专利名称：用于将光纤光学偶合到电光器件的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及光传输技术，具体涉及在光纤与电光器件之间建立光连接的新颖装置。
这里所采用的电光器件的术语一般包括发光二极管(LED)、激光二极管和诸如p-i-n二极管的检测器单元。在一些应用中，需要通过光纤将光传输到一个上述器件的光输入装置或从其光输出装置输出。这些光纤在光纤技术中是众所周知的，通过反射原理在其内传输光，其反射是以用来构成该光纤的各种材料的折射率为基础的。
在电光器件与光纤之间的光能的成功传输通过器件的光输入(或输出)装置的轴线与光纤的轴线对准而得以大大地增强。这样的对准必须在起始时就建立并在以后保持住以保证光纤与器件输入装置之间的光传输所要求的质量。
本发明采用一种用于容纳与夹持住跟诸如p-i-n二极管这样的电光器件的光输入装置对准的光纤连接器构件。本发明优选地采用一对迄今一直用作将一对光纤拼接起来的接头构件的类型的互补铝合金构件。这样一种接头构件在例如跟本申请一起被共同拥有的美国专利5,121,456中示出与描述。但是，这些构件在本发明中被用来容纳与夹紧地接合一单根纤维使该纤维的一个端部跟一个电光器件的光输入(或输出)装置的轴线同轴对准。
本发明采用机械手段来容纳与夹持住电光器件与连接器构件使之正确地对准以实现夹持在连接器构件之间的光纤端部跟电光器件的光输入装置的轴线同轴对准。尽管接着的说明书描述两个用于实现这种安装与对准功能的特定结构，其它的等效的结构也可以采用而并没有脱离本发明的范围。
本发明的总的目的在于提供一种用于在一根光纤与一个电光器件之间保持光偶合或光连接的新颖装置。
简要地说，根据上述的发明目的，本发明提供一种用于在一根光纤与一个电光器件之间实现光连接的装置，它包含有一个光纤连接器，该光纤连接器包含有一对长形的连接器构件，这对连接器构件具有相面对的基本上是平的表面和在至少一个所述表面上限定一个细长沟槽以容纳一根要卡持在所述连接器构件之间的光纤的装置；还包含有带弹性的夹紧装置，该夹紧装置用来保持所述连接器构件相互接合使之将该光纤卡持在形成在连接器构件上所述沟槽内；还包含有偶合装置，该偶合装置用于将夹紧装置跟该电光器件连接成使一根卡持在该连接器构件中的光纤跟该电光器件的一个预定部份光学对准。
本发明还提供一种用于将一根光纤连接到一个电光器件上的一个光输入装置的装置，它包含有一对具有设置在其间的用于容纳该光纤的光纤沟槽和一个用于容纳一个工具的工具沟槽的互补构件、一个用于将所述构件夹持在一起的带弹性的夹紧装置、和一个用于将电光器件跟夹紧装置连接起来使该光纤沟槽跟电光器件上的光输入装置对准的偶合装置，该工具用来将所述连接器构件分开使光纤能够置入该光纤沟槽内或从其中取出。
在下面将结合附图对作为实例的本发明的实施例进行描述。在附图中
图1是本发明的一个优选形式的装置的透视图；图2是图1的装置的一个支架部份的放大的侧视图；图3是从图2的右侧看的端视图；图4是从图2的底侧看的部份仰视图5是一个可用于成形图1至图4的支架构件的展平毛胚的俯视图；图6是本发明的包含有互补连接器半部的连接器构件的分解透视图；图7是本发明的第二实施例的装置的一个纵向剖视图；图8是从图7的左侧看的、其上还示出跟图7所示的半部互补的半部的整个组件的端视图。
现参看附图，首先参看图1至图5，用于将一根光纤光学地偶合到一个电光器件的装置总的以标号10标示。在图1中，光纤总的以标号12标示，包括纤维部份14和围绕着的包套部份16。在为描述目的示出的实施例中，电光器件示出成一个p-i-n光电二极管18。但是，本发明可以利用来实现光纤12与诸如发光二极管、光电晶体管等的其它类型的电光器件之间的光学连接而并不脱离本发明的范围。二极管18包括一个大致是圆筒形的金属壳体20、一对伸出的引线22、24和一个可包含一个透镜的光学输入装置26(见图4)。
本发明的装置10包括一个光纤连接器构件或结构28。从图6可清楚看出，光纤连接器最好具有一对互补铝合金构件30、32的形式。这些构件30与32属于美国专利5,121,456中描述成用于拼接一对光纤的接头构件的类型，这个专利的描述这些构件的内容通过引用结合到本申请中。
如图6所示，每一个构件30与32包含一个大致长形的、平的矩形的构件。两个构件成互补形式，在所示实施例中，每一个构件上形成有用于容纳并夹持一条诸如在构件30与32之间的纤维14这样的光纤的纵向伸展的沟槽的一半。在图6中可看到此沟槽34的一半，应当理解到互补连接器构件30上具有设置来在构件30与32连接时跟沟槽34对准的完全相同的沟槽。沟槽34终接有反向相对的、大致成锥形的入口部份36、38，这两个入口部份同样地在每个构件30、32上各形成一半。入口部份38的在构件30上的互补的一半在图6中以标号38a标示。
连接器构件30、32还形成有一个在图中以纵向伸展的沟槽40的形式呈现的操作装置，在每个构件中成形一半。沟槽40的在构件30上的互补的一半在图6中以标号40a标示。在所示的实施例中，操作装置或沟槽40的横截面大致呈矩形。操作沟槽40大致平行于纤维容纳沟槽34并在横向上与其分隔开设置。此沟槽40成形成使之容纳一个工具或“钥匙”42(见图1)，这个工具是用来将构件30、32分开到允许将一根光纤置入沟槽34内或从其中取出所需的程度，这将在下面更充份地说明。以互补凸台44与容纳凹陷46形式呈现的对准与定位装置最好也是成形在相应的连接器构件或半部30、32上并最好成形在沟槽34的跟操作沟槽40相对的一侧上。
回到图1，装置10还包括用于保持连接器28的构件30、32相互接合成使其将一根光纤卡持在形成在其上的沟槽34内的弹性夹紧装置50 。装置10还包括用于将夹紧装置跟电光器件18连接成使卡持在夹持在夹紧装置50内的连接器构件28内的光纤14跟电光器件的一个预定部份光学对准的偶合装置52。在所示的实施例中，此预定部份包含p-i-n二极管18的光输入装置或透镜26。在所示的实施例中，所要求的光学对准通过将纤维14跟透镜或光输入装置26同轴地对准。
在图1至5所示的实施例中，弹性的夹紧装置50与偶合装置52是成一体的支架构件60的组成部份。在此方面，可见到夹紧装置50包含有一个用一个弹性接合力将连接器构件30、32接合住并保持在其内的、长形的、大致成U形的槽形件或弹性的夹紧部份。这个接合力足以以足够的力来将连接器构件30与32保持相互接合来将光纤14卡持在沟槽34内。
现在应当理解到，工具或“钥匙”42当作用到操作沟槽40内时可用来克服上述的接合力以让一根光纤能够相对于沟槽34插入或取出。在这一方面，工具42最好包括一个从加大的握持部份64上伸出的细长操作部份62，握持部份最好垂直地成形在操作部份上。操作部份62最好具有跟沟槽40一样的矩形横截面，使得工具42转动大致90°就会迫使构件30与32在沟槽40的部位稍微分开。这种强制分开将使构件在纤维容纳沟槽34的部位分开到足以让纤维能够相对于沟槽装入或取出。
在图示的实施例中，偶合装置是一对从U形槽件或夹紧装置50垂直向外伸出的基本上是平的面或耳52a、52b。偶合装置或偶合面52a、52b可以通过焊接或其它粘接手段固定在二极管18的壳体20上。在实践中，纤维14跟光输入装置或透镜26的正确对准是通过紧接在将偶合面52a、52b跟壳体20进行焊接或粘接之前采用一根试样纤维来实现的。将一根试样纤维放入先前已安装在夹紧装置50内的连接器28中。该纤维按上面充份描述的方式通过使用工具42迫使连接器构件30、32稍许分开一个足够的距离来让纤维能插入沟槽34。随后，可将光能加到纤维的一个外端上，并在支架60相对于二极管壳体20、特别是相对于透镜或光输入装置26移动时监测二极管18的输出。当观察到二极管18有最大信号输出时，表示纤维跟透镜或光输入装置26同轴地正确对准。因此，在观察到二极管18有最大输出时，可将偶合面52a、52b固定到壳体20上以保持纤维跟透镜或光输入装置26对准。随后可将试样纤维取下，这样就保证了沟槽34跟光输入装置26对准，使此后插入连接器28的纤维14将也会正确地对准以实现光纤维与光输入装置之间的光学连接或光传输。在图示的实施例中，偶合面或耳52a、52b的形状呈大致半圆形以与大致圆柱形的壳体20的顶面形状相配。
在图5中可清楚看出，支架构件可以用一个由平的、最好是金属材料切裁成的以标号70标示的毛坯制成。如图5所示，毛坯沿三条折叠线或折弯线72、74与76折弯90°以成形如图1至4所示的支架60。
现参看图7与8，示出了本发明的装置的第二个实施例，该第二个实施例总的以标号110标示。在图7与8的实施例中，带弹性的夹紧装置与偶合装置由一个带弹性的铰接壳体构件120构成，该壳体构件最好成形成两个由聚合物材料制成的互补半部。这些半部120a与120b的造形最好形成一种如图8清楚示出的蛤壳状结构以将连接构件30、32夹紧地接合在其间。图7示出壳体底半部120b和下连接器构件32。壳体120最好在很多方面都跟在上文引证过的美国专利5,121,456中描述的聚合物本体或壳体构件相同，这个专利的关于这样的聚合物本体或壳体式构件、特别是关于此壳体的将一对基本上跟连接器构件30、32一样的铝合金接头构件夹紧地接合在其间的部份的描述，通过引证结合到本申请中。
壳体120包括用于容纳并保持连接器构件30、32以足够的力相互接合以将光纤维14夹持在沟槽3 4内的第一凹陷或腔穴122。在图示的实施例中，腔穴122还设有一对用于在连接器构件30、32上保持一个夹紧或接合力的凸筋124、126。应当理解到壳体半部120a具有跟图7示出的壳体半部120b基本上互补的形状。这些壳体半部还包括用于容纳通入其内以将工具的操作部份62跟连接器构件28的操作部份或沟槽40接合的工具42的开口128的互补半部。壳体半部120a与120b最好通过沿着互补的凸筋130与沟槽130a进行超声焊接并通过一个或多个互补成形与设置的凸台132与容纳开孔134固定在一起。
第二腔穴136形成在壳体120内，并具有大致互补的形状以将电光器件18的壳体20容纳并固定在其内。在图7所示的实施例中，凹陷或腔穴136通常是开端的，在其开端上加上一个内径稍为小一些的、基本上呈环形的盖闭构件138以将电光器件的壳体20卡持在腔穴136内。该盖闭构件138可以通过例如合适的粘接剂或超声焊接固定住。腔穴122与136在壳体120内分别成形与设置成使其保证沟槽34、从而保证纤维14跟器件18的光输入装置或透镜部份26对准。
在图7所示的实施例中，装置110还设有一个从壳体的、跟腔穴136成形在其中的一端基本上相对的一端上伸出的光纤套层终接部份140。光纤套层终接部份基本上是一个其上形成有多个在轴向上隔开设置的周向环形凸筋142的圆柱形构件。如图7所示，一些光纤还设有一个加强部份，这个加强部份通常以一种包围着包套部分16的一定数量的纤维状的凯夫拉(kevlar)或类似材料1444的形式呈现，并有一个由一种合适的塑料或其它合成材料制成的环境保护外套146包围着这个加强构件或部份144。在使用中，外套146被切割到给包套部份16与外伸纤维14提供如上所述的足以伸进并穿过沟槽34以与器件18对准所需的长度。但是，常常希望通过机构夹紧加强构件或材料144来保持连接强度。在图7的实施例中，这是通过光纤套层终接部份140与一个大致是管状的束紧箍148配合来实现的。就是说，箍148围绕着终切成跟包套部份16一样的长度的纤维状凯夫拉材料144来放置，随后被压缩来将加强构件144压贴在终接部份140的凸筋142上，从而保持住加强纤维跟壳体120机械连接的强度。
尽管本发明以具体实施例进行详细的描述，但本领域的人员清楚知道可以在不脱离本发明的广义精神的情况下在各方面对本发明进行改进或修改，这些改进或修改有一些是属于日常工程设计的内容，另外一些是经过研究后就清楚的。因此，本发明的范围不应受限于在此描述的具体实施例与具体结构，而是应由所附的权利要求书来限定。因此，所附权利要求书的目的在于覆盖在本发明的精神与范围内的所有修改与改进。
权利要求
1.一种用于将一根光学纤维连接到一个电光器件上的一个光输入装置的装置，它包含有一对具有设置在其间的用于容纳光学纤维的光纤沟槽和用于容纳工具的工具沟槽的互补构件，该工具用来将所述构件分开使光学纤维能够置入光纤沟槽内或从其中取出，还包含有用于将所述构件夹持在一起的带弹性的夹紧装置，其特征在于还具有将电光器件跟夹紧装置连接起来使该光纤沟槽跟电光器件上的光输入装置对准的偶合装置。
2.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述带弹性的夹紧装置与所述偶合装置构成一个将所述构件固定在一起来将光学纤维保持在该光纤沟槽内并保持电光器件跟该光纤沟槽对准的整体支架构件。
3.按权利要求2所述的装置，其特征在于所述工具包括一个适用于容纳在该工具容纳沟槽内并在该工具转动90°时迫使所述构件分开到足以让光学纤维能够置入或取出的细长形操作部份。
4.按权利要求3所述的装置，其特征在于所述光纤沟槽有一半设在所述构件的一个半部上，有一半设在所述构件的另一个半部上。
5.按权利要求4所述的装置，其特征在于所述光纤沟槽具有大致呈锥形的入口部份。
6.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述电光器件是一个二极管。
7.按权利要求6所述的装置，其特征在于所述偶合装置是一对从所述夹紧装置外伸的平的面，并且该对平的面固定到所述二极管上。
8.按权利要求1所述的装置，其特征在于所述带弹性夹紧装置与所述偶合装置由一个带弹性的铰接壳体限定。
9.按权利要求8所述的装置，其特征在于所述壳体具有一个用于容纳所述构件的腔穴。
10.按权利要求9所述的装置，其特征在于所述壳体具有用于容纳所述电光器件的另一个腔穴。
全文摘要
一种用于在光纤与电光器件间实现光学连接的装置，它包含一个光纤连接器，该连接器包含一对长形连接器构件，该对构件具有相面对的基本上是平的表面并在至少一个所述表面上具有一个用于容纳要卡持在连接器构件之间的光纤的细长沟槽。带弹性的夹紧装置保持连接器构件相互接合来将光纤卡持在沟槽内。从夹紧装置伸出的偶合装置用于将夹紧装置与电光器件连接成使卡持在连接器中的光纤跟电光器件的一个预定部分光学对准。
文档编号G02B6/42GK1115858SQ9411385
公开日1996年1月31日 申请日期1994年11月22日 优先权日1993年11月29日
发明者R·艾泽特 申请人:惠特克公司