制造光纤阵列的工具装备和方法与流程

本申请要求2014年8月5日提交的美国临时专利申请序列号62/033,287的权益，该专利申请全文以提及方式并入本文。

背景技术：

随着对电信的需求增加，光纤网络正被扩展到越来越多的领域。电缆的管理、安装的简易性，以及后续管理的可访问性的情况是重要的问题。因此，需要可解决这些及其他问题的光纤器件。

技术实现要素：

本公开内容的一个方面涉及用于制造可以容纳于另外的光分配设备内的光纤阵列的工具装备(tooling)和方法。根据某些实施例，这样的光分配设备可以包括被配置为将光纤信号从一个信号输入位置中继到一个或多个信号输出位置的光纤盒。根据一个特定实例，这样的光纤盒可以包含用于限定前部和相对的后部的主体。电缆入口位置可以被限定于主体(例如，后部)上，让多光纤电缆进入光纤盒，并且电缆出口位置可以被限定于主体(例如，前部)上，让来自多光纤电缆的多个光纤引出光纤盒。多光纤电缆可以形成要容纳于光纤盒内的光纤阵列的至少一部分。根据一种示例实施例，来自电缆的多个光纤将延伸到光纤盒内，并且形成作为光纤阵列的部件的与主体的前部相邻的端接件(termination)。本公开内容的光纤阵列可以包含将被定位于电缆入口位置与邻近于光纤盒的主体的前部的端接件之间的衬底，其中该衬底刚性地支撑该多个光纤。与光纤盒的主体的前部相邻的每个端接件可以包含套圈以及支撑套圈的套圈毂(ferrule hub)。光纤阵列的端接件可以按照用于进一步连接到在光纤连接器外部传载的信号的结构(例如光纤适配器)被定位于光纤盒的主体的前部。

根据本公开内容，另一个方面涉及光纤阵列，该光纤阵列包含多个光纤，用于支撑该多个光纤的衬底(该衬底限定了第一端部和第二端部)，以及限定了位于衬底的第一端部的平行部分以及设置于衬底的第二端部的光纤夹(fiber clamp)的多个间隔开的通道。该多个光纤被定位于衬底上，使得光纤从经由通道间隔开而延伸到合并布局，在该布局内光纤彼此相邻地成层状(layered)。光纤夹将合并的光纤固定于衬底的第二端部。

根据另一个方面，本公开内容涉及用于形成光纤阵列的固定装置(fixture)，该光纤阵列限定了从间隔开的布局延伸到合并布局的多个分立光纤，在合并布局中光纤彼此相邻地成层状，用于进一步的条带化(ribbonizing)处理。固定装置包含被配置为沿着横贯光纤的纵向轴的方向滑动以合并光纤的一对接触叶片(blade)。

根据另一个方面，本公开内容涉及用于形成光纤阵列的方法，该光纤阵列限定了从间隔开的布局延伸到合并布局的多个分立光纤，在合并布局中光纤彼此相邻地成层状，用于进一步的条带化处理，该方法包括：将光纤铺设于限定于固定装置上的间隔开的通道内，这些通道具有平行的部分；将固定装置上的一对接触叶片沿着横贯光纤的纵向轴的方向移动以邻接并合并光纤；并且在阵列的间隔开部分和阵列的合并部分两处将光纤固定在一起。根据一种示例实施例，通道由作为固定装置的可移除插件来提供的衬底限定。

根据另一种示例实施例，方法还包括将所形成的光纤阵列固定于两个聚合物板之间以形成柔性光电路。

各种附加的发明方面将在下面的描述中阐明。这些发明方面可以涉及单个特征以及特征的组合。应当理解，前面的总括描述和后面的详细描述只是示例性的和说明性的，并且不对本文所公开的实施例所基于的广泛的发明概念进行约束。

附图说明

图1示出了根据本公开内容的发明方法和工具装备而形成的本发明的光纤阵列的一种示例实施例；

图2-9A示出了用于形成图1所示的光线阵列的本发明的示例方法和工具装备；

图10-22示出了用于形成光纤阵列的本发明的示例方法和工具装备，该光纤阵列类似于图1所示的光纤阵列，只是由图10-22所示的方法形成的阵列包含交叉的光纤对；

图23示出了根据图10-22所示的方法和工具装备形成的本发明的光纤阵列；

图24-31示出了用于形成光纤阵列的示例方法和工具装备，该光纤阵列类似于图1和23所示的光纤阵列，只是由图24-31所示的方法形成的阵列是能够被进一步处理成柔性光电路的预制件的一个示例；以及

图32示出了根据由图24-31所示的本发明的方法和工具装备制造的阵列形成的柔性光电路。

具体实施方式

本公开内容一般地涉及用于制造光纤阵列10的工具装备和方法，该光纤阵列10可以被容纳于诸如光纤盒的光分配设备内。

根据某些实施例，这样的光纤盒可以被配置为将光纤信号从一个信号输入位置中继到一个或多个信号输出位置。根据一个特定实例，这样的光纤盒可以包含用于限定前部和相对的后部的主体。电缆入口位置可以被限定于主体(例如，后部)上，让多光纤电缆进入光纤盒，并且电缆出口位置可以被限定于主体(例如，前部)上，让来自多光纤电缆的多个光纤引出光纤盒。

多光纤电缆可以形成要容纳于光纤盒内的光纤阵列10的至少一部分。根据一种示例实施例，来自电缆的多个光纤12将延伸到光纤盒内并形成与主体的前部相邻的端接件14，作为光纤阵列10的部件。如同下文将进一步详细讨论的，本公开内容的光纤阵列10还可以包含被定位于电缆入口位置与邻近于光纤盒的主体的前部的端接件14之间的衬底16，其中衬底16刚性地支撑着多个光纤12。

由阵列限定的并位于与光纤盒的主体的前部相邻的端接件14中的每一个可以包含套圈18以及支撑套圈18的套圈毂20。光纤阵列10的端接件14可以按照用于进一步连接到在光纤连接器外部传载的信号的结构(例如光纤适配器)被定位于光纤盒的主体的前部。

如上所述，被配置为容纳经由本公开内容的工具装备和方法形成的光纤阵列10的光纤盒被设计为将端接于后连接器(例如，MPO型连接器)的多个光纤12中继到定位于光纤盒的大致前部的多个套圈18。因而，这样的光纤盒提供在多光纤连接器(例如，具有MT套圈的MPO型连接器)与单或双光纤连接器(例如，LC或SC型连接器)之间的过渡外壳或支撑件。

可以容纳根据本公开内容而形成的光纤阵列10的光纤盒的实例在国际公开号WO 2014/052441和WO 2014/052446中进行了公开和进一步描述，这些公开内容全文以提及方式并入本文。

如同下文将进一步详细描述的，根据本公开内容制造的光纤阵列的某些实施例可以形成柔性光电路的一些部件。根据一种示例实施例，根据本公开内容制造的光纤阵列可以是被提供为预制件的阵列，预制件能够以进一步的处理来形成为柔性光电路。

柔性光电路被配置为在定位于一件光纤设备(例如，光纤盒)的一端的多光纤连接器与定位于光纤盒的相对端的单或双连接器之间过渡。柔性光电路是无源光学构件，该无源光学构件包含嵌于柔性板或衬底(例如，Mylar^TM或其他柔性聚合物材料)上的一个或多个(典型为多个)光纤。尽管不一定，但是通常每个光纤的一个端面被布置为邻近柔性光电路衬底的一个纵向端部，并且每个光纤的另一个端面被布置为邻近柔性光电路衬底的相对的纵向端部。光纤延伸经过柔性光电路的纵向端部(通常称为尾纤(pigtail))，使得它们能够端接于光学套圈或光连接器，该光学套圈或光连接器能够通过匹配光连接器而耦接至光纤电缆或其他光纤构件。

柔性光电路主要包含夹在两个柔性材料(例如，Mylar^TM或别的聚合物)板之间的一个或多个光纤，。环氧树脂可以包含于两个板之间，以便将它们粘附在一起。作为选择，取决于板的材料及其他因素，两个板可以被加热到它们的熔点以上，以将它们热焊接在一起，光纤嵌于这两个板之间。

用于容纳柔性光电路的光纤盒的实例在国际公开号WO 2014/052441和WO 2014/052446中进行了详细描述，这些光纤盒的至少一些部分根据本公开内容形成，这两篇国际公开全文以提及方式并入本文。

现在参考图1，该图示出了已经通过本公开内容的工具装备和方法制造的光纤阵列10的一个实例。

从图1所示的实例中可以看出，光纤阵列10包含支撑衬底16(也可以称为相对于本公开内容所描述的工具装备的插件)。支撑衬底16限定了前端22和后端24。前端22限定了用于支撑光纤尾纤12的多个通道26。光线阵列10的所示实例示出了已经端接于由套圈毂20支撑的光纤套圈18的光纤尾纤12。应当注意，端接于从衬底16的前端22延伸出的光纤12的端部的套圈18可以成为常规或非常规光纤连接器的各部件。应当注意，术语“非常规连接器”可以指的是非常规类型的光纤连接器，例如，LC或SC连接器以及通常不会成为行业中用于光纤连接的可识别的标准占据空间(standard footprint)的光纤连接器。这样的常规或非常规连接器可以经由可以形成为容纳本公开内容的阵列10的光纤盒的部件的结构(例如，光纤适配器)将信号中继到另外的连接器。

在光线阵列10的所示实施例中，位于衬底16的前端22的通道26的尺寸被调整以摩擦接收并固定光纤12的缓冲管部分。从衬底16的前端22延伸出以形成尾纤的光纤12的端接可以包括将缓冲管固定于套圈毂20。用于将光纤端接于光纤套圈的方法的实例在国际公开号WO2014/052441和WO 2014/052446中进行了描述和图示，这两个公开全文以提及方式并入本文。

应当注意，国际公开号WO 2014/052441和WO 2014/052446所描述的方法涉及作为柔性光电路的部件的光纤的端接。但是，在形成图1所示的尾纤时，类似的原理可以被用来端接不是柔性光电路的部件的光纤12。

仍然参考图1，位于衬底16的前端22的通道26被配置为使光纤12过渡到位于衬底16的后端24的光纤合并点28。通道26限定了弯曲的后部40。通道26的曲率被设计为在光纤12从衬底16的前端22延伸到后端24时保护光纤12的最小弯曲半径要求。

在位于衬底16的后端24的光纤合并点28，光纤阵列10限定了用于夹紧合并光纤12的光纤夹30。光纤夹30经由卡扣配合到被限定于衬底16的后端24的开口34内的夹32来形成，如图2所示。光纤夹30被配置为将合并光纤12保持为给定布局，以用于进一步处理(例如，条带化)。在某些实施例中，夹32可以包含位于夹32下侧的泡沫粘合垫33，用于帮助约束光纤12并使它们保持为合并布局(见图9A)。在图1所示的阵列10和光纤夹30中，位于衬底16的后端24的光纤12被水平地分成层状，以用于条带化并端接于多光纤连接器(例如，MPO型连接器)的多光纤套圈。如前所述，这样的MPO连接器可以形成容纳本公开内容的光纤阵列10的光纤盒的信号输入位置。

仍然参考图1，光纤阵列10包含用于光纤12在衬底16的前端22处固定于衬底16的第一片粘合带36以及用于将光纤12固定于通道26的弯曲部分40的第二片粘合带38，光纤12可从该弯曲部分40朝合并点28延伸。

现在将参考图2-9于此描述用于制造图1所示的光纤阵列10的工具装备和方法的实例。

在图2中示出了用于形成光纤阵列10的固定装置44的基底42。基底42限定了前端46、后端48，以及延伸于它们之间的、光纤12能够抵靠其上的支承面(bearing surface)50。基底42的相邻前端46是插入腔52。插入腔52被配置为接纳如同上文所描述的那样最终形成为光纤阵列10的部件的衬底16。因而，在这样的实施例中，衬底16被提供为固定装置44的可移除插件。

在其他实施例中，如同下文将进一步详细讨论的，所形成的光纤阵列可以缺少支撑光纤12的刚性衬底，并且用于接纳光纤12的通道可以是固定装置的集成部件，而不是被设置于可移除结构上。请参见图24-32的光纤阵列210。

返回参考图2，固定装置44包含与基底42滑动附接的一对接触叶片54。叶片54被配置为沿着横贯定位于通道26内的光纤12的纵向轴的方向移动，并且使光纤12合并以形成图1所示的阵列10。

图3示出了已经安置于插入腔52内以准备接纳尾纤12的衬底插件16。图4-5示出了装载于衬底插件16上的光纤尾纤12。

如图6所示，固定装置44包含用于在由接触叶片54合并之前将光纤12保持于通道26内的夹紧结构。在图6中，固定装置44被示为具有第一夹56，该第一夹56被安装为邻近基底42的前端46，用于将光纤12保持于通道26内。第二夹58被设置为邻近基底42的后端48，用于抵靠支承面50地保持光纤12。导向夹60被定位于第一夹和第二夹56、58之间。在光纤12从通道26的平行部分过渡到弯曲的后部40时导向夹60将光纤12保持于衬底/插件16的通道26内。如上所述，通道26的曲率被设计为在光纤12从间隔开的布局过渡到限定于衬底16上的合并点28时保护光纤12的最小弯曲半径要求，在合并点28处光纤12变为彼此相邻地成层状，准备好用于进一步的条带化处理。

导向夹60也被定位成使得第一空间62被提供于第一夹56与导向夹60之间。第一空间62指示用于将第一片粘合带36固定于光纤12的位置。如上所述，第一片粘合带36被用于将光纤12固定于衬底16，位于衬底16的前端22。如图6所示，还在导向夹60上设置了开口64。开口64限定了第二空间66，第二空间66指示用于将第二片粘合带38固定于光纤12的位置。第二片粘合带38被用于将光纤12固定于通道26的弯曲部分40。

现在参考图7，一旦夹56、58、60全都就位，接触叶片54可沿着横贯定位于通道26内的光纤12的纵向轴的方向滑动地移动，并且光纤12被合并。因而，使用接触叶片54，光纤12从间隔开的布局移动到合并布局，在该合并布局中光纤12最终彼此相邻地成层状，准备好用于条带化处理。

参考图8，一旦光纤12已经合并，光纤夹30就被施加于由衬底16限定的合并点28。另外，第一和第二片粘合带36、38被分别施加于第一和第二空间62、66，以将光纤12固定于衬底16。

参考图9，夹56、58、60被从基底42上去除，并且接触叶片54彼此远离地滑动开。

当衬底16被从固定装置44上去除时，就形成了图1所示的光纤阵列10。

现在参考图10-22，这些图示出了用于形成与图1所示的光纤阵列10相似的光纤阵列110的本发明的示例方法和工具装备。但是，如同下文将更详细地描述的，根据图10-22的方法和工具装备形成的光纤阵列110包含交叉的光纤对112。图23示出了根据图10-22所示的方法和工具装备形成的本发明的光纤阵列110。

应当注意，用来形成图1-9的阵列10的相同固定装置44能够被用来形成图10-22的阵列110。

现在具体参考图10-11，在衬底插件16已经被安置于插入腔52内并且光纤尾纤12已经被安置于通道26内之后，第一夹56和导向夹60被安装于基底42，以将光纤12保持于通道26内。

如图所示，当光纤12被定位于通道26内时，光纤12限定了光纤对112。在所示的实例中，存在六个光纤对112，因为在通道26内总共有12个光纤12。具体如图11所示，为了形成交叉的光纤，用于限定每个给定对112的光纤12被相互交叉。交叉点114针对每个光纤对112来限定。

现在参考图12-15，被用来抵靠基底42的支承面50地保持光纤12的第二夹58被用来将交叉点114朝基底42的前端46移动。为了执行该步骤，第二夹58限定了用于接纳多个垂直销(pin)70的插口(pocket)68。每个销70均位于第二夹58上，使得它被定位于光纤12中的给定光纤对112之间并被配置为在两个光纤12的交叉点114处与它们接触，并且将交叉点114朝着基底42的前端46，朝着通道26移动。

如图12-15所示，第二夹58朝导向夹60滑动，使每个交叉点114与其一起移动。

如图16所示，一旦第二夹58已经被移动到其最终位置，垂直销70就被从第二夹58上去除。

如图17所示，类似于图1-9所示的方法，接着，接触叶片54沿着横贯定位于通道26内的光纤12的纵向轴的方向滑动以使光纤12合并。因而，类似于前面所讨论的方法，光纤12从间隔开的布局移动到合并布局，在该合并布局中光纤12最终彼此相邻地成层状，准备好用于条带化处理。合并点28被示于图18中。当光纤12已经合并时，光纤夹30就被施加于合并点28，如图19所示。

参考图20和21，一旦光纤12已经合并且被夹紧于衬底16，接触叶片54就彼此远离地滑动开，并且第一和第二片粘合带36、38被分别施加于第一和第二空间62、66，以进一步将光纤12固定于衬底16。图22示出了在各片粘合带36、38已经被施加之后导向夹60的移除。

如同前面所讨论的，图23示出了根据图10-22所示的方法和工具装备形成的本发明的光纤阵列110。

应当注意，与水平扁平的光纤12相对比的是，可以使用不同的夹132来夹紧交叉的光纤对112。例如，夹132可以限定这样的夹紧面：该夹紧面相对比于用来夹紧水平地成层状的扁平光纤12的扁平夹紧面(如图1所示)具有适应交叉光纤对112的形状且与该形状配合的配置(例如，具有弯曲的凹进区)。

此外，在某些实施例中，单一夹132既可以用于交叉的光纤对112，也可以用于水平地成层状的光纤12。如上所述，这样的单一夹132可以包括位于夹下侧的泡沫粘合垫33。即使夹132可能已经被模制成在其下具有用于与交叉的光纤对112的形状匹配的凹进区，使用泡沫粘合垫33(如图9A所示)，夹132也仍然能够提供用于约束水平地成层状的光纤12的扁平面。如果夹132与交叉的光纤对112一起使用，则泡沫垫33能够被进一步按压以在夹132的下侧与该凹进配置共形，从而约束交叉的光纤对112。

现在参考图24-31，这些图中示出了用于形成与图1和23所示的光纤阵列相似的光纤阵列210的示例方法和工具装备。但是，由图24-31所示的方法形成的阵列210是能够形成柔性光电路200的一部分的阵列的实例，如同上文所讨论的。由图24-31所示的方法形成的阵列210被提供为预制件，该预制件能够通过例如将所形成的阵列210固定于两个聚合物板之间而进一步处理成柔性光电路200。图32示出了从由图24-31所示的本发明的方法和工具装备制造的阵列210形成的柔性光电路200的实例。

现在参考图24，该图示出了用于形成阵列210的固定装置244。类似于固定装置44，固定装置244限定了基底242，该基底242具有前端246、后端248，以及延伸于它们之间的、光纤12能够抵靠其上铺设的支承面250。与图1-23所示的基底42不同，基底242限定了与其一体形成的前端246相邻的通道226。

通道226限定了位于其后端的弯曲部分240，用于使光纤12从通道226过渡到基底242上的合并点(consolation point)228，在通道226中光纤12处于间隔开的布局，在合并点228处光纤12按照合并布局来提供，光纤12彼此相邻地成层状以用于进一步条带化。图24A是用于示出通道226的弯曲部分240的特写视图。

现在参考图25-26，一旦光纤12被铺设于基底242的通道226内，第一夹256就被安装为邻近基底242的前端246，用于使光纤12保持于通道226内。重物257还可以被用来将光纤12临时夹于原位。第二夹258被施加为邻近基底242的后端248，用于抵靠支承面250地保持光纤12，并且临时盖子260被安置于第一夹和第二夹256、258之间。

如图27-28所示，一旦固定装置244的接触叶片254被滑动以使光纤12合并时，临时盖子260就可以被去除。类似于图1-23的方法所使用的导向夹60的功能，临时盖子260限定了用于将第一片粘合带236定位于光纤12上的空间262。空间262以特写视图的方式示于图28A中。

如图29所示，第一片粘合带236被施加于位于空间262的光纤12上，并且第二片粘合带238被施加于合并部分229。与图1-23所示的阵列10/110不同，第一和第二片粘合带236、238仅被施加于光纤12(而不被施加于分开的衬底结构16)并且主要被用来将光纤12保持为由固定装置244形成的布局。

然后，如图30-31所示，第二夹258被从基底242去除，并且接触叶片254滑动分开。光纤阵列210可以通过将这些粘合带236、238从固定装置244剥离并沿着向后的方向拉动阵列210的合并部分229而从固定装置244去除。在阵列210被拉出时，下一个阵列210开始(如图24所示)。从第一片粘合带236向前延伸的光纤12以所需的长度来切割并准备好用于如同上文所讨论的端接处理。固定装置244的各个表面，例如，支承面250和叶片254的表面，可以涂上涂层，以方便粘合带236、238的剥离。

图32示出了从由图24-31所示的本发明的方法和工具装备制造的阵列210形成而来的柔性光电路200的实例。如上所述，由图24-31的工具装备和方法形成的阵列210可以用作预制件，该预制件能够被进一步处理成图32所示的柔性光电路200。在光纤12被固定于两个聚合物柔性板之间以形成柔性光电路200之前，第一和第二片粘合带236、238可以被用来将光纤12暂时保持于期望的取向。在光纤12被安置于用于形成柔性光电路200的柔性聚合物衬底/板内之前或之后，各片粘合带236、238可以被修剪成所需的轮廓。应当注意，在其他实施例中，第一和第二片粘合带236、238自身可以限定或作为用来形成柔性光电路200的聚合物衬底的部件。

如果光纤12的交叉对于要形成的阵列的电路是必需的，则可以使用与图12-17所示的使用垂直销70的第二夹58相似的第二夹。

本公开内容的优选方面和实施例被描述之后，本领域技术人员应当很容易想得到所公开的概念的修改例和等效形式。但是，这样的修改例和等效形式包含于所附的权利要求书的范围内。

部件表

10 光纤阵列

12 光纤

14 端接件

16 衬底/插件

18 套圈

20 套圈毂

22 衬底的前端

24 衬底的后端

26 通道

28 光纤合并点

30 光纤夹

32 夹

33 泡沫垫

34 开口

36 第一片粘合带

38 第二片粘合带

40 通道的弯曲部分

42 基底

44 固定装置

46 基底的前端

48 基底的后端

50 支承面

52 插入腔

54 接触叶片

56 第一夹

58 第二夹

60 导向夹

62 第一空间

64 开口

66 第二空间

68 插口

70 垂直销

110 光纤阵列

112 光纤对

114 交叉点

132 夹

200 柔性光电路

210 光纤阵列

226 通道

228 合并点

229 阵列的合并部分

236 第一片粘合带

238 第二片粘合带

240 通道的弯曲部分

242 基底

244 固定装置

246 基底的前端

248 基底的后端

250 支承面

254 接触叶片

256 第一夹

257 重物

258 第二夹

260 临时盖子

262 空间