用于在套环或生产夹具内对准多芯纤维的结构和技术的制作方法
【专利说明】用于在套环或生产夹具内对准多芯纤维的结构和技术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明要求享有2012年12月5日提交的美国临时专利申请序列号N0.61/733，531的优先权，所述美国临时专利申请归本发明的受让人所有并且全文并入本文中以作为参考。
[0003]援引并入
[0004]下列专利申请全文并入本文中以作为参考:2011年3月16日提交的名称为“用于多芯光纤电缆的多纤维连接器(Multifiber Connectors for Multicore Optical FiberCables) ”的美国专利申请序列号N0.13/049，794，所述专利申请归本发明的受让人所有。
技术领域
[0005]本发明大体上涉及光纤领域，并且特别地涉及用于提供用于多芯光纤的对准连接器化的结构。
【背景技术】
[0006]多芯纤维(MCF)技术通过允许由单一纤维并行地承载多个光学数据信号而能够大大地增加当前光纤网络的容量。已经开发的MCF的直径等于或接近单芯纤维的直径。使用这些MCF替代单芯纤维增大了接线密度，而不危害光学性能或引起纤维管理问题。
[0007]待处理的一个重要技术问题是连接器化(connectorizat1n)，即如何适当地端接MCF电缆，从而使得它们具有可接受的低水平的插入损耗。当前正研发的MCF所具有的插入损耗必须足够低，以支持通常需要2至4个连接的数据通信应用。已经证明对于当前可获得的技术而言，满足插入损耗需求具有挑战性。
【发明内容】
[0008]本发明的一个方面涉及用于对准多芯纤维的对准装置。对准装置具有带前部面和后部面的主体，并且包括在前部面处的前部开口和后部面处的后部开口之间延伸的毛细管。毛细管的内周包括对应于一个或多个相应的多芯纤维对准表面的一个或多个对准表面。前部开口被成形以紧密地装配在多芯纤维周围，以阻止多芯纤维相对于对准装置主体进行非纵向运动。后部开口被成形以紧密地装配在多芯纤维周围，以允许多芯纤维相对于对准装置主体进行一选择量的非纵向运动。毛细管在后部开口和前部开口之间提供了锥形过渡区域。多芯纤维沿着毛细管运动致使多芯纤维对准表面被压抵在毛细管对准表面上，以相对于对准装置主体对准多芯纤维芯。
【附图说明】
[0009]图1A和IB示出了具有D形轮廓的7芯式多芯纤维(MCF)的端视图和等距视图。
[0010]图2是第一 MCF的端视图，已经旋转了角度Θ的第二MCF重叠在所述第一 MCF上。
[0011]图3示出的表格列出了给定纤维几何形状的插入损耗和旋转角度之间的关系。
[0012]图4是示出了由紧密装配的套环毛细管对图1A和IB中所示的MCF进行旋转限制的图。
[0013]图5是示出了纤维-毛细管间隙与由紧密装配的套环毛细管对MCF进行旋转限制之间的关系的图。
[0014]图6A和6B分别示出了根据本发明的一个方面的对准装置的等距视图和后视图。
[0015]图7是示出了根据本发明的一个方面的松散装配的后部毛细管开口的图。
[0016]图8是示出了包括紧密装配的前部开口和图7中所示的松散装配的后部毛细管开口的毛细管几何形状的图。
[0017]图9是示出了根据本发明的一个方面的松散装配的后部毛细管开口的图。
[0018]图10是示出了包括紧密装配的前部开口和图9中所示的松散装配的后部毛细管开口的毛细管几何形状的图。
[0019]图11是示出了纤维通过示例性毛细管在根据本发明的对准装置中行进的一系列图。
[0020]图12和13是示出了根据本发明的另一方面的多纤维套环和对准引导件的一对图。
[0021]图14示出了用于测量插入损耗和未对准之间的关系的测试装置。
[0022]图15是示出了使用图14的装置测试的受测MCF-MCF连接在不同损耗范围内的损耗发生频率的柱状图。
[0023]图16是示出了仅仅伴行芯的损耗发生频率的柱状图。
[0024]图17是示出了测试MCF组中的所选一组的柱状图。
[0025]图18示出了一对表格，其列出了测试MCF的预测损耗和测得损耗之间的偏差，以及测试MCF组中所选之一的中心芯读数。
【具体实施方式】
[0026]本发明的各方面涉及用于降低多芯纤维(MCFs)的插入损耗的结构和技术，并且特别地涉及用于在套环、生产夹具等中精确和可靠地旋转对准MCF的结构和技术。
[0027]在此将参考具有D-形横截面轮廓的MCF来描述本发明的实施方式。在2011年3月16日提交的美国专利申请序列号N0.13/049,794中描述了这种MCF，所述美国专利申请归本发明的受让人所有并且全文并入本文中以作为参考。将意识到的是，本文中所描述的本发明的实施方式可应用于具有其它轮廓类型的MCF，例如包括双D形轮廓、多边形轮廓等。
[0028]图1A和IB分别示出了示例性的D形7芯式MCFlO的端视图和等距视图。MCFlO包括延伸通过共用的包层14的中心芯11和六个伴行芯12。伴行芯12以正六边形构造布置，其中每对相邻的伴行芯形成六边形的一个侧部，并且中心芯11位于六边形的中央处。MCFlO的外周包括在本文中分别被称为“圆筒部”和“平坦部”的圆柱形部分16和平坦侧表面18。
[0029]中心芯11位于MCF圆筒部16的纵向轴线处。平坦部18沿着纤维的长度延伸，并且关键地定位成用以精确地指示MCF伴行芯12的旋转方向。在所示的示例性MCFlO中，平坦部18靠近一对伴行芯12并且平行于连接这两个伴行芯的中心的假想线。
[0030]图1B示出了 MCFlO的端面视图，并且示出了本文中用于描述本发明的大量尺寸参数。这些参数包括如下:
[0031]OD:MCF圆筒部16的外径；
[0032]Dsat:穿过六个伴行芯12的中心的虚线圆20的直径；
[0033]Rsat:伴行圆20的半径；
[0034]Wflat:MCF平坦部18的宽度；
[0035]Drare size:每个芯 11、12 的直径；
[0036]Hflat:MCF平坦部18的高度(即，平坦部18和圆筒部16的相对侧之间的距离)。
[0037]示例性MCF的尺寸如下(微米):
[0038]OD:125;
[0039]Dsat:74.6 ；
[0040]Rsat:37.3 ;
[0041]Wflat:53.4 ；
[0042]Dcore_size:27.2
[0043]Hflat: 119.
[0044]此外，为了进行讨论，术语“z轴线”指的是MCF圆筒部16的纵向轴线。术语“x轴线”和“y轴线”分别指的是垂直于z轴线的水平轴线和竖直轴线。术语“纵向运动”指的是沿着z轴线的平移运动。术语“径向运动”指的是垂直于z轴线的平移运动(即沿着X轴线和/或y轴线的平移运动)。术语“极性”用于描述围绕z轴线的旋转运动或对准。术语“非纵向运动”指的是除了沿着z轴线的平移运动之外的所有纤维运动。
[0045]当将匹配的第一和第二 MCF彼此连接时，第一 MCF的各个芯与第二纤维的相应各个芯成对。理想地，每个成对的芯应当与其对应的芯完美地对准。
[0046]理论上来说，如果第一和第二 MCF完美匹配，如果它们的相应中心芯精确定位在z轴线上，以及如果两根纤维之间的唯一未对准之处是围绕z轴线的旋转未对准，则在各中心芯之间不存在偏移。然而，实际上，由于制造偏差和其它现象，中心芯也受到极性未对准的影响，但是通常程度小于伴行芯。
[0047]图2是MCFlO的图，第二 MCFlO’(虚线所示)重叠在其上。MCFlO具有完全水平的平坦部18。MCF10’已经沿着顺时针方向旋转了倾角Θ。应用基本的几何原理，将发现倾角Θ等于第二 MCF平坦部18’相对于第一