可应用于拼接场合中，即光纤的永久互联。先前的Fibrlok拼接中的铝元件的长度随温度的变化而改变。可以相信，当元件的长度随温度变化而改变时，这会引起纤维端面略微分开和返回靠在一起。同样纤维端面的前后移动也会使用于接头的折射率匹配凝胶在纤维端部的周围流动，并有可能产生气泡或使纤维芯之间的凝胶带有灰尘微粒，从而阻断某些传输的光。因此，热膨胀系数很低的元件材料有利于消除凝胶移动和相应的气泡形成或在纤维芯子区域纤维端部之间传送灰尘微粒的潜在可能性。还可举例，在这些例子中，先前技术的组装接头的初始效率因制造灰尘或在铝元件中的纤维夹紧V形槽中的碎屑而下降。由能够承受很严格的清洁而不会破坏V形槽的材料构成的诸如元件90的夹紧元件能够提高初始装配效率或增加所生产的低损耗接头的百分比。由于可用于新结构元件的元件板材料的范围较广，可以预计能为拼接提供一种“更清洁”的元件。
本发明的连接器可有多种不同用途。图1-4示出了一用于存放盘安装场合的连接器10，其两个纤维插头插入插座的端部。在此实施例中，连接器插座12没有外伸的安装边缘，而是具有一内腔，它可卡配在平板上的安装柱116上，例如图6所示的连接器存放/纤维管理盘的底部中。这种盘安装连接器实施例的外部形状可保持尽可能小，这样连接器可相互靠近，并且占住的容积非常小。盘118最多可装4个连接器。支柱116可以是空心的，这样细杆状工具可插入空心部分以使连接器从支柱上上抬，并抬出盘外，而便于接近各个连接器。这种系统特别适用于家用光纤连接。在图1-4和6所示的设计中，250μm插头是由弹簧预加载荷的，而900μm插头是在插头坚固状态下安装的，而不必由弹簧预加载荷。虽然图1-4的两个插头设计不同，但它们也可以有相同的设计，只要至少一个插头装有用于一根光纤对另一个预加载荷的装置。该装置较佳地使光纤末端面受到至少0.09N的压缩载荷的作用。盘118的内部可设置有一个或多个用于储存过分松弛的光纤的线轴。可设置非常细的线轴，线轴可叠在模塑在盘底上的一个共同支柱上(未示)，这样各根纤维可分别绕到线轴上，然后通过移去所需纤维上方的线轴可接近所需的纤维，而不会扰动(且可能损坏)其它的光纤。
图7示出了本发明连接器的另一种实施例120，具有带安装孔124的外伸安装凸缘122。连接器120安装在一连接器面板(未示)上，该板可以是光纤分配设备的一部分。面板安装连接器120可位于中心位置，以便手指接近各个连接器，而不会干扰邻近的连接器或其光纤。
图1-4和6-7示出了根据本发明的设计，它们可用于将各单个的光纤安装在各个连接器插头上。图8示出另一种设计，其中已经采用两个与连接器10类似的单个的连接器以产生一双联光纤连接器130。双联连接器130中的连接器插头132和134具有双弹簧加截的光纤保护器、光纤预负荷装置(弹簧)以及光纤夹持装置(筒夹)。双联连接器外壳或插座136具有用于双联连接器插头的内部光纤导向部分的两个对齐元件和两组入口。这种形式连接器的光纤间隔较佳地约为8mm。
图1-4和6-8的设计都是插头-外壳-插头设计；然而也可根据本发明设计一种连接器，它可采用和插头-外壳-插头相同的互连方式，只有一个插头与中心外壳永久地成为一个整体。这种类型的连接器140称为插头和座式设计，如图9所示的，大体上包括与插头14或16类似的单个插头142，以及含有一夹持及对齐元件90和另一插头的功能零件都组合在一个单元中的插座144。连接器140特别适用于仅在连接器一侧重排光纤的那些情况(例如面板的前方)。连接器另一侧的光纤(面板后方)是永久的，并不需重排。一个插头与对齐外壳组合以形成一连接器插座，可减少连接器的零件数、连接器的尺寸以及可能使连接器成本下降。如权利要求书中所使用的那样，“插座”一词包括了双插头插座12和插座144这两层意义。
前述任一种连接器的使用都是很直接的。当光纤被斜切、清洁和检测后，它们都装入连接器插头中。斜切例如可采用如美国专利申请No.08/122,755所述的工具来完成。首先将一个组装好的空连接器插头(不含一罩)装入一小型操作工具或夹具中。这种工具(未示出)可提供一种装置，用于1)将预备的光纤引入连接器插头，2)为光纤末端提供长度定位，这样裸玻璃光纤在连接器插头内长度适当，以及3)操作连接器插头内的筒夹以夹到光纤缓冲层，并且将光纤固定到连接器插头内，而不需使用粘结或束缚工具。预备的光纤插入光纤弯曲应变消除罩，并且该罩沿着光纤滑动，并向旁边运动。然后一组装完成的连接器插头装入安装工具中，光纤的断开和斜截端插入连接器插头的后端。光纤被推向连接器的光纤保护端，直至光纤的斜削末端碰到位于略微回缩的光纤保护器前方的一个止挡定位装置。当光纤处于所需位置时，技术人员操纵安装工具上的一个手柄，该工具轴向地迫使筒夹进入筒夹外壳，并且持久地将光纤缓冲层夹在连接器插头体中或者夹在弹簧加载的筒夹组件中，这取决于正在组装的插头类型。
本发明的连接器用于连接其端面已经斜削的光纤是较佳的。斜角较佳地约为45°、即夹角约为90°，虽然夹角可以在30°至160°范围内。斜削可在光纤端面上留下一平的中心区，其直径较佳地在20和120μm之间。中心部分可以成角度，即与光纤轴线不是正交的以减少背向反射。
连接器插头从工具上移走，并且可采用标准的束缚环等将任何加强件(Kevlar支架)直接固定到900μm型的连接器插头的插头体上。250μm连接器插头的设计也可与增强式光缆型一起使用，考虑到在弹簧加载筒夹中的夹持处和连接器后端之间的光纤中的一个弓形，插头体必须要扩大。此光纤弓形区域是必要的，这是因为弹簧加载的筒夹克服预加的0.9N(0.20磅)弹簧力而被后推在连接器体中，以在光纤末端产生所要求的压缩预加力的大小。一较长的插头体(未示出)将可提供足够的内部空间以容纳附加的光纤长度，如一光纤弓形部分，当光纤牢固地夹在连接器插头后部时，然后在插头插入外壳过程中在连接器内部被后推。光纤安装程序的最后步骤是使应变消除罩滑动支撑光纤，并且将其压到一空心支柱上，其缓冲的光纤在连接器插头体的后部通过此空心支柱。如上所述的，当发生光纤在连接器内部断开并且需要更换或再断开和斜截时，缓冲筒夹可脱开连接，且可移去光纤。
然后连接器插头就预备插入一连接器插座或插座内。第一个插头(例如149)插入插座，直至光纤保护件进入并接触到导管64内的插座底部。插头的连续运动可使光纤保护件克服压缩弹簧作用使光纤保护件后滑到插头体内，并且使断开和斜截的光纤进入该元件中的V形槽中。插头进入外壳的附加推动造成光纤继续滑入元件内，直至光纤末端已略超出该件中心。在此时刻，连接器插头体与对齐插座的前面对齐。继续推动连接器插头盖可使得盖前部上的凸轮形指状件用凸轮将该元件操作翼推向该元件，从而在光纤上关闭该件。如果其它插头没有安装在插座的相对侧，光纤夹持件将仅摆到槽68中的一侧，该件中斜截末端的玻璃光纤就不被夹持。插头外壳(例如38)被推向插座，直至插座上的锁扣与插头外壳侧面的锁片配合以将其锁定。
当其它插头(例如16)插入插座相对端时，其光纤保护器接触到底，并且将光纤引入该件90的端部。相对插头进入外壳的连续运动将其光纤沿着该件的V形槽推动，并向着其它光纤的末端。当两根光纤末端在V形槽中相互碰到时，一个插头中的压在滑动光纤筒夹上的压缩弹簧开始压缩，光纤末端预加载到所需载荷。继续在光纤上加预加载，直至其它连接器插头的插头体与对齐插座的端部平齐。在此时刻，光纤在该件V形槽中相互对着预加载，只是不夹紧。其它插头的插头壳此时将继续移动，而使其操作指状件移入外壳中心并且用凸轮带动该件闭合在预加载的且静止的光纤上。当其它插头的锁扣配合时，完成光纤之间的连接。
900μm插头16已设计成具有一可选择的抗拉性能，它可在插头体50上的指状件和导管64之间操作。这些零件都有配合柔性指状件，它们可在插头体完全进入插座的900μm端部时互相配合。这些指状件将插头体锁到对齐插座上，并且使连接器的900μm插头端部抗拉。连接器另一端也可具有这种抗拉特点，只是插头体应加长以将光纤中的弓形部分容纳在弹簧加载的筒夹、预加载组件及连接器插头后端之间。
以上虽然对本发明的具体实施例作了描述，但是这些描述并不意味对本发明的限定。本技术领域中的普通技术人员参照上述描述还可对本发明作出多种变化以及作出替代实施例。所以应当认为这些变化都落在所附权利要求书所限定的本发明精神或范围内。
权利要求
1.一种对准和固定两光纤的终端的产品，它包括一第一板件，它具有一纤维接触表面和一边缘；一第二板件，它具有一纤维接触表面和一边缘，至少一个所述纤维接触表面上形成有一纤维接收槽，所述第一板件的所述纤维接触表面设置成与所述第二板件的所述纤维接触表面相邻接，所述第一板件的所述边缘大致与所述第二板件的所述边缘对齐；将所述板件纵向沿它们的所述边缘夹紧的装置。
2.如权利要求1所述的产品，其特征在于所述第一板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第一板件的所述外表面上在邻近其所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述第二板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第二板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；以及所述夹紧装置包括一槽口管弹簧，该弹簧具有第一和第二边缘，它们分别嵌于所述第一和第二板件的所述外表面上的所述槽中。
3.如权利要求1所述的产品，其特征在于，至少一个所述板件的厚度朝其所述边缘方向变小，所述两板件在所述边缘的另一端处分离。
4.如权利要求1所述的产品，其特征在于，至少一个所述板件具有支点装置，允许所述板绕一大致平行于所述纤维接收槽的轴线枢转。
5.如权利要求1所述的产品，其特征在于，每个所述板件均由热膨胀系数小于12×10-6英寸/英寸/°F的材料构成。
6.如权利要求3所述的产品，其特征在于，所述夹紧装置沿所述边缘提供精确控制的载荷，以允许所述板件与所述边缘相对的所述端部由一个足以克服所述夹紧装置的力夹持于一起。
7.如权利要求4所述的产品，其特征在于，每个所述板件具有一与其所述边缘相对的端部，当两个所述板件的所述边缘彼此完全抵靠时，两个所述端部张开一个在1°到8°范围内的角度。
8.如权利要求6所述的产品，其特征在于所述第一板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第一板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述第二板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第二板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述夹紧装置包括一槽口管弹簧，该弹簧具有第一和第二边缘，它们分别嵌于所述第一和第二板件的所述外表面上的所述槽中。
9.如权利要求8所述的产品，其特征在于，当两个所述板件的所述边缘彼此完全抵靠时，两个所述板件的所述端部张开成一个在1°到8°范围内的角度，所述纤维接收槽的尺寸和空间制成为当所述板件的所述端部如上述那样张开时，有足够的容隙在其中插入一纤维，但所述纤维接收槽的所述容隙仍很小而足以防止两个斜削纤维端面在槽内彼此越过对方。
10.一种将两光纤互连的插座，它包括一外壳；一位于所述外壳内的夹紧件，所述夹紧件包括一第一板件，该板件具有一纤维接触表面、一边缘和一与所述边缘相对的端部；一第二板件，该板件也具有一纤维接触表面、一边缘和一与所述边缘相对的端部，至少一个所述纤维接触表面上形成有一纤维接收槽，所述第一板件的所述纤维接触表面设置成与所述第二板件的所述纤维接触表面相邻接，所述第一板件的所述边缘大致与所述第二板件的所述边缘对齐；和将两个所述板件纵向沿它们的所述边缘夹紧，使得两所述端部分离成张开状态的第一夹紧装置；以及位于所述外壳内、将两板的所述端部夹持于一起而使所述夹紧件变成合拢状态的第二夹紧装置。
11.如权利要求10所述的插座，其特征在于所述第一板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第一板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述第二板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第二板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述第一夹紧装置包括一槽口管弹簧，该弹簧具有第一和第二边缘，它们分别嵌于所述第一和第二板件的所述外表面上的所述槽中。
12.如权利要求11所述的插座，其特征在于，至少一个所述板件的厚度朝其所述边缘方向逐渐变小。
13.如权利要求12所述的插座，其特征在于，当两个所述板件的所述边缘彼此完全抵靠时，两个所述板件的所述端部张开成一个在1°到8°范围内的角度，所述纤维接收槽的尺寸和空间制成为当所述板件如上述那样张开时，有足够的容隙在其中插入一纤维，但所述纤维接收槽的所述容隙仍很小而足以防止两个斜削纤维端面在槽内彼此越过对方。
14.如权利要求13所述的插座，其特征在于，所述板件的至少一个所述纤维接收表面具有一大致平行于所述纤维接收槽的金属丝接收槽，并且还包括一位于所述金属丝接收槽中的金属丝，所述金属丝足够大而可起支点作用，允许所述板绕所述金属丝所限定的轴线枢转。
15.如权利要求14所述的插座，其特征在于所述外壳包括一底座件和一盖子件，它们可拆地连接于所述底座件，所述外壳允许通过拆下所述盖子件而接近所述夹紧装置；在将所述盖子件从所述外壳上拆下后，夹紧件可从所述外壳上卸下。
16.一种将两光纤互连的插座，包括一可在张开与合拢状态之间移动的夹紧件，它具有在所述合拢状态将纤维的裸露端固定成光学连接状态的装置；一外壳，所述夹紧件位于所述外壳内，所述外壳包括一底座件和一可拆地连接于所述底座件的盖子件，所述外壳允许通过拆下所述盖子件而接近所述夹紧装置，在将所述盖子件从所述外壳上拆下后，夹紧件可从所述外壳上卸下；位于所述外壳内、用于驱动所述夹紧件的装置。
17.如权利要求16所述的插座，其特征在于，所述夹紧件还包括一第一板件，它具有一纤维接触表面、一边缘和一与所述边缘相对的端部；一第二板件，它也具有一纤维接触表面、一边缘和一与所述边缘相对的端部，至少一个所述纤维接触表面上形成有一纤维接收槽，所述第一板件的所述纤维接触表面设置成与所述第二板件的所述纤维接触表面相邻接，所述第一板件的所述边缘大致与所述第二板件的所述边缘对齐；将所述板件纵向沿它们的所述边缘夹紧，使得两所述端部分离成张开状态的装置。
18.如权利要求17所述的插座，其特征在于所述第一板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第一板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述第二板件具有一与其所述纤维接触表面相对的外表面，所述第二板件的所述外表面上在邻近所述边缘处具有一纵向延伸的槽；所述夹紧装置包括一槽口管弹簧，该弹簧具有第一和第二边缘，它们分别嵌于所述第一和第二板件的所述外表面上的所述槽中；至少一个所述板件的厚度朝其所述边缘方向逐渐变小；至少一个所述板件具有支点装置，允许所述板绕一大致平行于所述纤维接收槽的轴线枢转。
19.如权利要求18所述的插座，其特征在于所述夹紧装置沿所述边缘提供精确控制的载荷，以允许所述板件的与所述边缘相对的所述端部由一个足以克服所述夹紧装置的力夹持于一起；当两个所述板件的所述边缘彼此完全抵靠时，两个所述板件的所述端部张开成一个在1°到8°范围内的角度，所述纤维接收槽的尺寸和空间制成为当所述板件如上述那样张开时，有足够的容隙在其中插入一纤维，但所述纤维接收槽的所述容隙仍很小而足以防止两个斜削纤维端面在槽内彼此越过对方。
20.如权利要求19所述的插座，其特征在于，每个所述板件均由热膨胀系数小于12×10-6英寸/英寸/°F的材料构成。
全文摘要
一种互联两个或两个以上光纤(18,20)的裸端部的装置采用一种其内具有一纤维夹紧元件(66)和推动元件的凸轮形表面(70,72)的共用插座(12),和至少一个具有与凸轮形表面(70,72)中的一个相啮合的凸轮形指状件(74,76)的插头。凸轮形表面的位置是这样的,当只有一个凸轮形表面被推动时,夹紧元件向插口的、与一个凸轮形表面相对的一侧摆动,而保持打开状态,只有当两个凸轮形表面都被推动,夹紧元件被迫处于合拢状态。插头包括在一插头外壳(14,16)内自由滑动的纤维保护件(22),当插头外壳从插座中取下时基本上包围纤维(18,20)的裸端部,只有当插头外壳插入插座时才缩回,以把纤维的裸端部引向所述导向管(64)。一纤维筒夹(26)使纤维的终端朝插头的前端偏置,以把纤维的裸端部置于一预加载荷的状态。连接器(10)尤其适用于断开和斜截安装。插座最好采用具有两个各带有一纤维接触面的板件(92,94)的一新颖的夹紧元件(90),至少一个所述纤维接触面具有一容纳纤维的槽(108)。板件的边缘(96,98)都与槽口的管弹簧(112)对齐,并保持在一起。至少一个板件具有一容纳金属丝槽(100,102)以及容纳于其中的金属丝(114),它可起到支点的作用以使板件沿着由金属丝构成的轴线枢转。槽口的管状弹簧沿着板件边缘提供精确的受控负载,使相对端通过一足以克服槽口管状弹簧的受控负载的力而夹持在一起(在导向管(64)中)。
文档编号G02B6/38GK1189895SQ96195157
公开日1998年8月5日 申请日期1996年6月5日 优先权日1996年6月5日
发明者理查德A·帕特森, 亚力山大R·马修斯 申请人:美国3M公司