专利名称：带状光纤的可重入式连接器的制作方法
技术领域：
本发明涉及光纤连接技术，特别是涉及带状光纤或带式光纤光缆的新型改进的可重入式连接器。
美国专利第5121456号记载了一种特别有效和成功的可重入式光纤连接器。该连接器包括一个由一对基本上相同的对接部件组装而成的金属连接件，并包括一个用于装接待连接的两根光纤的末端的纵向沟道或槽。该连接件夹持在一对聚合物壳体对接件之间，聚合物壳体对接件象一个弹簧夹一样将连接件连同夹持在其沟槽中的光纤一起夹持住。设置了一个通道，供使用工具操作连接器，使得光纤插入连接器或者从中抽出。该连接器适用单根光纤的连接。然而，在连接带状光纤或带式光纤光缆的多根光纤的情况下，将出现许多附带的问题。
上述带状光纤光缆一般包括多根光纤(典型根数为十二根)。每一根都具有缓冲包围层和大致为扁平截面的外套，外套通常有色码。扁平截面的外套是通过适当的粘合方法连接在一起的，从而形成包含有多根相互平行并且相间隔的光纤的大致扁平的带状光缆。
两个这样的带状光纤光缆的各自端头的连接存在的一个问题是如何适当地将每根光缆中的全部十二根光纤与另一根光缆中的相应的十二根光纤对准。上面引述的美国专利所述的金属连接件仅包含一条装接光纤的沟槽。而且，典型的带状光缆中的光纤是非常密集相间的，因此在仅一个可重入式连接器的范围內难以同时将该多根光纤与来自另一根带状光缆中的多根光纤对准和卡住。
在带状光纤连接时存在的另一个问题是如何引导相应的光缆与连接件相对准，从而使其中所有的十二根光纤同时对准并进入连接件，以及如何与从连接器的相反一端进入的相似带状光缆中的所有光纤相对准。
此外存在的问题包括如何对连接器施加足够的力，从而将两根带状光缆中的所有光纤保持在其位置上；并且在最初进入和对准之后在连接器中如何保持光学对准。应当注意，在一个采用两个对接连接件将光纤夹持在其中的连接器中，当连接一对含十二根光纤的带状光缆时，将出现48个接触点。即，两根光缆的24根光纤中的每一根都将与连接器的每一对接件产生一个接触点。可以估算，为了将光纤可靠地卡持在具有如此多接触点的连接器中，将需要相当大的力。采取这种方式，即施以足够大的力用以使两个所述带状光缆中的所有光纤保持在连接状态的方式的可重入式连接器是很难实现的。
本发明的基本目的是提供一种新型改进的带状光纤光缆连接器。
另一个目的是提供符合上述目的的新型可重入式连接器。
再一个目的是提供一种符合基本目的并且使用相对简单而操作高度可靠的连接器。
另一相关的目的是提供一种符合基本目的并且制造相对简单的连接器。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种用于连接多根光纤的可重入式连接器装置，包括一个长形底座，其两个末端相间一定距离并形成了一条长向轴线；第一连接机构，它具有一个连接表面，其上形成了一组用于装接和对准相应光纤的细长平行沟槽；第二连接机构，其上具有一个纵向延伸的细长开孔，所述第二连接机构被构置叠压在所述的第一连接机构的上面，将相应的光纤保持在所述沟槽中；引导机构，用于将带状光纤光缆的光纤从所述底座的两个相反端部引导到与所述第一连接机构的所述沟槽相对准，连接开启构件，它可插入到所述细长开孔的任何一端，用以使所述第二连接机构产生相对于所述底座的、大小足以使位于相应的引导机构处的光纤相对于所述沟槽便于操作的位移量。
以下将结合附图描述本发明的实施例。附图中
图1是本发明组装完毕的连接器以及其中连接的一对带状光纤的侧视图；图2是图1所示连接器的一部分的分解透视图；图3是图2所示一部分从不同角度观察所得的分解透视图；图4是本发明连接器底座部分的平面视图；图5是图4所示底座部分的侧视图；图6是本发明连接器的连接器盖部分內侧的平面视图；图7是本发明连接器的端盖部分的平面视图；图8是大致沿图7中8-8剖切线所得的剖面图；图9是沿图1所示连接器的纵向剖开的剖面图；图10是沿图1中的10-10剖切线剖开的剖面图；图11是图10局部放大视图；图12是本发明的连接器的端帽部分的末端平面视图；图13是大致沿图12中的13-13剖切线剖开的剖面图。
参照附图，首先参照图1和2。图中表示一种用于连接一根带状光纤光缆的多根光纤的装置，该装置用标号20表示。连接装置20具有一个第一连接件或连接机构22，它具有一个连接表面24，该连接表面24带有一排长向并列的沟槽26，用于装接并对准相应的光纤。第二连接件或连接机构28构造成可叠压于第一连接机构22之上，从而将光纤保持在相应的沟槽26之中。一个细长状的底座件30上具有一个连接安放区域或凹陷部位31，用于安放第一连接机构22。第二连接机构28对准安装在底座上，以便将光纤保持在第一连接机构22上的相应沟槽26之中。
在本实施例中，导向机构所采取的结构为形成在底座件30上的一对斜坡32、34，它们的作用是引导来自底座件的任意一端的带状光缆的光纤。使其对准第一连接机构22的沟槽26。在图2中表示出了一对带状光纤光缆36、38的端部。
如前面所述，这些光缆36、38中的每一个都由一排光纤组成，光纤外面包裹了相应的缓冲部分，大致为扁平状的外套。这些外套通过并排排列的方式被连接在一起，形成如图2中光缆36、38所示的扁平带状光缆。带状光缆36、38的相应外套40、42已经被剥除掉一部分，将光纤44、46暴露出来，以便使之与相应的沟槽26相对准，实现这些光纤44和46的分别各自对接。典型地，这类带状光缆总共包含12根这样的光纤。本发明的新型连接装置20适用于装接和恰当地对准光纤44、46的相应末端，从而使得两个光缆36和38中的所有光纤被同时连接。
现在参照附图11，在所示实施例中，第一连接机构或连接件22包括一个纵向开有沟槽26的相对来说细长的扁平件。该细长的扁平件最好由一个其上蚀刻了一排并列的槽以构成沟槽26的处延生长硅材料的薄片构成。图11表示出连接件22局部的、大大放大后的剖面视图，示出扁平的上表面24和在其上蚀刻的沟槽26。
图11还局部表示出蚀刻的工艺过程，其中，一排细长的平行间隔的抗蚀条带或栅覆于表面24。适宜的蚀刻材料或化学品被加入并与表面24相接触，从而在其上的抗蚀条带或栅50的间隔区域形成大致为V形的沟槽26。抗蚀材料50在蚀刻过程完成后被除去。这些V型槽26具有适当的大小，以便将通常为圆柱形的光纤44安装在其中，如图11中用虚线表示的一根光纤44。
本连接件所用的薄片是从外延生长的硅单晶片上切下的，硅单晶的外延生长的结构以及薄片被切下的方式保证了蚀刻过程将产生V形沟槽。一般而言，“外延生长”是指晶体结构中的每一层都具有与其下面的一层相同的结构。该术语也用于指在一种晶体中生长另一层晶体层，从而使新生成的晶体具有与它赖以生长的晶体相同的晶体结构的一种工艺。
现在参考附图6、9和10，第二连接机构或连接件28最好由塑料材料制成，例如，聚合物。该部件28包括大致扁平的细长的表面52，该表面52被设置和构造叠放在连接件22的沟槽26的上面，用于将光纤保持在沟槽中。连接件28还包含一个偶联件，在本实施例中它的形状是细长的凸出的脊54，它的作用是使连接件28沿着一条与沟槽26的一条侧边相平行的直线与底座30相接合。基于此考虑，底座30包括一个与此互补的细长槽或凹陷56(同时参考附图4)，用以装接凸起的脊54。这对互补件54、56可以通过其它适宜的方式联接在一起，例如超声焊接或者使用适宜的粘接剂。这样，连接件28沿着沟槽26的一侧与底座30刚性地联接。
为了能够插入或抽出在连接件22和28之间的光纤，例如光纤44和46，设置了一个机构，用于将至少一部分连接件28从底座30上稍微提起。为了实现上述局部的提起，在本实施例中，在第二连接件28上沿纵向形成了一个细长孔58，它基本上平行于沟槽26，并位于与设置了联接件54和56的一侧相对的沟槽26的另一侧。这个细长孔58的形状适合用于安装配合工具或钥匙类的构件60，以便迫使连接件28沿着开口58局部地离开底座30。
在图示实施例中，开孔58的截面大致为矩形，与之相配的工具或钥匙60则呈现出一个具有相似矩形截面的细长柄62，并最好边缘倒角。因此，工具或钥匙60可以自由插入开孔58，而长柄62转动90°将导致连接件28和底座30之间的楔形分离。连接件28的移动程度最好仅仅能够容许光纤从钥匙60插入开孔58的那侧插入或抽出，同时不致于原先从相反一侧已经插入的光纤从中脱出。因此，钥匙或工具60能够在开孔58的任何一端插入和操作，从而实现光纤从沟槽26的相应端部插入或抽出。
参考附图4、5和9，可以看出，在底座30上设置有自连接件22两端开始分别向外反向延伸的两个斜坡32和34。这些斜坡的延伸相对于连接件22的平面24有一个上升角度。这一角度最好处于3°到8°之间，已发现该角度有助于光纤44、46按预想滑入沟槽26。当然选取其它某些角度也可实现等同的目的，这并不背离本发明。在所述实施例中选取的角度为4.6°。如果角度过陡，光纤44、46有可能被突然卡住，而不是滑入沟槽26中。如果角度太平，光纤将难于准确地置于沟槽中。底座30可以用适宜的塑料材料塑模而成，最好用与形成连接件28相同的聚合材料。
再参考附图7和8。连接器20还包括一对基本上相同的对置端盖64、66。这些端盖是联接在底座30上的，其作用是封闭斜坡32和34。端盖64和66基本上相同，从而在图7和图8中只画出了端盖66。可以看出，端盖64、66具有与相应的斜坡32和34相配合的斜坡表面68、70，用以叠放在斜坡之上，与之平行并在对应位置稍稍间隔开一定距离，以便可释放式地夹紧和保持位于其间的外套40、42。该间矩应该能够保证相应的带状光纤光缆36和38通过所装配的端盖和底座自由滑入，并继续向下沿着斜坡32和34滑动，从而引导光纤44和46进入连接件22的相应沟槽26。基于此考虑，相应的斜坡32和34在其每一侧边都具有凸起的脊或称引导壁32a和34a，因而限定出一个与带状光纤光缆36和38的外套40、42的宽度相似的沟道32b和34b。相应的端盖64和66分别具有与之对应的互补凹口或槽68a、70a，以固定所述引导壁32a、32b，使端盖的斜坡表面与底座的斜坡表面对准。
相应的端盖64、66和底座30上还设置了相互配合的一组凸起72和装接凹口或装接孔74，用来使对应的端盖64、66与底座30连接和对准。相应的凸起和凹孔最好以按扣式或压入配合方式进行可释放式的接合，从而在抽出或替换相配的带状光纤光缆36、38时可以将端盖拿掉。
参考附图9和10，为了使底座30和连接件28接合，还设置了一个弹性弹簧类型的夹持件75，最好由例如弹簧钢的金属材料制成。上述接合将连接件28和22压在一起，而对固定在沟槽26中的所有光纤施加一个附加力(最好在3磅的量级)，从而将这些光纤保持在其相应的沟槽中。弹簧夹持件75被定位在底座30的两个平行并相间隔的凸起壁表面30a和30b之间，这两个凸起壁表面围绕在底座部分的底部和正面一侧。此外，底座30的底表面具有一个V形的细长形凹陷或V字形槽口30C，用以装接和固定弹簧夹75上相应的缩入部分75a，在图10中可以清楚地看出。
在所述实施例中，还设置了相应的端帽或端帽机构80。这些端帽80基本上都相同，最好由弹性的橡胶或橡胶类材料制成。端帽80一般都制成带有锥度的內部，以便适合于相应的底座30的外端部分和相应的端盖件64和66的外端部分，从图9中可以最清楚地看出。端盖64、66可以在其內端部设置有扩大的肋64a、66a，它的外表面与底座的壁30a和30b的表面相对齐，以顶住端帽80。端帽进一步的细节如图12和图13所示。端帽具有通孔82，该通孔具有匹配的横截面形状，适宜可滑动地装接带状光纤光缆36、38的外套40、42并使之自由可滑动地穿过。端帽最好一开始便可滑动地固定在相应的带状光纤上，然后当光纤已经被插入并且连接之后向前滑动，包裹住相应的连接器20的端部。壁30a和30b以及肋条64a、66a的外部边缘也具有止动部位，用以限定相应的端帽80的全部装配位置。
简言之，使用本发明的装置按照下列步骤能够有效地实现两根带状光纤光缆36、38之间的对接。在一端插入并转动连接开启构件或钥匙60，然后插入一排光纤，转动并抽出钥匙，然后在另一端重复上述过程，从而将暴露的光纤44、46逐一地分别装入沟槽26之中。使带36(或38)沿着斜坡32b(或34b)的敞开的表面滑动，直到光纤44(或46)接触到沟槽26的外露外端头。可以看出表面52的长度小于表面24的长度，因而沟槽26的末端部位在第二连接件28顶部的每一末端都是暴露的，也就是说，在这时端盖64、66没有装配于底座30之上。
当所有的光纤44(或46)都已经恰当地进入沟槽26中时，将明显观察到均匀的反射图形，光纤可以前进到稍微超过沟槽26的纵向中心的位置点。如果观察到非均匀反射图像，抽出带状光缆使得光纤与沟槽脱离接触，然后轻微移动，然后重新插入。上述过程可能需要数次的试探，但每次试探仅需几秒钟的时间。第一组光纤即这样定位，并前进到稍稍超过沟槽26的纵向一半长度标识的地方。然后按照相同的步骤从另一端插入第二组光纤，直至第一组光纤轻轻地移动而表明光纤的末端已经对靠在一起。然后转动钥匙60，锁闭连接器。
随后，相应的端盖64和66安放在底座30上。如果需要，可以先涂覆防护性密封剂或凝胶再及时安放端盖64、66。或者在端盖64、66安放之前，或紧随其后，将夹持件75安装到底座和上连接件28上。但是，这最好在安装端板之前进行。最后，端帽80从突出到连接组件外部的光缆36、38处被滑动到连接组件的每一末端。
更好是，随最初将连接件或薄片22a与底座装配时而刚好在第二或叠放的连接件28被安装之前，将折射性质与光纤44、46相近的一定量的凝胶物质加入沟槽26中。这些凝胶材料的主要作用是模仿光纤的折射特性，从而使光通过位于光纤44和46的相应末端之间的连接层。该凝胶物质也作为保护的目的，按照与缓冲部分几乎相同的方式保护玻璃光纤免受大气的损害。该缓冲部分如前所述在光纤44和46进入连接沟槽之前从光纤44、46的末端剥除。
虽然给出了本发明的优选实施例并加以详尽的说明，但是本领域普通技术人员显然可以对其各个方面进行改变和改型而不背离本发明的较宽范围。其中的一些改变属于通常工程设计的范畴，另一些则是研究之后显而易见的。因此，本发明的保护范围不应当被限制在优选实施例的范围內以及此处说明的特定结构上，而应由后附的权利要求书及其等同物来限定。因此，后附的权利要求书目的是覆盖所有这类变化和改型，使其落入本发明的真正构思和范围內。
权利要求
1.一种用于连接多根光纤的可重入式连接器装置，包括一个长形底座，其两个末端相间一定距离并形成了一条长向轴线；第一连接机构，它具有一个连接表面，其上形成了一组用于装接和对准相应光纤的细长平行沟槽；第二连接机构，其上具有一个纵向延伸的细长开孔，所述第二连接机构被构置叠压在所述的第一连接机构的上面，将相应的光纤保持在所述沟槽中；引导机构，用于将带状光纤光缆的光纤从所述底座的两个相反端部引导到与所述第一连接机构的所述沟槽相对准，一连接开启构件，它可插入到所述细长开孔的任何一端，用以使所述第二连接机构产生相对于所述底座的、大小足以使位于相应的引导机构处的光纤相对于所述沟槽便于操作的位移量。
2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一连接机构包括一个相对细长的、扁平的硅芯片，其上形成了跨越整个芯片纵向延伸的沟槽。
3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述的细长的扁平硅芯片包括外延生长的硅材料薄片，该薄片具有一排平行且纵向延伸的、在其上蚀刻形成的剖面形状大致为V形的槽口，构成所述沟槽。
4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第二连接机构包括一个大致扁平的、被叠置在所述第一连接机构的所述沟槽之上的、用以将光纤保持在沟槽中的表面；一个保持机构，包括用于将所述第二连接机构沿着一条与所述第一连接机构之上的所述沟槽相互平行的直线并于该沟槽的一侧与底座联接的偶联机构。
5.根据权利要求1所述的装置，其中，引导机构进一步包括两个在相反方向上朝外伸展的并且具有上倾角度的斜坡。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述第一连接机构具有一个其上形成所述沟槽的基本上扁平的表面，并且其中所述斜坡上倾延伸与所述扁平表面之间形成大致为3°到8°的角度。
7.根据权利要求5或6所述的装置，进一步包括与所述底座相连的端盖机构， 它被构造成用于盖住所述斜坡，其中所述引导机构进一步包括设置在所述端盖机构上的相配的斜坡表面，其位置和形状使之能够叠放在所述与之相互平行的并且相间隔的斜坡之上。
8.根据权利要求1所述的装置，其中所述保持机构进一步包括一个将所述底座与所述第二连接机构夹在一起的弹性夹持件，用于将所述第二连接机构与所述第一连接机构压在一起，对位于所述沟槽中的光纤施加一个预定的力。
9.根据权利要求7所述的装置，进一步包括一个以包围方式与所述底座的所述端盖机构的端部相配合的端帽机构，它有一用以穿过带状光缆的通孔。
10.根据权利要求4所述的装置，其中，所述细长开孔和所述偶联机构分别被设置和构造在所述的第一连接机构的相对两侧，以便通过操作从其一端插入所述细长孔通道的工具，使得所述第二连接机构产生的相对于底座的移动量恰好仅够允许抽出和替换从所说沟槽的相应一端插入的光纤，而不会影响从所述沟槽(26)的相反一端插入的光纤。
全文摘要
一种用于连接带状光纤光缆(36、38)的多根光纤(44、46)的装置，包括；一个具有连接区域和用于从长形基底的任何一端引导带状光纤光缆的光纤使其与连接区域对准的引导机构(32、34)。在连接区域上设置有第一连接件(22)。它限定出一个具有一组用于装接和对准相应的光纤的纵向伸展的、相互平行的沟槽(26)。叠放在第一连接机构(22)之上并且将光纤保持在沟槽之中的第二连接机构(28)安装在底座(30)上。
文档编号G02B6/38GK1148179SQ95106099
公开日1997年4月23日 申请日期1995年5月23日 优先权日1994年5月26日
发明者罗伯特·埃瑟特 申请人:惠特克公司