远程夹持光纤连接器的制作方法

专利名称：远程夹持光纤连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光连接器。
相关领域
用于电信业的机械光纤连接器是已知的。例如，LC、 ST、 FC和 SC光连接器被广泛使用。
然而，商购光连接器不能很好地适用于外部设备的现场设施。通 常，需要粘合剂以将这些类型的基于套圈的连接器安装到光纤上。在 现场执行将光纤粘合到套圈的处理可能棘手并且耗时。另外组装后抛 光需要技师具有较高程度的技术。
远程夹持光纤连接器也是已知的，例如在美国专利No.5,337,390 中描述的那些。这些连接器采用机械夹紧元件而不是粘合剂将光纤固定。
另外已知的为光混合接合连接器，如在日本专利No.3445479、日 本专利申请No.2004-210251(WO 2006/019516)和日本专利申请 No.2004-210357 (WO 2006/019515)中所述。然而，这些混合接合连接器 与标准连接器格式不兼容并且在现场需要连接器的大量的分段组装。 连接器的多个小件的处理和取向可以导致不正确的连接器组装，其可 以导致性能降低或损坏光纤的机会增加。
另外已知的为装配了工厂安装的光纤短插芯的连接器。在这些连 接器中，短插芯光纤的后端机械接合到现场光纤，其中折射率匹配凝胶用于填充光纤短插芯后端和封端光纤的前端之间的间隙。例如，见
美国专利No.5,909，528。对于户外应用，尤其是对于可以发生宽温度变 化的环境来说，凝胶的折射率可以随温度的变化而变化，导致更多的 反射，因此在那些特定应用中限制了连接器性能。
另一个替代形式包括使用熔接将现场光纤连接至光纤短插芯。例 如，见日本专利申请No.2004-317945。熔接需要使用昂贵的熔接机。

发明内容
根据本发明的一个方面，光纤连接器包括外部壳体和设置在外部 壳体中的卡圈主体。卡圈主体在卡圈主体的第一部分中接纳并固定套 圈。套圈包括限定轴线的中心孔。套圈还包括设置在中心孔的一部分 中的光纤短插芯，光纤短插芯包括第一光纤，该第一光纤具有邻近套 圈的端面的第一末端和在套圈内封端制备的第二末端。卡圈主体还包 括第二部分，该第二部分包括容纳夹持第二光纤的夹紧装置的壳体部 分。
在另一方面，夹紧装置提供沿轴向施加到第二光纤的触点压力， 并且在中心孔的内部提供与第一光纤的第二末端的光学接触。
在另一方面，夹紧装置包括夹紧元件和被构造用于接合夹紧元件 以固定设置在其中的第二光纤的启动盖。在一个方面，夹紧元件包括 具有稱合两个元件腿部的中心铰链(focus hinge)的延性材料，其中启动
盖包括在盖腿部上形成的凸轮部分，凸轮部分在启动后接合卡圈主体 的后部，其中腿部中的每一个还包括在不同轴向位置处形成并横截轴
线而取向的狭槽。在另一方面，夹紧元件还包括位于腿部的相对的纵 向末端部分上的一个或多个凸起，其中，在启动启动盖后，第一凸起 接触套圈的后部并且第二凸起接触启动盖的一部分。在一个方面，触 点压力为约0.1磅至约0.4磅。在另一方面，启动盖包括覆盖件部分和主体部分，主体部分包括 两个主腿部和两个弹簧腿部，其中主腿部包括设置在其内表面上的凸 轮以在当盖在启动期间按压到元件上时在第二光纤周围接合并夹持元 件。在一个方面，主腿部每一个包括前向肩部分以接合设置在夹紧元 件和套圈之间的卡圈主体的保持壁部分。在启动期间，弹簧腿部接合 卡圈主体的相对部分的凸轮表面。
在另一方面，套圈包括设置在套圈的大致中点轴向位置处的切口 部分，切口部分提供一个位置以在套圈的第一部分处施加粘合剂至中 心孔。
在另一方面，套圈包括大致横截轴线形成的狭槽，该狭槽接纳清 洁材料和抛光材料中的至少一种，并适用于第一光纤的第二末端以及 第二光纤的对接末端中的至少一个。在一个方面，狭槽以从法线到轴 线为约5°至约10°的角度取向。
在另一方面，套圈包括相交并且大致横截中心孔形成的通孔，该 通孔接纳清洁材料和抛光材料中的至少一种，并适用于第一光纤的第 二末端以及第二光纤的对接末端中的至少一个。
在另一方面，光纤连接器还包括电缆保持构件，电缆保持构件包 括能够设置在其中的电缆夹紧机构。在一个方面，电缆保持构件还包 括主体和保持夹子，其中保持夹子被构造用于接合电缆保持构件的主 体的一部分并且固定夹紧机构，并且其中夹紧机构包括在其中形成的、 具有接合凸起的接纳槽，接纳槽被构造用于牢固地保持容纳第二光纤 的光缆的外部。
在另一方面，连接器被构造为插头型连接器和插座型连接器中的 一种。在一个方面，外部壳体被构造为配合接收器。根据本发明的另一个方面，光纤连接器包括外部壳体和设置在外 部壳体中的卡圈主体。卡圈主体包括柔性壁部分，其中卡圈主体在卡 圈主体的第一部分中接纳并固定套圈，其中套圈包括限定轴线的中心 孔。套圈还包括设置在中心孔的一部分中的光纤短插芯，光纤短插芯 包括第一光纤，第一光纤具有邻近套圈的端面的第一末端和在套圈内 封端制备的第二末端。卡圈主体还包括第二部分，第二部分包括容纳 夹持第二光纤的夹紧装置的壳体部分，其中第一和第二光纤在光纤连 接器连接到连接器耦接头、连接器适配器和连接器插座中的一个时进 行光学耦合。
在另一方面，卡圈主体的柔性壁部分包括弓形外侧壁。在另一方 面，卡圈主体的柔性壁部分包括形成侧壁的一部分的弹性材料。
本发明的上述发明内容并非意图描述本发明的每一个图示实施例 或每种实施方式。附图及其后的具体实施方式
更具体地举例说明了这 些实施例。


将结合附图进一步描述本发明，其中
图1为根据本发明的一方面的示例性光连接器的等轴视图。 图2为图1示例性光连接器的等轴切割视图。
图3为图1示例性光连接器的若干部件的等轴切割近距离视图。 图4为根据本发明的一方面的夹紧元件的等轴近距离视图。
图5为图4的夹紧元件的侧视图。
图6为图1的示例性光连接器的若干元件的侧视图。
图7为在启动之前本发明的一方面的夹紧元件的近距离侧视图。
图8为在启动之后本发明的一方面的夹紧元件的近距离侧视图。
图9为根据本发明的可选方面的另一个示例性光连接器的侧视图。
图10为根据本发明的可选方面的另一个示例性光连接器的侧视图。图11为根据本发明的可选方面的光连接器的若干部件的等轴视图。
图12为根据本发明的可选方面的光连接器的若干部件的等轴视图。
图13为根据本发明的可选方面的光连接器的若干部件的等轴切割视图。
图14为根据本发明的可选方面的光连接器的若干部件的侧视图。 图15为根据本发明的可选方面的光连接器的分解图。 图16为根据本发明的另一个可选方面的示例性套圈的俯视图。 图17为根据本发明的另一个可选方面的示例性套圈的俯视图。 图18为根据本发明的另一个可选方面的示例性套圈的等轴视图。 图19为根据本发明的另一个可选方面的示例性套圈的等轴视图。 图20为根据本发明的另一个可选方面的另一个示例性套圈的等轴 视图。
图21为根据本发明的另一个可选方面的另一个示例性套圈的等轴 视图。
图22为根据本发明的另一个可选方面的另一个示例性光连接器的 分解图。
图23-25示出根据本发明的另一个可选方面的在连接期间另一个 示例性光连接器的示意性俯视图。
虽然本发明可具有多种修改形式和替代形式，其具体特点已在图 中以实例的方式示出，并将详尽描述。然而应当理解，其目的不是将 本发明限制于所描述的具体实施例。相反，其目的在于涵盖由所附权 利要求书限定的在本发明的范围之内的所有修改形式、等同形式和替 代形式。
具体实施例方式
在以下具体实施方式
中，将引用构成本文一部分的附图，这些附 图以举例说明本发明可能实施的具体实施例的方式示出。就这一点而言，诸如"顶部"、"底部"、"前"、"后"、"前部"、"引导" 和"拖尾"等定向术语是结合图示所描述的取向使用的。因为本发明 实施例的元件可被设置为多个不同的取向，所以使用定向术语是为了 举例说明，且不局限于此。应当理解，在不脱离本发明的范围的前提 下，可以利用其它实施例，并且可以进行结构性或逻辑性的修改。因 此，并不局限于采取以下具体实施方式
，本发明的范围由附加的权利 要求限定。
本发明涉及光连接器。具体地讲，示例性实施例的光连接器提供 光纤短插芯型连接器，而不需要熔接或折射率匹配凝胶，因为在连接 器的光连接期间短插芯光纤和现场光纤保持物理接触。连接器结构包 括夹紧装置，其向封端至光纤短插芯的现场光纤提供控制的触点压力。 可以在宽温度变化范围内保持该触点压力。示例性连接器可以为现场 封端的，不需要大量的现场抛光。
具体地讲，如在下面实施例中所示，示例性光纤连接器包括被构 造为与接收器配合的外部壳体和设置在外部壳体中的卡圈主体。卡圈 主体接纳并固定在卡圈主体的第一部分中的套圈，其中套圈包括限定 轴线的中心孔。光纤短插芯设置在中心孔的一部分中，使得第一末端 邻近套圈的端面并且制备的第二末端在套圈中封端。套圈主体可以容 纳夹紧装置，该夹紧装置提供沿轴向施加到第二光纤的触点压力，第 二光纤在中心孔的内部接触第一光纤的第二末端。
根据第一示例性实施例，光纤连接器100在图1中以等轴视图示
出。图2-8提供光连接器100的多种元件的更详细的视图。
如图1所示，示例性光连接器100包括主体112、设置在主体112 处的套圈114以及在套圈114处牢固地支承的预定长度的复合光纤(见 图2中的光纤117)。光连接器IOO还包括设置在主体112处靠近套圈 114的夹紧装置118，其工作以牢固地支承来自光缆101的封端的现场
11光纤116(见图2)。电缆保持构件120设置在来自夹紧装置118的套 圈114的相对侧的主体处，并被构造为通过夹持结构121保持光缆101。 在优选的方面，现场光纤116通过对接耦合接合到连接器100的套圈 114中的短插芯光纤117。如在下面进一步所述，在接头/接合位置处不 需要折射率匹配凝胶，因为通过夹紧装置结构在光纤之间保持适当的 触点压力。
主体112可以包括中空内部圆柱体或卡圈主体125(见图2和图6)， 以及中空外部壳体124，其中套圈114 (通过粘合剂或过盈配合)被固 定在中空内部圆柱体或卡圈主体125中，中空外部壳体124沿轴向可 滑动地容纳内部圆柱体125。卡圈主体125和外部壳体124都可以由合 适的塑性材料(例如Vectra)通过例如注模一体地形成，但还可以利用 金属和其它适合的刚性材料。卡圈主体125可以滑动并且可以通过连 接器主体中的弹性元件(例如弹性元件129)的作用被强行保持向前， 弹性元件对后卡圈主体部分128起作用。或者，弹簧元件(未示出) 可以用于提供前向力。在优选的方面，外部壳体124被构造为由接收 器(例如，FAS插座接收器或FA插座接收器，这两者都得自明尼苏达 州圣保罗市的3M公司)接纳。或者，光连接器IOO可以被构造为与标 准格式的接收器配合，例如SC、 ST、 FC和LC连接器格式。正如对本 说明书中给定的本领域的技术人员来说显而易见的是，本文所述的光 连接器既可以用于插头型连接器又可以用于插座型连接器。
卡圈主体125可以由具有与光纤轴线102 —致的中心轴线的台阶 式管状成形的构件形成。外径前部126和外径后部128沿轴向彼此接 合一体地形成。前部126在其前端处沿轴向打开，并且以牢固地接纳 套圈114的第一凹槽形成。
主体112的外部壳体124在前端处沿轴向设有第一腔体开口 146a (图中左端)。外部壳体124的第一腔体146a接纳保持套圈114的卡 圈主体125的前端126的区域。还提供开口 146b以接纳夹紧装置118，其设置在卡圈主体的壳体区域中。卡圈主体125具有接纳夹紧装置118
的开口，夹紧装置118可以包括夹紧元件142和盖144。外部壳体124 具有对准卡圈主体中的开口 146b的开口，卡圈主体中的开口 146b允 许触及盖144以从未启动位置移动到启动位置。
夹紧装置118可以浮在壳体区域中。例如，弹簧元件(未示出) 可以用于保持在开口 146中的元件142，使得元件位于开口的底部上并 靠着开口146b的后壁。另外，弹簧可以允许元件随温度改变而膨胀和 收縮。卡圈主体的后部可以容纳巻簧(未示出)，以用于套圈末端负 载至适当的负载水平。
光连接器100的套圈114为大致管状的构件，该构件以精确孔或 通孔(也称为光纤保持通道)沿着其中心轴线形成用于保持光纤117， 并且具有大体圆柱形的外表面。中心孔或通孔导向并对准现场光纤(光 纤116)以与光纤117光连接。套圈114在一端处沿轴向设有大体垂直 于中心轴线平坦延伸的对接端面162。中心孔大致在端面162上居中并 沿着中心轴线直线延伸。在优选的方面，套圈端面162为锥形的。另 外，中心孔可以在端面162的相对侧具有锥形的导向表面164(见图3)。 套圈114可以由陶瓷、玻璃、塑料或其它常规材料制造。
套圈114的光纤保持通道包括使预定长度插入其中并通过粘合剂 (未示出)固定的光纤117 (也称为光纤短插芯)。另外，套圈114可 以包括提供位置以监控粘合剂的应用的套圈切割部分或狭槽115 (设置 在大致中点位置)。在其它实施例中，套圈狭槽还可以形成触及光纤 接头位置并且用于清洁光纤117和116的对接末端。
在优选的方面，光纤117的预定长度小于套圈的长度(见，如图3)。 在这个方面，光纤117包括精加工的(如，抛光的)端面，其中精加 工过程在工厂进行。在一个方面，可以在工厂中抛光光纤117的第二 (后)端以降低光纤的边缘的锐度。例如，可以利用电弧(例如由常规熔接机提供的电弧)熔融光纤的顶端并且形成倒圆的末端，从而移 除轮廓清晰的边缘。可以结合通过磨料的抛光使用这种电弧技术以在 降低可能的芯扭曲的同时更好地控制端面形状。可供选择的非接触方 法利用激光能以烧蚀/熔融光纤顶端。
光纤117 (和现场光纤116)可以包括标准的单模或多模光纤，例
如SMF28 (可得自Corning公司)。在可供选择的实施例中，光纤117 可以附加地包括设置在光纤的外包层上的碳涂层，以进一步保护玻璃 基光纤。
在示例性方面，光纤117可以如下固定在套圈114中。将粘合剂 注入套圈的中心孔中。优选地，粘合剂在狭槽115的前端(前端更靠 近套圈端面)处施加，以使得粘合剂将不会流入套圈的后部(即，最 接近夹紧装置118处)。在优选的方面，狭槽115具有至中心孔表面 的一定深度，这有助于降低粘合剂流向套圈的夹紧装置侧的可能性。 优选地设计粘合剂(例如环氧树脂)以经受大的温度变化，例如从约-40 。C至约75°C的标准Telcordia GR326范围、或从约-40。C至约85°C的范 围。具有制备(如，抛光、切成圆角、形成斜面、如上述方法制备或 以常规的其它方式制备)的第一和第二末端的光纤117在锥形末端164 处插入套圈中心孔中并馈送穿过，直到光纤117的一部分突出超过套 圈端面162。可以进一步从前端拉引光纤117，直到光纤117的后端以 预定量设置在套圈的中心孔内。然后通过注入的粘合剂将光纤粘合在 套圈中。移除光纤从套圈端面162突出的多余长度。然后使用常规抛 光技术抛光暴露的光纤端面(位于套圈端面周围)使之与套圈端面162 齐平。因此，套圈114可以包括短插芯光纤，其具有在套圈端面处的 抛光的端面以及位于套圈内在光纤接头位置119处或周围的制备的第 二末端(见图3)。
在可供选择的方面(未示出)，光纤117和116的对接端可以在 狭槽115的区域内彼此接触。在这一方面，可以以简单方式进行光纤接头的视觉检测。
如上所述，光连接器100还包括夹紧装置。优选的方面描述了包 括夹紧元件和启动盖的夹紧装置118。或者，夹紧装置可以具有与目前 在工业中可得的常规机械接合的设计类似的设计，例如在日本专利公
开(Kokai)H9-318836中所述。例如，在可供选择的方面，夹紧装置可以 包括楔启动的机械夹紧元件。正如对本说明书中给定的本领域的技术 人员来说显而易见的是，可以利用其它变型。
在优选的方面，光连接器100的夹紧装置118包括设置在卡圈主 体125的第二凹槽中的光纤固定或夹紧元件142。夹紧元件夹持拟在现 场封端的光纤(这里指现场光纤116)。夹紧装置118还可以包括启动 盖以启动光纤夹紧元件142。在优选的方面，夹紧元件142包括一片具 有耦合两个腿部142b和142c (见图4)的中心铰链142a的延性材料， 其中腿部中的一个或两个可以包括光纤夹持通道(如，V型(或类似 的)槽147 (见图5))以优化用于在其中接纳的常规玻璃光纤(光纤 116)的夹持力。例如，延性材料可以为铝或阳极化的铝、或另一种延 展性材料。夹紧装置118允许现场技术人员远程(从套圈)夹持与光 纤短插芯117端接的光纤116。剥去现场光纤116靠近对接末端的外侧 护套以及缓冲涂层。在优选的方面，还可以使用现场光纤切割机和切 割方法切割光纤116的对接末端(平的或有角度的，有或没有斜面)。
另外，夹紧元件142包括在横切光纤轴线方向取向的元件腿部中 的每一个中形成的两个开口或狭槽。例如，如图4所示，狭槽143a和 143b在腿部142c中形成。类似构造的狭槽还可以在腿部142b中形成。 相对于元件142的前端和后端，这些狭槽优选地设置在不同的纵向位 置处。这样，狭槽可以生成由元件142沿轴向施加的不同的弹簧力。 例如，如图4所示，第一弹簧杆145a设置在元件142的前部(即，最 接近套圈)，第二弹簧杆145b设置在元件142的后部。在一个方面， 弹簧杆145a的弹簧常数比弹簧杆145b弱。狭槽143a、 143b优选地形成，以使得狭槽可以径直穿过光纤导向槽147 (见图5)。
夹紧元件142还可以包括位于腿部的纵向末端部分的凸起。例如， 图4示出在元件腿部142c上形成的凸起143c和143d。在优选的方面， 凸起143c可以接触套圈114的后部并且凸起143d可以接触启动盖144 的一部分。这种柔性夹紧元件结构可以分配适当的轴向力，以使得在 光纤116和短插芯光纤117之间保持足够的接触。
在示例性实施例中，夹紧装置118可安装在卡圈主体125中，使 得其基本上固定在卡圈主体124部分内形成的固定元件支架或嵌套内。 启动盖144被构造用于接合夹紧元件142，使得元件142夹持在其中插 入的光纤116。盖144可以由聚合物材料形成或模制，但也可以利用金 属和其它合适的材料。在一个方面，盖144可以由与形成元件142的 材料相同的材料形成。或者，可以利用至少与元件的热膨胀系数(CTE) 相似的材料。
图7示出在夹持现场光纤116的元件142启动之前的示例性夹紧 装置118的示意性侧视图。图8示出在通过盖144启动元件142之后 的夹紧装置118的示意性侧视图。在该示例性方面，启动步骤还朝向 套圈轴向移动元件142 (以及在其中夹持的光纤)，以向光纤116提供 适当的触点压力以光学耦合到短插芯光纤117。
在操作中，当盖144从打开位置(图7)移动到关闭位置(如，沿 图8中的箭头103的方向朝下)时，位于盖144的内部上的一个或多 个凸轮杆可以在元件腿部142b和142c的上方滑动，使得它们朝向彼此。 当元件腿部通过盖144朝彼此移动时，光纤116的玻璃部分(放置在 元件142中形成的槽147中)被夹持。另外，在盖腿部144b上形成的 凸轮部分144a接触卡圈主体125的后部125a，并且腿部144b的另一 部分接触元件的凸起143d。当盖144进一步向下移动时，凸轮144接 合卡圈主体125的表面125b。当凸起143c接触套圈114的一部分时，前向弹簧杆对前向移动形成一些阻力。当(后)弹簧杆145b形成比(前)
弹簧杆145a的弹簧力更强的弹簧力时，在控制力下使得元件142沿箭 头102的方向移动(朝向套圈114)。例如，约0.1磅至约0.4磅的净 弹簧力可以为光纤接头提供合适的预负载。如图8所示，光纤116的 对接末端116a在套圈114内向短插芯光纤117平移。在套圈114中光 纤之间的力产生并且保持良好的光学接触。另外，在较高温度下，套 圈114可以膨胀并作用于凸起143c，因为这种力将被弹簧杆145a吸收。 另外，卡圈主体可以作用于凸起143d，但这种力将被弹簧杆145b吸收， 净力保持在约0.1磅至约0.4磅的优选范围内。在较低温度下，套圈可 以收縮，但弹簧杆145a和145b可以补偿生成的间隙。
重新参考图l，连接器IOO还包括电缆保持构件120。电缆保持构 件的后部可以包括接纳槽用于接纳光缆101。在优选的方面，光缆可以 包括设置在外侧护套的中部中的常规250nm，在该示例性方面其具有 矩形形状。电缆保持构件可以固定光缆101以抑制在光纤116上的轴 向应力接合到套圈中的短插芯光纤117。相对于图15中示出的实施例， 下面更详细地描述了电缆保持构件120和夹紧机构121的结构。
在图9-15中示出了本发明的可供选择的方面，其中连接器200包 括具有可供选择的构造(与上述夹紧装置118相比)的夹紧装置218。 示例性光连接器200包括主体212、设置在主体212处的套圈214以及 牢固地支承在套圈214处的预定长度的光纤短插芯217。光连接器200 还包括夹紧装置218以牢固地支承来自光缆201的封端的现场光纤216 (见图15)。电缆保持构件220设置在套圈214对于夹紧装置218的 相对侧的主体处，并被构造用于通过夹紧结构221保持光缆201。在优 选的方面，现场光纤216通过在接头位置219处的对接耦合接合到连 接器200的套圈214中的短插芯光纤217。在接头/接合位置处不需要 折射率匹配凝胶，因为通过夹紧装置的结构保持了在光纤之间的适当 的触点压力。主体212可以包括中空内部圆柱体或卡圈主体225 (见图12-14)。 可以通过粘合剂或过盈配合将套圈214固定在卡圈主体的前部中。中 空外部壳体224沿轴向可滑动地接纳卡圈主体225。卡圈主体225和外 部壳体224都可以由合适的塑性材料通过例如注模一体地形成，但还 可以利用金属和其它适合的刚性材料。在优选的方面，外部壳体224 被构造为由配合的接收器(例如，FAS插座接收器或FA插座接收器， 这两者都得自明尼苏达州圣保罗市的3M公司)接纳。或者，光连接器 200可以被构造为与标准格式的接收器配合，例如SC、 ST、 FC、和LC 连接器格式。
卡圈主体225可以包括具有与光纤轴线202 —致的中心轴线的台 阶式管状成形的构件。卡圈主体225的前部226在其前端处沿轴向打 开，并且形成有牢固地接纳套圈214的第一凹槽225a。
主体212的外部壳体224在前端处沿轴向设有第一腔体开口 (在 图中左端)。外部壳体的第一腔体接纳卡圈主体225的前端226的区 域。还提供开口 246b以在卡圈主体中形成的壳体区域中(见图12中 示出的区域225b)接纳夹紧装置218。
光连接器200的套圈214为大致管状的构件，沿着其中心轴线形 成用于保持光纤217的精确孔或通孔，并且具有大体圆柱形的外表面。 孔或通孔导向并对准现场光纤(光纤216)以与短插芯光纤217光连接。 套圈214在一端处沿轴向设有对接端面262，其大体垂直于中心轴线平 坦延伸，并且精确孔在端面262的中心处具有开口并且沿着中心轴线 直线延伸。在优选的方面，套圈端面262为有角度或锥形的。套圈214 可以由陶瓷、玻璃、塑料或其它常规材料制造。
另外，套圈214可以包括套圈狭槽215，套圈狭槽215提供一个监 控套圈中粘合剂的应用以固定光纤短插芯的位置。短插芯光纤217具 有预定长度并且由粘合剂(未示出)固定在中心孔或通孔中。如上相对于连接器200所述，光纤217包括精加工的(如，抛光的)端面， 其中精加工过程在工厂进行。光纤217和216可以包括标准的单模或 多模光纤，例如SMF 28 (可得自Corning公司)。可以以与如上相对 于连接器100所述的相同或相似的方式将光纤217固定在套圈214中。 因此，套圈214可以包括短插芯光纤，其具有在套圈端面处的抛光的 端面以及位于套圈214内在接头位置219处或周围的制备的第二末端 (见图13)。在优选的方面，可以使用现场光纤切割机和切割方法切 割光纤216的对接末端(平的或有角度的，有或没有斜面)。
在优选的方面，光连接器200的夹紧装置218包括设置在卡圈主 体的壳体区域225b中的光纤固定或夹紧元件242。元件242夹持拟被 封端到短插芯光纤217的光纤216。夹紧装置218还包括启动光纤夹紧 元件242的启动盖244。在优选的方面，夹紧元件242包括一片具有耦 合两个腿部的中心铰链的延性材料，其中腿部中的每一个包括光纤夹 持通道(如，V型(或类似的)槽247 (见图13))以优化用于在其 中接纳的常规玻璃光纤(光纤216)的夹持力。例如，延性材料可以为 铝或阳极化的铝、或另一种延展性材料。在该示例性方面，元件242 不包括产生不同轴向弹簧力的狭槽。应该注意到该示例性实施例的元 件242不需要包括在其中形成的狭槽以产生不同的弹簧杆。
启动盖244被构造用于接合夹紧元件242，使得元件242夹持在其 中插入的光纤216。盖244可以由聚合物材料形成或模制，但还可以利 用金属和其它合适的材料。具体地讲，启动盖244包括覆盖件部分244e (在启动期间由技术人员或启动装置接触)以及主体部分244f。主体 部分244f包括两个主腿部244c和244d以及两个弹簧腿部244a和244b。 主腿部244c和244d包括设置在内表面上的凸轮，以当盖按压到元件 242上时接合并夹住元件242的腿部。此外，主腿部244c和244d每一 个都可以包括前向肩部分(如，图12中示出的肩部分244h和244i)， 其被设计以接合设置在夹紧元件和套圈214之间的卡圈主体225的保 持壁部分225d。弹簧腿部244a和244b被构造用于接合卡圈主体225的后部的凸 轮表面225a。在该接合期间，由腿部244a和244b的接触产生的弹簧 力将使得凸轮/元件向前，并且在其中夹持的现场光纤216朝向套圈。 弹簧腿部244a和244b (提供前向轴向力)以及主腿部的肩部分244h 和244i (提供后向轴向力)的结构可以提供控制的总触点压力，以使 得在封端之后在套圈214中保持光纤216和短插芯光纤217之间的足 够接触。例如，约0.1磅至约0.4磅的预负载力可以在光纤接头处为光 纤216提供合适的预负载。
另外，上述连接器设计可以通过上述提及的弹簧腿部作用解决温 度波动的问题。弹簧在整个温度范围内提供所需的力。例如，在高温 下，卡圈主体和盖(或夹紧装置218)可以膨胀，但弹簧腿部244a、 244b 可以在卡圈主体的后部接合凸轮表面225a。这里，尽管卡圈和盖材料 之间的CTE失配，弹簧腿部244a、 244b可以在元件上保持足够的弹簧 力，以确保光纤之间的良好接触。相似地，在低温下，当卡圈和盖收 縮时，弹力可以补偿生成的间隙。
参见图15，连接器200还包括电缆保持构件220，电缆保持构件 220包括具有主体、封盖221a和保持夹子221b的电缆夹紧机构221。 夹子221b被构造用于接合电缆保持构件220的主体的一部分，并且固 定其中的夹紧机构221，而在通过夹子221b接合之前封盖221a可以使 光缆进入机构221并且可滑动地移动到电缆保持构件220中。夹紧机 构221包括在其中形成的接纳槽，接纳槽具有在被构造用于牢固地保 持光缆201的外部的一个或多个内壁上形成的接合凸起(例如肋结构 或齿状物)。在一个示例性方面，凸起具有锯齿形横截面，并且安排 凸起以使得它们咬合入在它们顶部区域的接纳槽中接纳的光缆201的 外皮，并且静态保持在接纳槽中的光缆。具体地讲，通过形成多个具 有上述取向的锯齿形接合凸起，电缆保持构件220可以强烈地抑制在 接纳槽中接纳的光缆容易地从连接器拉出。在优选的方面，电缆固定构件220的中心轴线与光纤轴线一致。
构件220的主体可以被构造用于可滑动地接合主体212的外主体部分 224。可以通过闩锁机构(例如通过接合电缆保持构件主体的凹口或开 口 232的主体212的闩锁231)实现总体保持。电缆保持构件220可以 由合适的塑性材料通过例如注模、或由合适地刚性材料一体地形成。
在示例性方面，如下提供了现场封端处理。可以将现场光纤(如， 光纤116、 216)插入电缆夹具组件(如，120、 220)中。可以通过例 如切开、剥除和切割(平的或有角度的)制备纤维末端。然后将制备 的纤维末端通过未启动的夹紧装置插入卡圈主体/壳体中，直到现场光 纤的末端对接光纤短插芯(如，117、 217)的第二末端，在此期间可 以生成光纤弓。夹紧元件的启动盖(如，144、 244)可以按压到夹紧 元件(如，142、 242)上以启动现场光纤的夹持并且可以将适当负载 施加到现场光纤以用于充分接触光纤短插芯。在启动之后，可以释放 光纤弓并且可以通过电缆夹具组件220将光缆保持就位。
在可供选择的实施例中，可以利用具有可供选择的结构的卡圈主 体。例如，卡圈主体可以被设计为具有一个或多个柔性外壁，当套圈 经受压縮力时，柔性外壁将向外弓起。该结构可以在光纤短插芯和现 场光纤之间提供额外的触点压力。另外，可以利用这种结构提供安全 联锁装置，以当不使用连接器时光学地解耦光纤接头。该可供选择的 实施例在下面进一步详细描述。
在另外的可供选择的实施例中，本文所述的示例性光纤连接器可 以包括可供选择的套圈结构。例如，图16-19示出套圈314的多种视图， 该套圈包括用于抛光/清洁光纤317和316的对接纤维末端的访问狭槽 313。访问狭槽313可以使用锯痕做成，并且可以大致横截套圈314的 中心孔取向。例如，狭槽313可以以小角度(如，从法线向光纤轴线 约5° -10° )取向，用于清洁/抛光割角的/抛光的光纤。可以利用这种
21小角度以优化反射性能。在优选的方面，狭槽313完全穿过光纤通道
并且可以具有从约0.005"至约0.060"的宽度。套圈314可以由陶瓷、玻 璃、塑料、或其它常规材料制造。在优选的方面，光纤狭槽313设置 在光纤接头319的位置处，其中光纤317和316对接耦合。光纤317 和316可以被构造为与上述光纤相同或相似。
具体地讲，光纤短插芯317可以以与上述光纤117相似的方式安 装。条带形式的抛光或清洁材料360可以在插入现场光纤316之前放 置到狭槽313中，可以使用现场光纤切割机和切割方法切割现场光纤 316的对接端(平的或有角度的，有或没有斜面)。然后可以插入现场 光纤，使得抛光或清洁材料360设置在光纤317和316的对接端之间。 抛光或清洁材料360可以移除在安装过程期间可能由对接端拾取的碎 片。具体地讲，可以通过拉出抛光或清洁材料360的拉袢部分以移除 条带来清洁对接纤维末端。当条带移除时，其接触对接纤维末端的两 个表面。可以在抛光过程之前或之后启动夹紧装置。在优选的方面， 抛光或清洁材料360可以包括抛光带材、和/或其它清洁材料，例如设 置在条带表面中的任何一者或两者上的非织造材料、无绒材料、磨料、 粘合剂、醇或氢氟醚化合物擦拭物。
在另外可供选择的实施例中，可供选择的套圈414在图20和21 中示出。套圈414可以类似于套圈314构造，不同的是由大致横截套 圈中心孔设置的通孔413提供对光纤接头区域419的触及。结合该方 面使用的抛光或清洁材料的形状可以为类似于线丝或丝棉的形式，例 如聚酰亚胺线(如，Kevlar)，其可以通过通孔413插入和移除。
如上所述，可以利用可供选择的结构以提供安全联锁装置，使得 当连接器不使用时光学解耦在短插芯光纤和现场光纤之间的光纤接 头。在该可供选择的方面，示例性光纤连接器500在图22-25中示出。 光连接器500被构造为配合接收器。例如，示例性的光连接器500可 以被构造为具有SC、 ST、 FC、或LC连接器格式。光纤连接器500可以包括连接器主体，其具有被构造用于接纳在
接收器(如，SC耦接头、SC适配器、或SC插座)中的壳体外壳512、 和容纳在外壳512的内部并为连接器500提供结构支承的主干516。另 外，主干516还包括至少一个访问开口 517，其可以提供启动设置在连 接器内的夹紧装置的触及。主干516还可以包括提供耦合到光纤管套 580的安装结构518，其可以用于保护光纤不受与弯曲相关的应力损失 的影响。根据本发明的示例性实施例，外壳512和主干516可以由聚 合物材料形成或模制，但也可以利用金属和其它适合的刚性材料。外 壳512优选地通过搭扣配合固定到主干516的外表面。
连接器500还包括设置在连接器壳体内并保持在其中的卡圈主体 520。卡圈主体520为可以容纳夹紧装置540和光纤缓冲夹具的多用途 元件。卡圈主体还包括柔性壁结构，例如弓形外壁或侧壁527。弓形侧 壁527为柔性的并且可以形成向套圈532的轴向移动，套圈532牢固 地靠着卡圈主体的内部凸缘521a。在可供选择的方面，卡圈主体的外 壁可以包括其具有柔顺材料以提供柔性的部分。
卡圈主体可以被构造为在主干516内具有某些限制的轴向移动。 例如，卡圈主体520可以包括肩部分525，当套圈532插入(例如)接 收器中时其可以用作对卡圈主体和主干之间插入的弹簧555形成阻力
的凸缘。根据本发明的示例性实施例，卡圈主体520可以由聚合物材 料形成或模制，但也可以利用金属和其它合适的材料。例如，卡圈主 体520可以包括注塑模制的、 一体的材料。可以根据温度稳定性参数 选择用于卡圈主体的合适材料，如在待审的专利申请(代理人案巻号 62卯2US002)中讨论的，本文讨论的内容以引用方式并入。
结构上，卡圈主体520包括第一端部521，其具有接纳和容纳套圈 532的开口。套圈532可以由陶瓷、玻璃、塑料或金属材料形成以支承 被插入和封端的光纤。在第一示例性方面，套圈532为陶瓷套圈。套圈532可以包括短插芯光纤504(类似于上述的短插芯光纤117和217)。 另外，套圈532可以包括实施并监控粘合剂的第一套圈狭槽(类似于 上述的狭槽115和215)和/或第二套圈狭槽(以类似于上述的狭槽313 或通孔413的方式构造)。短插芯光纤和现场光纤可以包括标准的单 模或多模光纤，例如SMF28(可得自康宁公司)。优选地设置套圈532 与凸缘部分521a齐平并且通过环氧树脂或其它合适的粘合剂固定在卡 圈主体部分内。或者，套圈532可以为在卡圈主体520的第一端部521 中的摩擦件，例如靠着凸缘部分521a配合并固定。
卡圈主体520还包括提供开口 522的壳体部分523，在开口 522 中夹紧装置540可以插入卡圈主体520的中心腔体中。在示例性方面， 夹紧装置540可以包括元件542和启动盖544。夹紧元件542可安装在 卡圈主体520的壳体部分523中，使得其基本上固定在壳体部分中形 成的固定元件支架或嵌套543内。当元件542设置在支架或嵌套543 中时，元件的一部分对准壳体部分523的后壁523a。元件542的另一 末端靠着弹性元件529 (例如弹簧臂)设置。可以根据在期望的操作温 度范围内连接器中的预期的力分布来选择由弹簧臂529提供的轴向力。
在优选的方面，夹紧元件542包括一片具有耦合两个腿部的中心 铰链的延性材料，其中腿部中的一者或两者包括光纤夹持通道(如，V 型、通道型或U型槽547或槽形状的混合)以优化用于在其中接纳的 常规玻璃光纤的夹持力。在一个示例性实施例中，元件通常具有在一 个腿部中的一个V槽和在第二腿部中的通道槽以产生三线接触区域。 例如，延性材料可以为铝或阳极化的铝。夹紧装置540允许现场技术 人员夹持来自套圈的被远程封端的光纤。或者，夹紧装置540可以包 括楔启动的机械夹紧元件。
盖544可以被构造用于接合夹紧元件542，使得元件542夹持在其 中插入的现场光纤。盖可以由聚合物材料形成或模制，但也可以利用 金属和其它合适的材料。在优选的方面，盖544可以由与形成元件542的材料相同的材料形成。或者，可以利用至少与元件的热膨胀系数(CTE)
相似的材料。另外，设计盖的尺寸以在壳体部分523内自由地配合， 使得当其已完全接合元件时，在热膨胀或收縮期间不限制盖随元件542 轴向膨胀/收縮。
连接器500还包括卡圈主体的缓冲夹持部分526，其可以被构造用 于夹住光缆515的缓冲部分。在一个方面，缓冲夹持部分526可以被 构造为包括缓冲夹具，作为其结构的一体部分。根据示例性方面，缓 冲夹持部分526可以被构造用于夹住标准光纤缓冲包层。为启动特定 的缓冲夹紧元件，连接器500还可以包括具有经由其延伸出来的开口 的启动套管560，其被缓冲夹持部分526的外表面轴向可滑动地接纳。 此外，为抑制在连接器/光纤界面处的尖锐光纤弯曲，可以利用管套580。
在连接期间，连接器500的结构可以提供安全联锁装置，使得当 连接器不使用时光学解耦在短插芯光纤和现场光纤之间的光纤接头。 更详细地，图23-25示出示例性连接器500在与第二连接器(通过套圈 590简单表示)配合之前和之后的横截面视图。
可以通过例如切开、剥除和切割(平的或有角度的)制备现场纤 维末端。然后通过未启动的夹紧装置将制备的纤维末端插入卡圈主体/ 壳体中。使现场光纤的末端紧邻但不接触光纤短插芯(如，117、 217) 的第二末端。可以将夹紧元件的启动盖544按压到夹紧元件542 (如， 142、 242)上以启动现场光纤的夹持。另外，在可供选择的方面，可 以类似于上述的套圈314或套圈414构造套圈532，使得可以通过使用 抛光或清洁条带在光连接(初始连接或后续连接)之前清洁和/或抛光 光纤的对接端面。另外，当通过夹紧装置将现场光纤插入套圈中时， 末端可以接触清洁或抛光条带。可以建立在短插芯光纤504和现场光 纤505之间的气隙(在约0.005"至约0.060"之间，与清洁/抛光条带的 厚度相对应)以光学解耦光纤，直到连接器500在接收器中配合。在配合之前，夹紧元件540大体固定在卡圈主体520内。如图24 所示，首先配合连接器，其中第二连接器的套圈590在界面592处接 触连接器500的套圈532。在该接触界面处，将第一连接器的短插芯光 纤504和第二连接器的光纤506也接触放置。连接器500的弹簧555 将合适的力预加载到连接器主体上。
在图25中，套圈532和590实现全触点压力，光纤504和506的 顶端仍然与它们各自的套圈端面齐平。将触点压力的一些通过光纤506 施加到短插芯光纤504的端面。配合的剩余力按压到套圈532上，在 此施加到套圈532的力的一部分转移到卡圈主体520的侧壁527，其沿 箭头587的方向向外弓起。另外，弹簧555将被压縮。此外，套圈532 轻微向后平移，使得短插芯光纤504的第二末端与现场光纤505接触， 从而形成全光学耦合。当这两个连接器没有配合时，在光纤504和505 之间再次形成间隙，从而抑制了通过连接器500的大量光透射。
如上所述，本文所述的示例性实施例提供光连接器，其具有可以 提供现场封端的光连接器的机构。可以在多个常规光连接器应用(例 如引入光缆和/或跳线)中使用上述的光连接器。上述的光连接器还可 以应用于光纤的封端(互联)，以用于在设备室或壁式装配插线板处 光纤分布单元的内部、基座、交连机柜或闭合体的内部或光纤结构化 光缆应用楼宇中的插座的内部的光纤网中的互连和交叉连接。上述的 光连接器还可以用于光学设备中的光纤的封端。另外，上述的一个或 多个光连接器可以用于可供选择的应用中。此外，设计上述的连接器 使其对温度改变更不敏感，并且因此可以用于更大范围的应用，例如 外部设备的应用。
在阅览本说明书之后，可应用本发明的各种修改形式、等同方法、 以及众多结构对本发明所涉及的领域的技术人员来说将是显而易见 的。
权利要求
1.一种光纤连接器，包括外部壳体；卡圈主体，所述卡圈主体设置在所述外部壳体中，其中所述卡圈主体在所述卡圈主体的第一部分中接纳并固定套圈，其中所述套圈包括限定轴线的中心孔，所述套圈还具有设置在所述中心孔的一部分中的光纤短插芯，所述光纤短插芯包括第一光纤，所述第一光纤具有邻近所述套圈的端面的第一末端和在所述套圈内封端制备的第二末端，其中所述卡圈主体还包括第二部分，所述第二部分包括容纳夹持第二光纤的夹紧装置的壳体部分。
2. 根据权利要求l所述的光纤连接器，其中所述夹紧装置提供沿轴向施加到所述第二光纤的触点压力，并且在所述中心孔的内部提供 与所述第一光纤的所述第二末端的光学接触。
3. 根据权利要求2所述的光纤连接器，其中所述夹紧装置包括夹紧元件和启动盖，所述启动盖被构造用于接合所述夹紧元件以固定设 置在其中的第二光纤。
4. 根据权利要求3所述的光纤连接器，其中所述夹紧元件包括具 有耦合两个元件腿部的中心铰链的延性材料，其中所述启动盖包括在 盖腿部上形成的凸轮部分，所述凸轮部分在启动后接合卡圈主体的后 部，其中所述腿部中的每一个还包括在不同轴向位置处形成并横截所 述轴线而取向的狭槽，并且其中所述夹紧元件还包括位于所述腿部的 相对的纵向末端部分上的一个或多个凸起，其中在启动所述启动盖后， 第一凸起接触所述套圈的后部并且第二凸起接触所述启动盖的一部 分。
5. 根据权利要求4所述的光纤连接器，其中触点压力为从约0.1磅至约0.4磅。
6. 根据权利要求3所述的光纤连接器，其中所述启动盖包括覆盖 件部分和主体部分，所述主体部分包括两个主腿部和两个弹簧腿部， 其中所述主腿部包括设置在其内表面上的凸轮以在当所述盖在启动期 间按压到所述元件上时在所述第二光纤周围接合并夹持所述元件，其 中所述主腿部每一个包括前向肩部分以接合设置在所述夹紧元件和所 述套圈之间的所述卡圈主体的保持壁部分，并且其中在启动期间，所 述弹簧腿部接合所述卡圈主体的相对部分的凸轮表面。
7. 根据权利要求l所述的光纤连接器，其中所述套圈包括设置在 所述套圈的大致中点轴向位置处的切口部分，所述切口部分提供在所 述套圈的第一部分处施加粘合剂至所述中心孔的位置。
8. 根据权利要求l所述的光纤连接器，其中所述套圈包括大致横 截所述轴线形成的狭槽，所述狭槽接纳清洁材料和抛光材料中的至少 一种，所述清洁材料和抛光材料中的至少一种适用于所述第一光纤的 所述第二末端和所述第二光纤的对接末端中的至少一个。
9. 根据权利要求8所述的光纤连接器，其中所述狭槽以从法线到 所述轴线为约5。至约10°的角度取向。
10. 根据权利要求1所述的光纤连接器，其中所述套圈包括相交 并且大致横截所述中心孔形成的通孔，所述通孔接纳清洁材料和抛光 材料中的至少一种，所述清洁材料和抛光材料中的至少一种适用于所 述第一光纤的所述第二末端和所述第二光纤的对接末端中的至少一个o
11. 根据权利要求1所述的光纤连接器，还包括电缆保持构件， 所述电缆保持构件包括能够设置在其中的电缆夹紧机构。
12. 根据权利要求ll所述的光纤连接器，其中所述电缆保持构件 还包括主体和保持夹子，其中所述保持夹子被构造用于接合所述电缆 保持构件的所述主体的一部分并且固定所述夹紧机构，其中所述夹紧 机构包括在其中形成的、具有接合凸起的接纳槽，所述接纳槽被构造 用于牢固地保持容纳所述第二光纤的光缆的外部。
13. 根据权利要求1所述的光纤连接器，其中所述连接器被构造 为插头型连接器和插座型连接器中的一种。
14. 根据权利要求1所述的光纤连接器，其中所述外部壳体被构造为与接收器配合。
15. —种光纤连接器，包括 外部壳体；以及卡圈主体，所述卡圈主体设置在所述外部壳体中，其中所述卡圈 主体包括柔性壁部分，其中所述卡圈主体在所述卡圈主体的第一部分 中接纳并固定套圈，其中所述套圈包括限定轴线的中心孔，所述套圈 还具有设置在所述中心孔的一部分中的光纤短插芯，所述光纤短插芯 包括第一光纤，所述第一光纤具有邻近所述套圈的端面的第一末端和 在所述套圈内封端制备的第二末端，其中所述卡圈主体还包括第二部 分，所述第二部分包括容纳夹持第二光纤的夹紧装置的壳体部分，其 中所述第一和第二光纤在所述光纤连接器连接到连接器耦接头、连接 器适配器和连接器插座中的一个时进行光学耦合。
16. 根据权利要求15所述的光纤连接器，其中所述卡圈主体的所 述柔性壁部分包括弓形外侧壁。
17. 根据权利要求15所述的光纤连接器，其中所述卡圈主体的所 述柔性壁部分包括形成所述侧壁的一部分的弹性材料。
18. 根据权利要求15所述的光纤连接器，其中所述连接器被构造 为插头型连接器和插座型连接器中的一种。
19. 根据权利要求15所述的光纤连接器，其中所述外部壳体被构 造为与接收器配合。
全文摘要
本发明公开了一种光纤连接器，包括被构造用于配合接收器的外部壳体和设置在外部壳体中的卡圈主体。卡圈主体在卡圈主体的第一部分中接纳并固定套圈。套圈包括限定轴线的中心孔。套圈还包括设置在中心孔的一部分中的光纤短插芯，光纤短插芯包括第一光纤，第一光纤具有邻近套圈的端面的第一末端和在套圈内封端制备的第二末端。卡圈主体还包括第二部分，第二部分包括容纳夹持第二光纤的夹紧装置的壳体部分。
文档编号G02B6/36GK101617255SQ200880005286
公开日2009年12月30日 申请日期2008年2月7日 优先权日2007年2月16日
发明者三好幸乃, 保罗·N·温贝格, 唐纳德·K·拉森, 大池知保, 山内孝哉, 西德尼·J·贝里隆德, 詹姆斯·R·比兰德 申请人:3M创新有限公司