光纤连接系统的制作方法

光纤连接系统


背景技术：
技术领域
[0001]
本发明涉及用于互连第一多个光纤和第二多个光纤的光纤连接系统。
[0002]
相关领域
[0003]
通信网络所有者和运营商面临着向其客户递送更快且更好的服务的日益增长的需求。他们可以通过将光纤结合到其网络中来满足对更大带宽的这些需求。在光学网络中使用光纤线缆以在访问节点之间传输信号以传输语音、视频和数据信息。
[0004]
一些常规光纤线缆包括光纤带，该光纤带包括以平面阵列布置的经涂覆的光纤组。带中的光纤通常彼此大致平行地设置。光纤带通常使用例如mpo/mtp连接器的多光纤光学连接器进行互连，该连接器可用于数据中心或网络中需要平行光学互连的其他点。
[0005]
数据中心依靠10g和40g传输速率，这是相对成熟的技术。由于人们使用互联网的方式发生了变化，预期全球数据中心互联网协议(’ip)流量在接下来的五年内将每年增长约31％。云计算、移动装置、访问全球的视频和社交媒体内容正在驱动数据中心从10g和40g传输速率迁移到100g和400g传输速率。
[0006]
数据中心正在朝着40g/100g传输速率发展，该传输速率利用多个平行网络链路，然后聚集这些平行网络链路以实现更高的整体数据速率。光纤布线中的极性实质上是通过在整个光纤系统上提供发射到接收连接而实现的光纤链路两端的发射信号(tx)与接收设备(rx)的匹配。极性通过使用发射和接收对(双工布线)来管理，但是对于支持诸如mpo/mtp连接器的多个双工对的多光纤连接变得更加复杂。
[0007]
更高带宽链路将需要更多功率以确保信号传输完整性。如今，电子器件的热耗散已经成为被关注的问题，并且进一步增加功率将加剧数据中心已经面临的问题。对更多功率的这种日益增长的需求以及对安装未来灵活的结构化布线系统的期望，正在将互连性能推向低损耗性能(每个连接点小于0.1db)。
[0008]
常规的单光纤套圈型连接器易于重新配置，但缺点是光损耗高(0.2db-0.3db)，并且对于诸如mpo/mto连接器的多光纤套圈式连接器而言损耗甚至更高(0.35db-0.7db)。套圈式连接器每次配合时都必须被清洁。此外，套圈式连接器所需的空间限制了互连密度。
[0009]
熔合拼接是另一种常规互连方法，该方法产生低损耗持久性可靠拼接。然而，在准备、熔合和存储期间处理250微米光纤可能是麻烦的。如今，此类熔合拼接在数据中心中通常需要其自身的拼接架。
[0010]
最后，传统的凝胶型机械拼接提供持久且可靠的光纤拼接，其插入损耗比连接器更好，并且接近熔合拼接的插入损耗。然而，这些机械拼接采用不是固体材料的折射率匹配凝胶，因此不提供结构完整性。
[0011]
因此，需要提供“熔合样”光学性能的新的多光纤互连技术，以促进数据中心带宽从如今的10g和40g传输速率迁移到未来的100g和400g传输速率。


技术实现要素：

[0012]
根据本发明的实施方案，本文描述了一种被配置成互连多个第一光纤和第二光纤的光纤连接系统。连接系统包括第一裸光纤保持器，第一裸光纤保持器包括裸光纤保持板，其中第一裸光纤保持器的裸光纤保持板为具有带有大致平面表面的互连部分的夹板，并且其中多个第一光纤的裸端与互连部分相邻地设置，并且其中多个第一光纤在距多个第一光纤的裸端第一距离处固定在第一裸光纤保持器中；以及第二裸光纤保持器，第二裸光纤保持器包括裸光纤保持板，其中第二裸光纤保持器的裸光纤保持板为具有多个对准通道的拼接板，并且其中第二光纤中的每一者的裸端至少部分地延伸到多个对准通道中的一个对准通道中，并且其中多个第二光纤保持在距多个第二光纤的裸端第二距离处。第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可滑动地连接在一起或配合在一起以在多个第一光纤和第二光纤的裸端之间同时形成多个光学连接。
[0013]
在第二实施方案中，被配置成互连至少第一光纤和第二光纤的光纤连接系统包括第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器。第一裸光纤保持器包括裸光纤保持板，其中第一裸光纤保持器的裸光纤保持板为夹板。夹板具有带有大致平面表面的互连部分，其中第一光纤的裸端与互连部分相邻地设置，并且其中第一光纤在距第一光纤的裸端第一距离处固定在第一裸光纤保持器中。第二裸光纤保持器具有裸光纤保持板，其中第二裸光纤保持器的裸光纤保持板是拼接板。拼接板具有形成在其表面中的多个对准通道，其中第二光纤的裸端至少部分地延伸到对准通道中。第二光纤保持在距第二光纤的裸端第二距离处。第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可滑动地连接或配合在一起，以在第一光纤和第二光纤的裸端之间同时形成光学连接。
[0014]
本发明的上面的概述不旨在描述本发明的每个示出的实施方案或每个具体实施。附图及其后的具体实施方式更特别地举例说明这些实施方案。
附图说明
[0015]
将参考附图进一步描述本发明，其中：
[0016]
图1为根据本发明的方面的光纤拼接连接系统的等轴视图。
[0017]
图2a-图2b为根据本发明的方面的第一裸光纤保持器的两个视图。
[0018]
图3为图2a-图2b的第一裸光纤保持器的示例性第一裸光纤保持板的等轴视图。
[0019]
图4a-图4c为根据本发明的方面的裸光纤保持器的示例性光纤组织器的三个视图。
[0020]
图5a-图5b为根据本发明的方面的第二裸光纤保持器的两个视图。
[0021]
图6a-图6c为图5a-图5b的第二裸光纤保持器的示例性第二裸光纤保持板。
[0022]
图7a-图7b示出了将由第二光纤组织器保持的多个光纤置于第二裸光纤保持板的对准通道中。
[0023]
图8a-图8d为分别示出由第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器保持的第一光纤阵列和第二光纤阵列的光学耦合的四个视图。
[0024]
图9a-图9c为第一裸光纤保持器的示例性另选的第一裸光纤保持板的三个视图。
[0025]
图10a-图10b为第一裸光纤保持器的第二示例性另选的第一裸光纤保持板的两个视图。
[0026]
图11a-图11c为第一裸光纤保持器的第三示例性另选的第一裸光纤保持板的三个视图。
[0027]
图12a和图12b为根据本发明的另一个实施方案的第一裸光纤保持器的两个视图。
[0028]
图13为可用于图12a和图12b的裸光纤保持器中的示例性夹紧元件的等轴视图。
[0029]
图14a和图14b为根据本发明的方面的拦截元件的两个视图。
[0030]
图15为根据本发明的方面的裸光纤保持器的修改的光纤组织器的等轴视图。
[0031]
图16a-图16d为图12a和图12b所示的光纤保持器的第二壳体部分的四个视图。
[0032]
图17a和图17b为根据本发明的另一个实施方案的第二裸光纤保持器的两个视图。
[0033]
图18a和图18b为可用于图17a和图17b的裸光纤保持器中的示例性拼接元件的两个视图。
[0034]
图19是示出在图13的夹紧元件与图18a和图18b的拼接元件之间保持多个光纤的示意图。
[0035]
图20a-图20d为图13的一对夹紧元件与图18a和图18b的拼接元件的配合的四个视图。
[0036]
图21为包括图12a和图12b的第一裸光纤保持器以及图17a和图17b的第二裸光纤保持器的光纤拼接连接系统的剖视图。
[0037]
图22a和图22b是根据本发明的示例性光纤连接系统的第三实施方案的两个视图。
[0038]
图23a-图23c为图22a和图22b的示例性光纤连接系统的第一裸光纤保持器的三个视图。
[0039]
图24a和图24b为图23a-图23c的第一裸光纤保持器的元件保持器的两个视图。
[0040]
图25a-图25b为图22a和图22b的示例性光纤连接系统的第二裸光纤保持器的两个视图。
[0041]
图26a-图26c为示出图23a-图23c的第一裸光纤保持器和图25a-图25b的第二裸光纤保持器的配合的三个剖视图。
[0042]
虽然本发明可修正为各种修改形式和另选形式，但其具体形式已在附图中以举例的方式示出，并且将被详细描述。然而，应当理解，本发明不将本发明限制于所描述的实施方案。正相反，本发明覆盖落入如由所附权利要求书所限定的本发明的范围内的所有修改、等同物和另选方案。
具体实施方式
[0043]
在以下具体实施方式中，参考了作为本文组成部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了其中可实践本发明的具体实施方案。就这一点而言，方向性术语，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“在前面的”、“向前”和“尾部”等参考所描述的附图的取向来使用。因为本发明的实施方案的部件可定位成多个不同取向，所以方向性术语用于说明的目的，并且绝不是限制性的。应当理解，在不脱离本发明范围的情况下，可利用其他实施方案，并且可进行结构性或逻辑性的改变。
[0044]
在第一实施方案中，光纤连接系统包括对准机构和光学耦合材料。对准机构可使用溶胶浇注树脂形成以生成净形二氧化硅陶瓷零件，诸如在美国专利申请15/695842中描述的，该申请全文以引用方式并入本文。
[0045]
在一个方面，光耦合材料可以是光学粘合剂，该光学粘合剂可用于在示例性拼接元件中持久地固定多根平行光纤。示例性光学粘合剂可使用对眼睛安全的可见的例如(诸如在美国专利申请15/695842中描述的)蓝色的led光源，经由快速且直接的程序通过光化辐射进行固化，该申请在此以引用的方式整体并入本文。在另选的方面，光学耦合材料可为被配置成优化通过光纤接头的信号传输的折射率匹配凝胶，示例性拼接元件提供了带有非常低的光损耗的光纤接头，以实现接近熔合拼接水平的光损耗和反射性能，因此提供了可靠、低损耗、永久的端接，这可由最低限度受训练的技工来完成。
[0046]
在另选的方面，对准机构可由使用如聚醚酰亚胺(pet)(以商品名ultem从沙特基础工业公司(sabic)购得)或液晶聚合物(lcp)(以商品名vectra从赛拉尼斯(ce1anese)购得)的此类塑料的注塑塑料制成，或者可由铝冲压或压制。
[0047]
图1示出光纤拼接连接系统100，其提供用于光学耦合多个第一光纤和第二光纤的无套圈互连系统。光纤拼接连接系统100包括第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160。第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160可通过如图所示的夹紧套筒形式的夹紧构件110固定在一起。夹紧套筒为具有延伸穿过其的通路的大致管状结构。通路定尺寸成当处于第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的配合状态时将第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器固定在一起。任选地，夹紧构件110可包括从夹紧构件的外表面延伸的连接凸缘(诸如凸缘112)，以将夹紧构件固定在外壳、模块、盒或接插板的隔板、面板或壁中。
[0048]
根据本发明的裸光纤保持器120、裸光纤保持器160管理并保护一个或多个光纤的光纤阵列，该光纤阵列具有与光纤的端面或终端相邻的暴露的玻璃部分。换句话讲，已经从光纤的圆周直径的至少一部分去除聚合物涂层，以便于在将一对裸光纤保持器配合以使由所述裸光纤保持器保持的光纤阵列光学互连期间的对准。
[0049]
在示例性方面，光纤拼接连接系统100包括第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160，第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160可被现场端接或在现场安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以形成半永久或永久的光学连接。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可进行工厂端接或在工厂安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以在现场形成半永久或永久的光学连接。
[0050]
在示例性方面，裸光纤保持器可被配置成类似于mpo或mtp光纤连接器的外观和感觉，同时提供增强的信号性能，并且在一些实施方案中提供光纤接头的永久性。
[0051]
参考图2a-图2b、图3和图5a-图5b，第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160中的每一者包括外部壳体125、165；内部壳体130、170；其中内部壳体包括可固定在一起以形成内部壳体的第一壳体部分130a、170a和第二壳体部分130b、170b；裸光纤保持板140、180和设置在裸光纤保持板和第一壳体部分之间的光纤梳/光纤组织器135、175。
[0052]
每个裸光纤保持板140、180可包括板体141、181，板体141、181分别具有第一端部141a、181a和第二端部141b、181b，如图3和图6a-图6c所示。每个板体包括整体对准机构，整体对准机构包括多个对准沟槽或通道142、182。每个对准通道被配置成引导并支撑单个光纤。下面将以附加的细节描述第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的裸光纤保持板。
[0053]
参考图2b、图4a-图4c和图5b，裸光纤保持器诸如第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160包括光纤梳状结构135、175，以减小将裸光纤保持器组装到包括多个光纤的
光纤线缆或光纤带的端部上的复杂性。光纤梳状结构提供了直接的机构，以将多个光纤同时馈送到形成在第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的裸光纤保持板的表面中的对准通道中。
[0054]
本发明的裸光纤保持器利用远程光纤夹持技术，其中多个光纤在远离光纤的终端的某个距离处永久性地固定在裸光纤保持器中，使多个光纤的终端实质上不含粘合剂，从而允许光纤在裸光纤保持板内移动、浮动和/或弯曲，直到施加夹紧力以使两个光纤阵列光学耦合并且/或者光学耦合材料被固化以将配合的光纤固定在连接系统100内。此类能够现场安装的拼接装置可用于多种应用中，举例来说，包括光纤到家安置、光纤到天线安置、局域网、数据中心连接和高性能计算。
[0055]
光纤拼接连接系统100被配置为多光纤拼接连接系统。在本文所述的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接第一光纤阵列和第二光纤阵列。在本文提供的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接两个12光纤阵列。如对本说明书中给定的本领域的普通技术人员将显而易见的是，可对光纤拼接连接系统100进行修改，使其在每个光纤阵列中包括更少光纤或更多数量的光纤。
[0056]
例如，第一光纤组织器可包括远程夹持区域137(图4a)以远程地夹持在裸光纤保持板之外的多个光纤。裸光纤保持板可包括在第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器中的一者中的拼接元件以及在第二裸光纤保持器和第一裸光纤保持器中的另一者中的光纤夹板。
[0057]
图2a示出处于组装状态的第一裸光纤保持器120，并且图2b示出第一裸光纤保持器的分解图，该分解图示出裸光纤保持器的内部部件。第一裸光纤保持器120具有第一内部壳体130以保持并保护第一裸光纤保持板140和第一光纤组织器135。第一内部壳体由可固定在一起以形成内部壳体的第一壳体部分130a和第二壳体部分130b构成。在示例性方面，第一壳体部分的至少一部分可插入到第二壳体部分的一部分中，以将两个壳体部分固定在一起。
[0058]
第一内部壳体130为夹紧构件110中的裸光纤保持器120提供结构支撑和固持。第一壳体部分130a包括被配置成(例如，经由卡扣或摩擦配合)固定第二壳体部分130b的前部131a。前部131a也可包括狭槽132，狭槽132被配置成容纳弹性元件或主弹簧，诸如第一压缩弹簧122，弹性元件或主弹簧提供例如约1100g的规定的偏置力。第一壳体部分还可包括安装结构133(与前部131a相对)，安装结构提供用于耦合到光纤应变消除罩(未示出)，光纤应变消除罩可用于保护光纤线缆免受弯折相关的应力损失。根据本发明的示例性实施方案，第一壳体部分130a和第二壳体部分130b可由聚合物材料形成或模制，但是也可利用金属以及其他合适的刚性材料。
[0059]
第一中间弹簧元件124可设置在第一光纤组织器的前部与第一裸光纤保持板140的后部之间，以有助于控制当连接时置于光纤端部上的力。中间弹簧124可为座置在第一光纤组织器135的搁架或肩部部分136a上的小的弹簧元件(诸如板簧或片簧)(例如，参见图4a)。在一个方面，中间弹簧可提供约-550g的反作用力以使置于配合的光纤上的力衰减。如图3所示，第一裸光纤保持板140包括位于其后部上的凸起或凸块141，凸起或凸块提供与中间弹簧的接触点，并且有助于使由中间弹簧元件施加的力集中。中间弹簧元件能够将所需比例的弹簧力施加到端接的光纤，并且有助于平衡裸光纤保持器内的力。
[0060]
施加到光纤阵列的端部的实际的力可通过调谐中间弹簧124的压缩力来控制以在光纤阵列上产生可变合力。通过使用该配置，本发明的多光纤拼接装置可利用光纤阵列、中间弹簧和主弹簧的弹簧力以在包含12个光纤的阵列上实现约550g的或每个光纤约45g的力平衡。
[0061]
在一个示例性方面，这种力平衡可用于使示例性远程夹持裸光纤保持器能够用于结合本领域已知的光纤端面成形技术在光学路径中产生可靠的干燥拼接界面(无光学耦合材料或折射率匹配凝胶或粘合剂)。例如，将球形端面形状放置到光纤上可消除对拼接区域中的折射率匹配材料的需要并产生小于0.5db的插入损耗。
[0062]
根据图4a-图4c所示的示例性实施方案，第一光纤组织器135是多用途元件，多用途元件提供将多个光纤有序地插入到裸光纤保持板140中，并且支持将多个光纤固定在第一光纤组织器的远程夹持区域137中，使得多个光纤可牢固地保持在裸光纤保持器120中。以这种方式，光纤不需要附接到裸光纤保持板，而是在裸光纤保持板的对准通道内自由轴向移动。在一个方面，远程夹持区域包括第一光纤组织器的凹坑137a(例如，参见图9b)。光纤组织器具有延伸穿过远程夹持区域的通路136，通路允许光纤经过光纤组织器。较小狭槽或开口137b可与凹坑137a相对形成。如果需要的话，附加狭槽和开口(诸如图10a中所示的狭槽137c、137d)也可设置在第一光纤组织器中，以容纳夹紧机构的特征部。在一个方面，机械夹具(未示出)可用于将光纤阵列固定在第一光纤组织器内。另选地，粘合剂诸如快速固化uv或可见光引发的粘合剂或热活化粘合剂(诸如热熔融材料)可用于将光纤阵列固定在光纤组织器内。
[0063]
第一光纤组织器135包括光纤梳理部分138，光纤梳理部分138用于支撑、对准并引导待端接的光纤。光纤梳理部分包括顶部表面138a(参见图2b)和位于顶部表面的下侧上的、设置在第一光纤组织器的端部(当组装时最靠近裸光纤保持板)上的沟槽阵列138b(参见图4a-图4c)，其中每个独立沟槽或通道138b被配置成引导并支撑光纤线缆50的单个光纤。光纤梳理部分也包括与沟槽阵列138b相邻并设置在沟槽阵列与第一光纤组织器的主体部分之间的斜坡区段138c。斜坡区段包括渐升的分割结构138d，该分割结构将单个沟槽分开，这可有助于在光纤插入过程期间对准单个光纤。光纤梳理部分的结构将有可能缠结的光纤分开，以均匀的节距布置光纤阵列，并且允许将光纤阵列直接馈送到裸光纤保持板140的对准通道中。另外，该光纤梳理部分的沟槽阵列/斜坡结构允许利用肉眼精确放置光纤阵列。
[0064]
第一光纤组织器135也包括具有开口(未示出)的后部，该开口允许光纤线缆50插入到第一光纤组织器中。在一个方面，后部包括被配置成接收并支撑第一压缩弹簧122的延伸的支撑结构135a和延伸的支撑结构135b(围绕开口彼此相对地设置)。压缩弹簧可适配在支撑结构上方，使得其在压缩弹簧的一例上抵靠在第一光纤组织器的后侧135c上且在压缩弹簧的相对侧上抵靠在第一壳体部分上。接触凸块或凸起135d可形成在第一光纤组织器的后部上，以接触压缩弹簧122并使弹簧的力相对于第一光纤组织器集中。因此，当组装第一裸光纤保持器120时，弹性元件/压缩弹簧122将被设置在第一光纤组织器135与第一壳体部分130a之间。
[0065]
根据本发明的方面，第一光纤组织器135可由聚合物材料形成或模制，但是也可利用金属以及其他合适材料。例如，第一光纤组织器135可包括整体注模的材料。对光纤组织
器的合适材料的选择可根据温度稳定性参数来进行。
[0066]
在图2a-图2b和图3所示的示例性实施方案中，裸光纤保持板140为光纤夹板。光纤夹板140具有从第一端部141a延伸到第二端部141b且具有顶部主表面141c和背部主表面141d的大致矩形板体141。光纤夹板140被配置成当与裸光纤保持板180配合时连结第一光纤带和第二光纤带50的多个平行光纤54、54’，如图8a-图8c所示。板体141具有凹坑143a和配合凹坑143b，凹坑设置在板体的第一端部处，凹坑被配置成接收设置在其中的光纤组织器135的一部分，配合凹坑设置在板体的第二端部处，配合凹坑被配置成当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器在夹紧构件110中配合在一起以形成光纤拼接连接系统100时(如图8c所示)，接收第二裸光纤保持器160的至少一部分光纤组织器175(图5a-图5b)。
[0067]
板体141包括整体对准机构，整体对准机构包括形成在顶部主表面141c的至少一部分中且在凹坑143a和配合凹坑143b之间纵向伸展的多个对准沟槽或通道142。对准通道142可为连续的，或者可为不连续的。在图9a-图9c所示的示例性实施方案中，对准通道在互连区域144周围是不连续的。
[0068]
互连区域144可具有大致平坦的表面，大致平坦的表面可居中地设置在光纤夹板140上，并且被配置成当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器连结在一起时按压多个光纤。每个对准通道被配置成引导并支撑单个光纤。
[0069]
在如图3所示的一些实施方案中，对准通道142是不连续的，具有设置在互连区域144的任一例上的第一对准部分142a和第二对准部分142b。例如，对准通道142的第一对准部分142a可为基本上平坦的，并且可从凹坑143a的边缘延伸到互连区域的第一例144a，并且对准通道142的第二对准部分142b可从互连区域的第二侧144b延伸到配合凹坑143b的边缘。每个对准通道142可具有半圆形横截面、梯形横截面、矩形横截面、v形横截面，或者横截面轮廓可沿对准通道的长度变化。在另选的方面，对准通道可具有大致弧形轮廓，以帮助将光纤插入到对准通道中的适当位置中。对准通道可具有恒定的宽度，或者可具有可变宽度，如将相对于裸光纤保持板180的对准通道182所描述的，如图12b最佳所示。
[0070]
光纤可通过入口开口或孔145a、145b插入到对准机构中。在一些方面，入口孔可包括漏斗状入口部分，该漏斗状入口部分由相邻对准通道之间的分隔件的渐缩形成，以提供更直接的光纤插入。
[0071]
入口开口145a、145b由通道节距(即，相邻对准通道的中心线之间的距离)表征。入口开口处的通道节距应分别类似于光纤组织器135、175的梳理部分中的沟槽节距。在示例性方面，每个对准通道的宽度应大于设置在其中的光纤的直径，但是小于涂覆在所述光纤上的缓冲涂层的直径。通过使入口开口的宽度小于涂覆缓冲层的光纤的直径，入口开口可充当止挡件以限制当将光纤插入到对准通道中时光纤的前行。
[0072]
在图3的示例性实施方案中，入口开口145a、145b被设置在共用平面中，并且由示例性光纤夹板140连结的所有光纤都沿该共用平面进入对准通道142。另选地，入口开口中的一些入口开口可设置在从其余入口开口的共用平面竖直偏移的不同平面上。当光纤夹板的一侧上的光纤间间距不同于光纤夹板的另一侧上的光纤间间距时，这可为有用的。
[0073]
裸光纤保持板140包括沿板体141的每个纵向边缘设置的导轨146。每个导轨可包括沿长度导轨设置的对准肋146a或对准凹口(例如，图6a中的对准凹口186a)中的一者。第一裸光纤保持板或第二裸光纤保持板中的一者上的对准肋和/或对准凹口与第二裸光纤保
持板或第一裸光纤保持板中的另一者的对准凹口和/或对准肋接合，以在第一裸光纤保持板和第二裸光纤保持板在配合过程期间被放在一起时对准并引导第一裸光纤保持板和第二裸光纤保持板。
[0074]
裸光纤保持板140、180可包括在配合过程的至少一部分期间在裸光纤板之间提供受控竖直偏移的有支架的特征部。例如，第一多个光纤可固定在第一裸光纤保持板140中的第一对准通道142中，并且多个第二光纤可固定在第二裸光纤保持板140中的第二对准通道182中。通过使裸光纤保持板在形成在第一裸光纤保持板和第二裸光纤保持板中的一者上的有支架的特征部上滑动或配合直到有支架的特征部适配到形成在另一个裸光纤保持板的表面中的凹入部中来进行光学连接。在图3、图6a-图6c和图8a-图8c中所示的实施方案中，第一保持板和第二保持板的每个导轨可包括锁定凹入部或锁定凸起。例如，裸光纤拼接板140包括导轨146中的锁定凹入部146b，并且裸光纤保持板180包括在导轨186上的锁定凸起186b。因此，裸光纤保持板180包括具有对准凹口186a的锁定凸起186b，锁定凸起可沿形成在第一光纤保持板的导轨146上的对准肋146b滑动，直到裸光纤保持板180的锁定凸起186b滑入裸光纤拼接板140的锁定凹入部146b中，这使第一多个光纤和第二多个光纤的终端端对端对准。
[0075]
第二裸光纤保持器160基本上类似于上面描述的第一裸光纤保持器120，因为第二裸光纤保持器包括第二外部壳体165、第二内部壳体170；其中第二内部壳体包括可固定在一起以形成第二内部壳体的第一壳体部分170a和第二壳体部分170b、第二裸光纤保持板180以及设置在裸光纤保持板和第一壳体部分之间的第二光纤组织器175，如图5a和图5b所示。与第一裸光纤保持器140的光纤夹板设计相反，第二裸光纤保持板180被配置为拼接板。
[0076]
图6a-图6c示出了作为拼接板的第二裸光纤保持板180。拼接板180具有从第一端部181a延伸到第二端部181b且具有顶部主表面181c和背部主表面181d的大致矩形的板体181。拼接板180被配置成当与光纤夹板140配合时连结第一光纤带50和第二光纤带50’的多个平行光纤54、54’，如图8a-图8c所示。
[0077]
板体181具有凹坑183a和配合凹坑183b，凹坑设置在板体的第一端部处，凹坑被配置成接收设置在其中的光纤组织器175的一部分，配合凹坑设置在板体的第二端部处，配合凹坑被配置成当第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160在夹紧构件110中配合在一起以形成光纤拼接连接系统100时，接收第一裸光纤保持器120的至少一部分光纤组织器135(图11a-图11b)。
[0078]
板体181包括整体对准机构，整体对准机构包括形成在顶部主表面181c的至少一部分中并在凹坑183a和配合凹坑183b之间纵向伸展的多个对准沟槽或通道182。对准通道182可为连续的，或者可为不连续的。在图6a-图6c所示的示例性实施方案中，对准通道在凹坑183a的边缘与配合凹坑183b的边缘之间连续延伸，配合凹坑可居中地设置在拼接板180上。每个对准通道被配置成引导并支撑单个光纤。对准通道182可具有半圆形横截面、梯形横截面、矩形横截面或v形横截面。
[0079]
在本实施方案中，对准通道182可为基本上平坦的，并且可具有可变宽度。在另选的方面，对准通道可具有大致弧形轮廓，以帮助将光纤插入到对准通道中的适当位置中。
[0080]
光纤可通过入口开口或孔185a、185b插入到对准机构中，插入到分别从凹坑183a或配合凹坑183b的边缘朝向互连区域182a延伸的路线对准区段182b、182c中。路线对准区
段中的对准通道可通过在该区段中的对准通道的宽度和深度来表征。互连区域中的对准通道提供设置在其中的光纤的端部的精细对准，并且可通过互连区域中的对准通道的宽度和深度来表征。路线对准区段中的通道宽度和通道深度中的至少一者大于互连区域中的对应通道宽度或通道深度。
[0081]
过渡区域182d设置在路线对准区段和互连区域之间，以在路线对准区段中的对准通道的较大部分与互连区域中的较小对准通道之间提供平滑过渡。例如，图6b为裸光纤保持板180的顶视图，该顶视图示出了过渡区域如何将对准通道182的宽度从路线对准区段182b、182c减小到互连区段182a中的较窄宽度。类似地，图6c为通过对准通道中的一个对准通道的裸光纤保持板180的剖视图，该剖视图示出了过渡区域如何将对准通道182的深度从路线对准区段182b、182c减小到互连区段182a中的较浅深度。
[0082]
光纤可通过入口开口或孔185a、185b插入到对准机构中。在一些方面，入口孔可包括漏斗状入口部分，该漏斗状入口部分由相邻通道之间的分隔件的渐缩形成，以提供更直接的光纤插入。入口开口185a、185b由通道节距(即，相邻对准通道的中心线之间的距离)表征。入口开口处的通道节距应当类似于光纤组织器175的梳理部分中的沟槽节距。在示例性方面，每个对准通道的宽度应大于设置在其中的光纤的直径，但是小于涂覆在所述光纤上的缓冲涂层的直径。通过使入口开口的宽度小于涂覆缓冲层的光纤的直径，入口开口可充当止挡件以限制当将光纤插入到对准通道中时光纤的前行。
[0083]
裸光纤保持板180包括沿板体181的每个纵向边缘设置的导轨186。每个导轨可包括沿长度导轨设置的对准凹口186a或对准肋(例如，图3中的对准肋246a)中的一者。第一裸光纤保持板或第二裸光纤保持板中的一者上的对准肋和/或对准凹口与第二裸光纤保持板或第一裸光纤保持板中的另一者的对准凹口和/或对准肋接合，以当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器配合在一起时对准第一裸光纤保持板和第二裸光纤保持板，如先前描述的。
[0084]
裸光纤拼接板180包括从导轨186延伸的锁定凸起186b，使得裸光纤拼接板180可沿裸光纤保持板140的对准肋146a滑动，直到锁定凸起186b滑入裸光纤拼接板140的锁定凹入部146b中，使第一多个光纤和第二多个光纤的终端端对端对准，如图8a-图8c所示。
[0085]
图7a-图7b示出了将由第二光纤组织器175保持的多个光纤50’置于第二裸光纤保持板180的对准通道182中。光纤被安装到第二光纤组织器175中，如图4b-图4c所描绘的，图4b-图4c示出安装在第一光纤组织器135中的光纤带50的安装。接下来，中间弹簧(未示出)可定位在光纤组织器的梳理部分上方。如由方向箭头195指示的，光纤组织器下降到第二裸光纤保持板180上，使得设置在梳理部分178的沟槽中的光纤相对于第二裸光纤保持板的顶部主表面180c取向，使得当组装在一起时，光纤将被设置在第二裸光纤保持板的顶部主表面180c和梳状结构之间。
[0086]
从梳理部分178的任一侧上的光纤组织器175延伸的引导臂179沿凹坑183a的外部表面下滑，从而提供光纤组织器与第二裸光纤保持板180的粗略对准。当光纤组织器进一步下降时，组织器的前部进入凹坑，并且光纤进入第二裸光纤保持板中的对准通道182，如图13b所示。第一壳体部分和第二壳体部分(未示出)在光纤组织器和裸光纤保持板周围固定在一起，以将光纤组织器和裸光纤保持板保持在适当位置。外部壳体可滑动到内部壳体上方，并且应变消除罩可固定到内部壳体的第二端部上的安装结构，以完成图5a所示的裸光
纤保持器160的组装。
[0087]
图8a-图8c示出了第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160的配合以在第一光纤阵列和第二光纤阵列之间进行光学连接。未示出内部壳体和外部壳体，所以可理解裸光纤保持板的配合。图8a为示出第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160的组装过程的开始的等轴视图，并且图8b为对应的侧视图。终端光纤54设置在互连区域144中。裸光纤保持板180定位在裸光纤保持板140的第二端部上方，使得第二裸光纤保持板的对准凹口(未示出)与第一裸光纤保持板140的对准肋146a接合。然后，第二裸光纤保持板在由箭头199所指示的方向上滑动，直到第二裸光纤保持板的锁定凸起186b滑入第一裸光纤保持器140的锁定凹入部146b中，从而完成光学互连，如图8c所示。
[0088]
图8d为配合的裸光纤保持器的详细剖视图，该详细剖视图示出了将光纤50定位在裸光纤保持板180的对准通道182中且在裸光纤保持板140、180之间。特别地，对准通道的成角度的壁导致两个主要接触线60a、60b(垂直于图8d所示的横截面延伸)和第三接触线60c，第三接触线由夹板或裸光纤保持器140的平坦互连部分提供。三个接触线被定位在光纤的圆周周围，以优化每个对准通道内的光纤对准。
[0089]
第一裸光纤保持器120和第二裸光纤保持器160可用光学粘合剂(诸如美国专利申请15/696901中描述的光学粘合剂)永久性地固定在一起。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可在干燥状态下或使用设置在待由如上提供的图1-图8举例说明的示例性光纤拼接连接系统100中连结的光纤阵列的终端之间的折射率修补材料经由机械夹紧元件诸如夹紧元件110半永久性地固定在一起。
[0090]
图9a-图9c示出了用于取代上面参考图2a-图2c和图3描述的第一裸光纤保持器120中的第一裸光纤保持板140的另选的第一裸光纤保持板240。除第一裸光纤保持板240在互连区域244中包括薄柔性区域24之外，第一裸光纤保持板240非常类似于第一裸光纤保持板140。当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器配合在一起时，薄柔性部分可在施加外力时挠曲，以将多个第一光纤和第二光纤按压并固定在第二裸光纤保持板的互连区域中。在示例性实施方案中，可在互连区域中照射光学粘合剂，以将光纤永久性地紧固在第一裸光纤保持板和第二裸光纤保持板之间。
[0091]
图9a为第一裸光纤保持板240的顶部的等轴视图，该等轴视图示出了板体241，板体包括凹坑243a和配合凹坑243b，凹坑设置在板体的第一端部241a处，凹坑被配置成接收设置在其中的裸光纤保持器120的光纤组织器135的一部分(图2b)，配合凹坑设置在板体的第二端部处，配合凹坑被配置成当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器配合在一起时，接收第二裸光纤保持器160的至少一部分光纤组织器175(图5a-图5b)。板体也包括整体对准机构，整体对准机构包括形成在顶部主表面241c的至少一部分中且在凹坑243a和配合凹坑243b之间纵向伸展的多个对准沟槽或通道242，如先前描述的。
[0092]
图9b为第一裸光纤保持板240的底部的等轴视图，并且图9c为第一裸光纤保持板240的剖视图，该剖视图示出了在互连区域244中的薄柔性区域249。井凹249形成在底部表面241d中，井凹部分地延伸穿过板体241的厚度。可在模制用于形成第一裸光纤保持板的硅溶胶期间形成井凹249，类似于在美国专利申请15/695842中描述的用于形成拼接元件的方法，该专利申请以引用方式并入本文。
[0093]
图10a-图10b示出了用于取代上面参考图2a-图2c和图3所描述的第一裸光纤保持
器120中的第一裸光纤保持板140的第二另选的第一裸光纤保持板340。在该实施方案中，井凹349形成在板体341的互连区域344的顶部表面341c中，以在夹板内产生柔性区域。井凹部分延伸，尽管板体填充有具有在约50和约90之间的受控肖氏a硬度的弹性体填充材料。薄柔性夹紧元件348覆盖弹性体填充材料。当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器配合在一起时，弹性体材料和薄柔性夹紧元件的组合将施加力以将多个第一光纤和第二光纤按压并固定在第二裸光纤保持板的互连区域中。
[0094]
图11a-图11c示出了用于取代上面参考图2a-图2c和图3描述的第一裸光纤保持器j20中的第一裸光纤保持板140的具有柔性区域的第三第一裸光纤保持板340。在该实施方案中，井凹449形成在板体441的互连区域444中，使得井凹完整延伸穿过板体。该实施方案的力施加机构包括薄柔性夹紧元件448和滑动压脚447。压脚可在第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的配合期间在由方向箭头499提供的方向上移位，使得压脚在柔性夹紧元件上施用力。随后，光纤可使用光学粘合剂永久性地锁定在适当的位置，并且任选地压脚可被释放。
[0095]
本文所述的示例性多光纤拼接装置和多光纤拼接连接系统无需熔接即可提供熔合样性能，因此不需要昂贵或精致的光学熔合机。此类熔合机需要电功率来源、加热以使保护套筒收缩的时间，并且是精密的仪器，如果掉落会很容易损坏。
[0096]
图12a-图12b、图17a-图17b和图21示出了可用于形成示例性光纤拼接连接系统500的两个另选的裸光纤保持器520、520’，示例性光纤拼接连接系统提供无套圈互连系统以光学耦合多个第一光纤和第二光纤。类似于图1中所示的光纤拼接连接系统100，光纤拼接连接系统500的第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器520可通过夹紧构件(未示出)固定在一起。在另选的实施方案中，裸光纤保持器可在使用或不使用夹紧构件的情况下用粘合剂永久性地连接。
[0097]
根据本发明的裸光纤保持器520、520’管理并保护一个或多个光纤的光纤阵列，该光纤阵列具有与光纤的端面或终端相邻的暴露的玻璃部分。换句话讲，已经从光纤的圆周直径的至少一部分去除聚合物涂层，以便于在将一对裸光纤保持器配合以使由所述裸光纤保持器保持的光纤阵列光学互连期间的对准。
[0098]
在结构上，第一裸光纤保持器520和第二裸光纤保持器520’基本上类似。第一裸光纤保持器520和第二裸光纤保持器520’中的每一者可包括外部壳体125；保持器壳体521；其中保持器壳体包括可固定在一起以形成保持器壳体的第一壳体部分530和第二壳体部分560；光纤对准机构540、580和设置在裸对准机构和第一壳体部分之间的光纤梳/光纤组织器535。第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器之间的差异为裸光纤保持器中的每一者内的光纤对准机构的用途和结构。例如，设置在第一裸光纤保持器520中的对准机构可为夹紧元件，诸如图12a-图12b和图13中所示的夹紧元件540，而设置在第二裸光纤保持器520’中的对准机构可为拼接元件，诸如图17a-图17b和图18a-图18b中所示的拼接元件580。
[0099]
第一裸光纤保持器520和第二裸光纤保持器520’可被现场端接或在现场安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以形成半永久或永久的光学连接。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可进行工厂端接或在工厂安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以在现场形成半永久或永久的光学连接。
[0100]
光纤拼接连接系统500被配置为多光纤拼接连接系统。在本文所述的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接第一光纤阵列和第二光纤阵列。在本文提供的示例性实施方案中，光纤拼接连接系统被配置成连接两个12光纤阵列。如对本说明书中给定的本领域的普通技术人员将显而易见的是，可对光纤拼接连接系统500进行修改，以在每个光纤阵列中包括更少光纤或更大数量的光纤。在一个示例性方面，光纤拼接连接系统500可被修改为单个光纤拼接连接系统。
[0101]
图12a示出处于组装状态的第一裸光纤保持器520，并且图12b示出第一裸光纤保持器的分解图，该分解图示出裸光纤保持器的内部部件。第一裸光纤保持器520具有可固定在一起以形成保持器壳体521的第一壳体部分530和第二壳体部分560，该保持器壳体被配置成布置并保持光纤保持器的其余元件。在示例性方面，第一壳体部分的至少一部分可插入到第二壳体部分的一部分中，以将两个壳体部分固定在一起。
[0102]
夹紧元件540是设置在与第一裸光纤保持器520的第二壳体部分560的第一端部相邻的元件接收凹坑562中的精密元件。在第二壳体部分的内腔561内的夹紧元件后面设置有拦截元件550，该拦截元件推动该元件以确保该元件被适当地定位在第一裸光纤保持器内。光纤组织器535设置在拦截元件与第一壳体部分之间。光纤组织器有助于减小将第一裸光纤保持器组装到包括多个光纤的光纤线缆或光纤带的端部上的复杂性。
[0103]
图15所示的光纤组织器535为多用途元件，该多用途元件提供将多个光纤有序地插入到第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器中的对准机构中。光纤组织器具有主体部分537，该主体部分具有延伸穿过其的通路536，以允许多个光纤穿过光纤组织器的主体插入。光纤组织器的主体支持将多个光纤固定在光纤组织器的远程夹持区域或凹坑537a(图12b)中，使得多个光纤可牢固地保持在裸光纤保持器520中。以这种方式，光纤不需要被附接到对准机构(即，第一裸光纤保持器520中的夹紧元件540或第二裸光纤保持器520’中的拼接元件580，如图17b所示)，使得光纤在对准机构内自由移动或弯曲。较小狭槽或开口537b可与凹坑537a相对形成。如果需要的话，附加狭槽和开口(诸如狭槽537c、537d)也可设置在光纤组织器中以容纳夹紧机构的特征部。在一个方面，机械夹具(未示出)可用于将光纤阵列固定在光纤组织器内。另选地，可利用粘合剂诸如快速固化uv或可见光引发的粘合剂或热活化粘合剂诸如热熔融材料以将光纤阵列固定在光纤组织内。
[0104]
光纤组织器535包括光纤梳理部分538，该光纤梳理部分用于支撑、对准并引导待端接的光纤。光纤梳理部分包括顶部表面538a(参见图7b)和位于顶部表面的下侧上的、设置在光纤组织器的端部(组装时最靠近拼接元件)上的沟槽阵列538b，其中每个独立沟槽或通道538b被配置成引导并支撑单个光纤。光纤梳理部分也包括与沟槽阵列538b相邻并设置在沟槽阵列与光纤组织器的主体部分537之间的斜坡区段538c。斜坡区段包括渐升的分割结构538d，该分割结构将独立沟槽分开，这可有助于在光纤插入过程期间对准独立光纤。光纤梳理部分的结构可将有可能缠结的光纤分开，并且以均匀的间距布置光纤阵列，并且允许将光纤阵列直接馈送到对准机构的对准通道中。另外，该光纤梳理部分的沟槽阵列/斜坡结构允许利用肉眼精确放置光纤阵列。
[0105]
光纤组织器535也包括具有开口(未示出)的后部，该开口允许光纤插入到光纤组织器通路536中。在一个方面，后部包括被配置成接收并支撑压缩弹簧522的延伸的支撑结构535a和535b(围绕开口彼此相对地设置)。压缩弹簧可适配在支撑结构上方，使得其在压
缩弹簧的一例上抵靠在光纤组织器的主体部分537的后部上并且在压缩弹簧的相对侧上抵靠在第一壳体部分上。接触凸块或凸起535d可形成在光纤组织器的后部上，以接触压缩弹簧522并使弹簧的力相对于光纤组织器集中。因此，当组装第一光纤保持器520时，弹性元件/压缩弹簧522将被设置在光纤组织器535与第一壳体部分530之间。
[0106]
在示例性方面，光纤组织器535可包括从光纤组织器的侧面延伸的导销或凸起539b，以便于光纤组织器在示例性裸光纤保持器的第二壳体部分中的适当定位。导销适配到形成在第二壳体部分的内部侧壁中的导槽564中，如图16c和图16d所示。
[0107]
此外，光纤组织器535可具有形成在其侧面中的一个或多个＜形凹口539a，该凹口还可用于在第二壳体部分560内引导并定位光纤组织器。可在成斜坡的侧壁543上引导＜形凹口539a，这有助于形成元件接收凹坑562，以确保光纤组织器在第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的第二壳体部分内的适当定位。
[0108]
根据本发明的方面，光纤组织器535可由聚合物材料形成或模制，但是也可利用金属以及其他合适材料。例如，光纤组织器535可包括整体注模的材料。对光纤组织器的合适材料的选择可根据温度稳定性参数来进行。
[0109]
第一中间弹簧元件524可设置在光纤组织器535的前部与拦截元件550之间，以有助于控制在连接光纤端部时置于光纤端部上的力。中间弹簧524基本上类似于如先前参考图5b所述的小弹簧元件，中间弹簧124。中间弹簧524可为座置在搁架或肩部部分536a上的板簧或片簧，搁架或肩部部分536a设置在延伸穿过光纤组织器的通路536的开口周围(例如，参见图15)。
[0110]
如图14a-图14b所示，拦截元件550包括位于其后部上的一对凸起或凸块555a、555b，该凸起或凸块提供与中间弹簧的接触点并有助于使由中间弹簧元件施加的力集中。中间弹簧元件能够将所需比例的弹簧力施加到端接的光纤，并且有助于平衡裸光纤保持器内的力。在一个方面，中间弹簧可提供反作用力以使由压缩弹簧522置于配合光纤上的力衰减。
[0111]
施加到光纤阵列端部的实际力可通过调谐中间弹簧524和设置在光纤组织器535与第一壳体部分530之间的压缩弹簧522的压缩力来控制，以在光纤阵列上产生可变的合力。通过使用这种配置，本发明的多光纤拼接装置可以利用光纤阵列、中间弹簧和主压缩弹簧的弹簧力来实现力平衡。在一个示例性方面，这种力平衡可用于使示例性远程夹持裸光纤夹持器能够用于结合本领域已知的光纤端面成形技术在光学路径中产生可靠的干燥拼接界面(无光学耦合材料或折射率匹配凝胶或粘合剂)。例如，将球形端面形状放置到光纤上可消除对拼接区域中的折射率匹配材料的需要并产生小于0.5db的插入损耗。
[0112]
如先前所提及的，第一裸光纤保持器包括对准机构，其中对准机构为如图15所示的夹紧元件540。夹紧元件540具有大致矩形的主体541。在示例性方面，主体541的形状为矩形截头锥体。在另选的方面，主体可具有另一种形状，诸如梯形棱柱、半圆柱形实心、双折射棱镜或具有至少一个大致平坦的主表面的其他三维形状。主体541具有底部表面541a、较小的顶部表面541b和从底部表面延伸到顶部表面的四个倾斜侧壁541c-151f。在示例性方面，侧壁相对于底部表面以介于约45
°
和约85
°
之间的角度(优选地以约60
°
的角度)倾斜。
[0113]
夹紧元件540被配置成当与裸光纤保持板580配合时(如图20a-图20d所示)，连结第一光纤带和第二光纤带50的多个平行光纤54、54’，如图8a-图8c所示。夹紧元件540具有
整体对准机构，整体对准机构包括形成在顶部主表面541b的至少一部分中的多个对准沟槽或通道545。每个对准通道被配置成引导并支撑单个光纤。在图20a所示的示例性实施方案中，夹紧元件具有12个平行对准通道。在另选实施方案中，示例性光纤拼接元件可具有更少或更多的对准通道，这取决于最终应用以及要拼接的光纤的数量。
[0114]
对准通道545是不连续的，具有设置在互连区域544的任一例上的第一对准部分545a和第二对准部分545b。例如，当对准通道545延伸可为基本上平坦的第一光纤着陆区域和第二光纤着陆区域547a时，对准通道545的第一对准部分545a可为基本上平坦的或平面的，并且可从第一光纤着陆区域547a延伸到互连区域的第一例544a，并且对准通道545的第二对准部分545b可从互连区域的第二侧544b延伸到第二光纤着陆区域547b的边缘。每个对准通道142可具有半圆形横截面、梯形横截面、矩形横截面、v形横截面，或者横截面轮廓可沿对准通道的长度变化。在另选的方面，对准通道可具有大致弧形轮廓，以帮助将光纤插入到对准通道中的适当位置中。
[0115]
夹紧元件540的互连区域544可具有大致平坦的表面，该大致平坦的表面被配置成当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器连结在一起时按压光纤。在一些实施方案中，夹紧元件可为单片元件，如图13所示。在另选的方面，夹紧元件可包括形成在互连区域中的井凹，以提供类似于图9a-图9c中所示的示例性裸光纤保持板240、340或440中采用的结构的柔性或弹性互连区域。
[0116]
光纤可通过入口开口543a和543b插入到对准机构中。在一些实施方案中，入口开口543a、543b可包括漏斗状入口部分，该漏斗状入口部分由相邻通道之间的分隔件544的渐缩形成，以提供更直接的光纤插入。在其他实施方案中，入口孔可为完全或部分锥形或漏斗形，以引导将光纤插入到对准通道545中。
[0117]
对准通道可具有与第一入口开口和第二入口开口中的至少一者相邻的梳状结构549，以便于将光纤插入到对准通道545中。在梳状结构中，相邻对准通道之间的分隔件或壁546的一部分546a比分隔件546的剩余区段546b更高且渐缩。入口开口543a、543b由通道间的节距(即，相邻对准通道的中心线之间的距离)表征。在图13所示的实施方案中，夹紧元件的第一端部处的通道节距与夹紧元件的第二端部处的通道节距相同。在该示例性实施方案中，通道间的节距与常规12条光纤带中的光纤间间距大致相同。在另选的实施方案中，夹紧元件的第一端部处的通道间节距和夹紧元件的第二端部处的通道节距可为不同的。例如，夹紧元件的第一端部处的通道节距可被设定为常规光纤带的光纤间距，而夹紧元件的第二端部处的通道节距可为不同的值，诸如当拼接独立光纤时或当将两个或更多个较小的光纤带或光纤模块拼接到较大的带状光纤时。
[0118]
夹紧元件540包括沿夹紧主体541的每个纵向边缘设置的导轨548。夹紧元件540可具有锁定凹入部548a和/或为锁定凸起548b形式的有支架的特征部。例如，夹紧元件540在每个导轨548中包括锁定凹入部548a和锁定凸起548b。当第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器配合在一起时(如图20a-图20d所示)，这些特征部将与对应的特征部拼接元件580相互作用。夹紧元件的导轨提供了元件到元件的路线对准，来以受控方式将夹紧和拼接元件放在一起，而夹紧和拼接元件中的对准通道提供了进行稳固的光学连接所必需的精细的光纤到光纤的对准。
[0119]
在示例性方面，本发明的夹紧元件540可使用溶胶浇注树脂形成以生成净形二氧
化硅陶瓷零件，诸如在美国临时专利申请62/382944和62/394547中公开的，该申请全文以引用方式并入本文。
[0120]
参考图14a-图14b和图21，夹紧元件540设置在元件接收凹坑562中，第一裸光纤保持器520与第二壳体部分560的第一端部相邻。在第二壳体部分的内腔内的夹紧元件540后面设置有拦截元件550，该拦截元件推动该元件以确保该元件被适当地定位在裸光纤保持器内。拦截元件550通过形成接收凹坑的第四壁，将夹紧元件540锚固在元件接收凹坑中。拦截元件550包括前侧550a、背侧550b和开口552，以允许保持待由本发明的连接系统拼接的光纤的光纤组织器的梳状结构的一部分穿过。拦截元件的前侧包括竖直壁部分553a、切除部分553b和成角度的壁部分553c。成角度的壁部分553c被配置成抵靠夹紧元件540的成斜坡的壁541f推动，以确保将其完全推动到元件接收凹坑562中，如图9b所示。切除部分将抵靠接头的顶部表面，以控制拼接元件在元件接收凹坑中的竖直位置。在示例性方面，拦截元件550可包括沿拦截元件的任一侧551的对准槽556，该对准槽被配置成与元件接收凹坑的成斜坡的侧壁543接合。拦截元件的背侧为大致竖直的表面，该表面包括位于其后部上的一对凸起或凸块555a、555b，该凸起或凸块提供与中间弹簧的接触点并有助于使由中间弹簧元件524施加的力集中。
[0121]
如先前提及的，第一裸光纤保持器520和第二裸光纤保持器520’基本上类似，其中第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器之间的差异为设置在其中的光纤对准机构。设置在第二裸光纤保持器520’中的对准机构可为拼接元件，诸如图17a-图17b和图18a-图18b中所示的拼接元件580。
[0122]
拼接元件580具有大致矩形的主体581。在示例性方面，主体581的形状为矩形截头锥体。在另选的方面，主体可具有另一种形状，诸如梯形棱柱、半圆柱形实心、双折射棱镜或具有至少一个大致平坦的主表面的其他三维形状。主体581具有底部表面581a、较小的顶部表面581b和从底部表面延伸到顶部表面的四个倾斜侧壁581c-151f。在示例性方面，侧壁相对于底部表面以介于38
°
和约75
°
之间的角度倾斜。
[0123]
拼接元件580具有为多个对准通道585形式的整体对准和夹紧机构，整体对准和夹紧机构形成在主体581的顶部表面581b中在分别与拼接主体的第一端部581a和第二端部581b相邻设置的第一光纤着陆区域587a和第二光纤着陆区域587b之间。每个对准通道被配置成引导并支撑单个光纤。在图18a所示的示例性实施方案中，拼接元件具有52个平行对准通道。在另选实施方案中，示例性光纤拼接元件可具有更少或更多的对准通道，这取决于最终应用以及要拼接的光纤的数量。因此，在一些实施方案中，拼接元件可具有用于连结一对单工光纤线缆的单个对准通道。在其他实施方案中，示例性拼接元件可具有更大数量的对准通道。
[0124]
当对准通道585延伸拼接元件580的第一光纤着陆区域587a和第二光纤着陆区域587b时，对准通道585可为基本上平坦的或平面的。在图3a-图3b所示的示例性实施方案中，对准通道是连续结构，该连续结构从拼接主体581的第一端部581a附近的第一入口开口583a延伸到拼接主体581的第二端部581b附近的第二入口开口583b。对准通道可具有特征横截面，诸如图4c所示的梯形轮廓。另选地，对准通道可具有半圆形横截面、矩形横截面、v形横截面。
[0125]
光纤可通过入口开口583a和583b插入到对准机构中。在一些实施方案中，入口开
口583a、583b可包括漏斗状入口部分，该漏斗状入口部分由相邻通道之间的分隔件584的渐缩形成，以提供更直接的光纤插入。在其他实施方案中，入口孔可为完全或部分锥形或漏斗形，以引导将光纤插入到对准通道585中。
[0126]
对准通道可具有与第一入口开口和第二入口开口中的至少一者相邻的梳状结构589，以便于将光纤插入到对准通道585中。在梳状结构中，相邻对准通道之间的分隔件或壁584的一部分584a比分隔件584的剩余区段584b更高且渐缩。
[0127]
入口开口583a、583b由通道间的节距(即，相邻对准通道的中心线之间的距离)表征。在图1a和图5b所示的实施方案中，拼接元件的第一端部处的通道节距与拼接元件的第二端部处的通道节距相同。在该示例性实施方案中，通道间的节距与常规52个光纤带中的光纤间间距大致相同。在另选的实施方案中，拼接元件的第一端部处的通道间节距和拼接元件的第二端部处的通道节距可以不同。例如，拼接元件的第一端部处的通道节距可被设置为常规光纤带的光纤间距，而拼接元件的第二端部处的通道节距可以是不同的值，诸如在拼接单个光纤时或者在将两个或更多个较小的光纤带或光纤模块拼接到较大的带状光纤时。
[0128]
对准通道585被配置成使得设置在对准通道中的光纤将沿接触线54a、54b接触对准通道的倾斜通道壁585a、585b中的每一者，接触线54a、54b沿设置在对准通道内的光纤的长度消失到图19中的页面中。因此，当拼接元件580和夹紧元件540放在一起时，每个光纤将与拼接元件具有两个接触线54a、54b且与夹紧元件具有一个接触线54c，以可靠地定位并保持所述光纤。在示例性方面，三个接触线可在光纤周围相对均匀地间隔开。
[0129]
参考图17a和图19，对准通道的倾斜通道壁585a、585b可相对于对准通道的底壁585c以介于约38
°
和约75
°
之间的角度设置。对准通道的特征可在于，在光纤接触对准通道的情况下，在沿对准通道的倾斜通道壁纵向延伸的接触线之间的特征对准通道宽度w。
[0130]
拼接元件580也包括沿拼接主体581的每个纵向边缘设置的导轨588。拼接元件580可包括有支架的特征部，该特征部在配合过程的至少一部分期间在拼接元件580和夹紧元件540之间提供受控的竖直偏移。例如，第一多个光纤可设置在夹紧元件540中的对准通道545中，并且多个第二光纤54’可固定在第二拼接元件580中的对准通道585中(图20a中的方向箭头90表示夹紧元件540的倒置或翻转，以准备使夹紧元件和拼接元件配合)。通过使拼接元件在形成在夹紧元件和拼接元件上的有支架的特征部上滑动直到该有支架的特征部适配到形成在另一个拼接元件的导轨表面中的凹入部中来进行光学连接。
[0131]
夹紧元件540和拼接元件580的每个导轨548、588可分别包括锁定凹入部548a、588a和/或为锁定凸起548b、588b形式的有支架的特征部。在图20a所示的示例性实施方案中，夹紧元件和拼接元件拼接元件580都包括在每个导轨中的锁定凹入部和锁定凸起。
[0132]
图20a-图20d示出用于光学连接第一多个光纤54和第二多个光纤54’的夹紧元件540和拼接元件580的配合顺序。图中未示出拼接元件周围的上层结构，使得可清楚地看到拼接元件的相互作用。图20a为夹紧元件和拼接元件的顶部等轴视图。如由方向箭头90所提供的，夹紧元件540被翻转或倒置。图8b示出在如由方向箭头96所提供的向前和稍微向下的方向上朝向彼此移动的夹紧元件540和拼接元件580。图8c示出了夹紧元件540的锁定凸起548b在拼接元件580的第二端部580b处接触导轨588以及夹紧元件的导轨548接触拼接元件的锁定凸起588b的点。夹紧元件540如由方向箭头96指示的继续沿锁定凸起的表面滑动，直
到夹紧元件的锁定凸起548b座置在拼接元件的锁定凹入部588a中且拼接元件的锁定凸起588b座置在夹紧元件的锁定凹入部548a中，如图8d所示。拼接元件的导轨提供了元件到元件的路线对准，从而以可控方式将元件放在一起，而拼接元件中的对准通道则提供了进行稳固的光学连接所必需的精细的光纤到光纤的对准。
[0133]
图21为示例性光纤连接系统500的横截面，该横截面示出了内部部件如何被布置在裸光纤保持器520、520’中，如先前描述的。
[0134]
在一些实施方案中，第二壳体部分560可由透明或半透明材料制成，或者可具有穿过其形成的窗口，以允许照射设置在拼接的互连区域中的光学粘合剂，以将第一裸光纤保持器520和第二裸光纤保持器520’永久性地固定在一起。例如，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可用光学粘合剂(诸如美国专利申请15/696901中描述的光学粘合剂)固定在一起。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可在干燥状态下或使用设置在示例性光纤拼接连接系统中连结的光纤阵列的终端之间的折射率修补材料经由机械夹紧元件诸如图1中所示的夹紧元件110半永久性地固定在一起。
[0135]
图22a-图22b至图26a-图26c示出了示例性光纤连接系统的第三实施方案。光纤拼接连接系统600提供用于光学耦合多个第一光纤和第二光纤的无套圈互连系统。光纤拼接连接系统600包括一对裸光纤保持器，诸如第一裸光纤保持器620和第二裸光纤保持器620’。在一个方面，裸光纤保持器可使用辅助夹紧构件(未示出)或通过粘合剂固定在一起。第一裸光纤保持器620和第二裸光纤保持器620’可各自被现场端接或在现场安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以形成半永久或永久的光学连接。另选地，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器可进行工厂端接或在工厂安置或安装到光纤线缆或光纤带上，然后组装第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器以在现场形成半永久或永久的光学连接。
[0136]
图22a-图22b为示例性光纤连接系统600的两个视图。图23a-图23c示出第一裸光纤保持器620的特征部和部件。图24a-图24b为第一裸光纤保持器620的元件平台670的细部图。图25a-图35b示出第二裸光纤保持器620’的特征部和部件。图26a-图26c示出了第一裸光纤保持器620和第二裸光纤保持器620’的配合以形成光纤连接系统600。
[0137]
第一裸光纤保持器620具有可固定在一起以形成保持器壳体621的第一壳体部分630和第二壳体部分640。保持器壳体621被配置成布置并保持第一裸光纤保持器的剩余部件，并且保护支撑在第一裸光纤保持器内的光纤54的暴露的裸玻璃部分55。第一壳体部分和第二壳体部分可粘结在一起，通过卡扣配合或闩锁系统固定。压接环229可固定第一壳体部分和第二壳体部分的第一端部。在另选的实施方案中，保持器壳体可具有蛤壳配置，该蛤壳配置具有通过活动铰链连结的第一壳体部分和第二壳体部分。在图11a-图11e所示的示例性实施方案中，第一壳体630和第二壳体640中的每一者可包括分别形成在它们的第一端部630a、640a处的半圆柱形锚固部分633、643。当将第一壳体部分和第二壳体部分组装成保持器壳体601时，半圆柱形锚固部分633、643形成圆柱形锚固部分623。也可将压接环629适配在圆柱形锚固部分623上方并固定到圆柱形锚固部分623，以使用线缆护套或强度构件将光纤线缆锚固到第一裸光纤保持器，以增强第一裸光纤保持器的线缆固持强度。在图11a所示的示例性方面，圆柱形锚固部分具有平滑的外部表面。在一些实施方案中，可期望将齿或肋添加到圆柱形锚固部分的外部表面以进一步增加固持力。
[0138]
在示例性方面，第一壳体部分630和第二壳体部分640可具有大致开放的矩形通道轮廓，该大致开放的矩形通道轮廓具有基部642a和从基部延伸的一对平行壁642b、具有顶部边缘642c的侧壁，顶部边缘642c沿侧壁的长度延伸。当将第一壳体部分和第二壳体部分组装成保持器壳体601时，第一壳体部分630的顶部边缘632c连结到第二壳体部分640的顶部边缘642c的一部分。
[0139]
任选地，可在压接环上方安装应变消除罩(未示出)，以在光纤进入第一裸光纤保持器的保持器壳体的点处向光纤或光纤线缆提供应变消除和弯折控制。
[0140]
参考图22b、图23c和图26c，可将片簧690附接到第一裸光纤保持器620的第二壳体部分640，以在配合或第二裸光纤保持器620’的元件平台670的底部表面672d上提供竖直配合力(由图26c中的方向箭头698表示的)。类似地，附接到第二裸光纤保持器620’的第二壳体部分640的片簧680在第一裸光纤保持器620的元件平台670的底部表面672d上提供竖直配合力(由图26c中的方向箭头698’表示的)。竖直配合力698、698’的组合确保第一光纤和第二光纤的端部的竖直对准，而夹紧元件540和拼接元件580的三个接触线的倾斜壁提供光纤的侧向对准。
[0141]
在示例性方面，第二壳体660可包括形成在第二壳体部分的内表面661上的一对间隔开的锚杆667。片簧980可适配到形成在锚杆中的狭槽668中，以将片簧固定到第二壳体部分。片簧可具有大致弧形轮廓，该轮廓包括两个弧形臂692，该两个弧形臂在两端由平坦的底脚部分694连接。底脚部分适配到形成在锚杆中的狭槽中，以将片簧固定到第二外壳部分。在示例性方面，片簧可由一片弹簧钢冲压并形成为如图23c所示的片簧。
[0142]
第一裸光纤保持器620还包括如先前相对于图13所述的光纤对准机构或夹板540。夹紧元件由元件平台670保持。在该实施方案中，光纤可使用粘合剂直接固定到夹紧元件540的着陆区域672a。例如，可利用粘合剂诸如快速固化uv或可见光引发的粘合剂或热活化粘合剂诸如热熔融材料，以将光纤阵列固定在拼接元件的入口开口163a内。将光纤固定在拼接元件的该区域中仍提供了远程夹持光纤的优点，但是不需要单独的光纤组织器，诸如以上参考图2a-图2c和图12a-图12c分别描述的在裸光纤保持器120、520中提供的那些。
[0143]
元件平台670包括附接到元件台672的衬圈部分671。衬圈部分671可具有被配置成接收压缩弹簧624的一部分的大致圆柱形的形状。如图12a所示，衬圈部分可具有穿过端壁部分671d的开口671b，在端壁部分671d处，元件台附接到衬圈部分。该开口允许光纤穿过衬圈部分元件平台的端壁。
[0144]
元件台672具有基部和从基部延伸的侧壁672b。侧壁沿基部的纵向边缘从元件平台的第二端部670b延伸到衬圈部分671。基部具有顶部表面672a和底部表面672d。拼接元件160通过元件扣件673、674锚固到顶部表面。在示例性方面，侧壁可包括形成在侧壁672b的顶部上的凸起或凸块672c，以在裸光纤保持器620、620’的配合期间控制保持在元件平台上的夹紧和拼接元件之间的竖直偏移。
[0145]
在示例性方面，元件台672可包括窗口675，该窗口在第一光纤和第二光纤端对端连结的情况下在夹紧元件540的互连区域544下方延伸穿过元件台的基部(参见图11e)。在示例性方面，一对裸光纤保持器620可通过折射率匹配光学粘合剂永久性地连结在一起。示例性光学粘合剂可使用对眼睛安全的可见的例如(诸如在美国专利申请15/695842中描述的)蓝色的led光源，经由迅速且直接的程序通过光化辐射进行固化，该申请全文以引用方
式并入本文。可通过窗口675通过示例性拼接元件中的至少一个拼接元件将固化辐射投射在粘合剂上。
[0146]
衬圈部分671也可包括从衬圈部分的任一例的衬圈部分的外部表面671a延伸的制动爪(pa11)671c。在制动爪与侧壁672b的端部672c之间形成平移间隙679。当示例性裸光纤保持器620、620’中的两个裸光纤保持器配合在一起时，设置在第一壳体部分630和第二壳体部分660的内表面上的锥形脊状件639、669形成轨道，该轨道适配在间隙679中以控制元件平台的相对位置。
[0147]
元件平台670可弹性地安装在保持器壳体621中。在示例性方面，压缩弹簧622可设置在保持器壳体601和元件平台之间。压缩弹簧将向前的力(由图22b中的方向箭头699表示的)施加在元件平台和设置在其上的夹紧/拼接元件上。例如，保持器壳体可包括在第一壳体部分630和第二壳体部分660组装在一起时形成的弹簧座置区域624。
[0148]
使用该配置，光纤连接系统600可利用光纤阵列和主压缩弹簧的弹簧力来实现力平衡，以结合本领域已知的光纤端面成形技术在光学路径中产生可靠的干燥拼接界面(无光学耦合材料或折射率匹配凝胶或粘合剂)。
[0149]
图25a-图25b示出了被配置成与图23a-图23c的第一裸光纤保持器620配合以形成光纤连接系统600的第二裸光纤保持器620’。除第一裸光纤保持器中的夹紧元件540用第二裸光纤保持器620’中的拼接元件580替换之外，第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的结构实质上相同。拼接元件580的第二端部紧靠元件台上的元件扣件674。
[0150]
图26a-图26c为三个剖视图，该三个剖视图示出光纤拼接连接系统600的两个裸光纤保持器600、620’的配合。第一裸光纤保持器620和第二裸光纤保持器620’被放在一起，直到第一裸光纤保持器和第二裸光纤保持器的第二壳体660的第二端部660处的顶部边缘642c彼此接触。当裸光纤保持器620’朝向裸光纤保持器620移动时，如由方向箭头695所指示的，裸光纤保持器620’的元件台672进入裸光纤保持器620的台元件台672与第二壳体660之间的空间。类似地，裸光纤保持器620的元件台672同时进入裸光纤保持器620’的台元件台672与第二壳体660之间的空间。随着裸光纤保持器620’继续朝向裸光纤保持器620移动，锁定凸起548b、588b’的凸轮表面和夹紧元件540和拼接元件580的导轨548、588接合以使夹紧元件和拼接元件的高度相对于彼此粗略对准。图26a示出导轨(未示出)和锁定凸起168b、168b’之间的初始接合。当发生这种情况时，片簧690开始向元件台672的背部表面672d施加竖直力，从而将夹紧元件540和拼接元件580推向彼此。竖直力随着片簧接触元件台的底部表面上的凸轮特征部677增加，最高至6.5lbs-4.5lbs。一旦裸光纤保持器620、620’如图26c所示完全配合，则片簧690继续将竖直力施加到元件保持器670，并且继而将竖直力施加到拼接元件540、580。竖直力集中在第一光纤54和第二光纤54’相遇的点上，以将光纤固定并对准在拼接元件的对准通道中。
[0151]
根据本公开制成的示例性光学连接应具有小于0.1db的插入损耗，当温度从-10℃循环到+75℃时小于5db的回波损耗变化，并且具有大于0.451b的拉离强度。
[0152]
本公开的示例性光纤连接系统可用于需要低损耗光学连接的广泛应用中，特别是当连接是半永久的或永久的时。在一些实施方案中，示例性多光纤装置可用于光纤光学盒、终端、接插板等中，其中拼接可位于隔板或穿过外壳的壁。
[0153]
例如，示例性光纤连接系统可用于光学盒，诸如以引用方式并入本文的美国临时
专利申请62/544370中所述，其中光学盒或终端包括具有顶部、底部和设置在顶部与底部之间的多个侧壁的外壳，以及设置成穿过多个侧壁中的一个侧壁的本公开的至少一个示例性连接系统。多个信号路径可退出盒或穿过多个侧壁中的一个侧壁，其中多个信号路径可包括侧壁处的连接点，在该连接点处多个信号路径退出盒。本公开的示例性光纤连接系统可用于多光纤连接装置和/或单光纤连接点。在其中盒或终端可包括多个成对的单光纤连接点的示例性用途中，使得成对的单光纤连接点中的第一个被指定为发射端口，并且成对的单光纤连接点中的第二个被指定为接收端口。在该方面，由多个外部光纤携带的信号可以在盒或终端内重新排序，使得信号以与进入盒不同的顺序离开盒。在一些实施方案中，信号路径的这种重新排序用于管理发送端口和接收端口的极性。
[0154]
在另选的应用中，示例性光纤连接系统可用于制备光纤线束组件。例如，示例性光纤连接系统可用于在现场或工厂中直接将光纤扇出器连接到连续传输部分或线缆。当将扇出部分制成在第一位置，将传输部分制成在第二位置并且将扇出部分至连续传输部分在第三位置放在一起时，这可能是特别有利的。
[0155]
在阅览本发明的说明书之后，本发明可适用的各种修改、等效工艺以及多种结构将对本发明所属领域的技术人员是显而易见的。