扩束光纤连接器和光缆组件及制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请于2014年7月22日作为PCT国际专利申请递交并且要求于2013年7月22日递 交的序列号为US61/857020的美国专利申请和于2013年7月22日递交的序列号为US61/ 857015的美国专利申请的优先权，所述美国专利申请的公开内容通过引用整体包含在本文 中。
技术领域
[0003] 本公开大体上涉及光纤通信系统。更具体地，本公开涉及光纤连接器、光纤连接器 和光缆组件及制造方法。
【背景技术】
[0004] 由于服务提供者愿意为客户提供高带宽的通信容量(例如数据和音频），因此光纤 通信系统在某种程度上正变得越来越普遍。光纤通信系统采用光缆网络在相当长的距离上 传输大容量的数据和音频信号。光纤连接器是大多数光纤通信系统的重要部分。光纤连接 器允许两个光纤快速地光学地连接和断开。
[0005] 典型的光纤连接器包括支撑在连接器壳体前端的插芯组件。所述插芯组件包括插 芯和安装在插芯后端的毂。弹簧用来将插芯组件相对于连接器壳体向前方偏压。插芯用来 支撑至少一个光纤的端部(在多纤插芯的情况下，多个光纤的端部被支撑）。插芯具有光纤 的抛光端所位于的前端面。当两个光纤连接器互连时，它们各自插芯的前端面相互抵靠并 且插芯通过它们各自的弹簧负载被压在一起。当光纤连接器连接时，它们各自的光纤同轴 地对齐以使得光纤的端面彼此直接相对。以此方式，光学信号可穿过光纤的对齐的端面从 光纤传输至光纤。对于多个光纤连接器类型，两个光纤连接器之间的对齐通过采用接收连 接器、对齐插芯并以相对于彼此连接的方向机械地保持连接器的光纤适配器提供。
[0006] 连接器通常在工厂中通过直接端接工艺安装在光缆上。在直接端接工艺中，连接 器通过将光缆的光纤端部固定在连接器的插芯中而安装在光缆上。在光纤的端部已经固定 在插芯中之后，插芯的端面和光纤的端面被抛光和被以其它方式处理以在光纤的端部处提 供可接受的光学接口。
[0007] 连接器还可通过使用光学接合而被安装在光缆上。光学接合可为机械接合或熔接 接合。机械接合通常用于现场端接连接器。熔接接合可用来将光缆的光纤熔接接合至固定 在插芯中的光纤梢头梢头的后端。公开号为US2014/0064665A1的美国专利申请公开了示例 性的接合式(sp 1 i ce-on)连接器的构造。
[0008] 需要在光纤连接器的不可匹配接口处用于减少信号损失的方法和结构。
【发明内容】
[0009] 本公开的教导涉及用于在两个光纤连接器之间的不可匹配(demateable)接口处 增加光纤模场直径以减少所述接口处的信号损失的方法和结构。
[0010] 本公开的一个方面涉及光缆和光纤连接器组件。所述组件包括具有前端和后端的 插芯、光缆光纤、具有第一和第二部分的光纤梢头以及光学地耦合在光缆光纤和光纤梢头 之间的扩束光纤段。光纤梢头的第二部分从待接合的插芯的后端向后突出。在一个示例中， 光纤梢头具有沿其长度不变的模场直径并且具有比光缆光纤更大的模场直径。
[0011] 本公开的另一个方面涉及光缆和光纤组件。所述组件包括具有前端和后端的插 芯、具有固定在插芯中的前部和从插芯的后端向后突出的后部的扩束光纤段、以及具有在 插芯后端后面的接合位置处光学地耦合至扩束光纤段的单模光纤的光缆。
[0012] 各种附加的方面将在下面的说明书中陈述。这些方面涉及单个特征和特征的组 合。应理解的是，上文的一般描述和下文的详细描述均仅为示例性和解释性的，并且不限制 本文公开的实施例所依据的宽泛的发明构思。
【附图说明】
[0013] 图1为根据本公开的原理的光缆和光纤连接器组件的纵向剖视图。
[0014] 图2为示出了插芯毂和用于图1的光缆和光纤连接器组件的接合位置的放大图。
[0015] 图3为示出了用于图1的光缆和光纤连接器组件的光纤结构的模场的纵向剖面示 意图。
[0016] 图4为示出了用于图1的光缆和光纤连接器组件的可替换的光纤结构的模场的纵 向剖面示意图。
[0017 ]图5为沿着图3的剖面线5-5截取的剖视图。
[0018]图6为沿着图3的剖视线6-6截取的剖视图。
[0019 ]图7为沿着图3的剖视线7-7截取的剖视图。
[0020]图8为示出了根据本公开的原理的用于制造图1的光缆和光纤连接器组件的示例 性的方法的流程图。
[0021 ]图9为根据本公开原理的光缆和光纤连接器组件的纵向剖视图。
[0022]图10为图9的光缆和光纤连接器组件的主视图、透视图、剖面图。
[0023]图11为根据本公开原理的插芯组件的透视图。
[0024]图12为图11的插芯组件所示的光纤的透视图。
[0025]图13为图12的插芯组件中所示的扩束光纤段的剖视图。
[0026]图14为图12的插芯组件中所示的单模光纤的剖视图。
[0027]图15为根据本公开的原理的具有奇数倍的四分之一节距的梯度折射率透镜的插 芯组件的透视图。
[0028]图16为根据本公开原理的具有偶数倍的四分之一节距的梯度折射率透镜的插芯 组件的透视图；和
[0029]图17为示出了根据本公开的原理的组装插芯组件的方法流程图。
【具体实施方式】
[0030]图1示出了根据本公开原理的光缆和光纤连接器组件20。光缆和光纤连接器组件 20包括固定在光缆24端部上的光纤连接器22。光纤连接器22包括具有前端28和后端30的连 接器主体26。光纤连接器22还包括安装在连接器主体26中的插芯组件32。插芯组件32包括 具有支撑在插芯毂36中的后端的插芯34。弹簧38相对于连接器主体26沿向前的方向偏压插 芯组件32。光纤连接器22还包括安装在连接器主体26上的释放套管40,所述释放套管40可 相对于连接器主体被拉回以从对应的光纤适配器上释放连接器主体26的前端28。光缆24被 示出包括包围定位在保护缓冲件46(例如，诸如松散的缓冲层、紧密的缓冲层或松散/紧密 的缓冲层的缓冲层）中的光缆光纤44的外部夹套42。光缆24还包括定位在缓冲管46和外部 夹套42之间的加强层48(例如芳纶纱或另一类型的可伸长的加强材料）。加强层48被示出固 定(例如压接)至连接器主体26的后端30。光纤连接器22包括在光纤连接器22和光缆24之间 的接口处提供应力释放和/或光纤弯曲半径保护的锥形的靴部50。
[0031] 参考图2,光纤连接器22包括与光缆光纤44光学地连接(例如接合）的光纤结构52。 光纤结构52包括固定(例如，黏附地粘接)在插芯34的纵向孔56内的光纤梢头54。光纤结构 52还包括定位在光缆光纤44和光纤梢头54之间的扩束光纤段58。扩束光纤段58被构造用于 扩展沿从光缆光纤44至光纤梢头54的方向传播的光束并且用于聚焦沿从光纤梢头54至光 缆光纤44的方向传播的光束。光纤梢头54可包括用于使沿着光纤梢头54的长度维持不变的 模场直径的构造。应理解的是表述"沿着光纤梢头的长度不变的模场直径"意味着模场直径 沿着光纤梢头的长度大体上不变并且包括其中存在不会对从此经过的光学信号产生有意 义的影响的直径的微小变化的实施例。
[0032] 本文所使用的"模场"意指光纤的在通过具有预定波长的光信号的光纤传输期间 光所穿过的光纤的一部分。应理解的是给定的光纤的"模场"可能根据正通过其传输的光信 号的波长变化。本文所使用的"模场区域"是在光纤的给定位置处的模场的横截面区域。"模 场区域"通常为圆形并且限定穿过模场区域的模场直径。模场直径可被限定为能量密度减 少至最大能量密度的Ι/e 2处的位置。模场区域还可以称为"光斑面积(spot area)"或"光束 面积"，并且模场直径还可以称为光斑尺寸或光束宽度。
[0033]将被本领域技术人员理解的是图1所描述的光纤连接器22为SC类型连接器。应理 解的是本公开的各种方面也可应用于具有不同形式规格的其他类型的连接器。示例性的其 他类型的连接器包括LC连接器、ST连接器、或美国专利US7744286和US7090407 (其通过引用 并入本文中）中公开的一类强化/硬化连接器。
[0034]再次参考图1，插芯34可邻近连接器主体26的前端28地至少部分地定位在连接器 主体26中。如图2所示，插芯34包括与后端62相反定位的前端60。前端60包括端面64,光纤梢 头54的接口端66定位在端面64处。插芯34的纵向孔56穿过插芯34从前端60延伸至后端62。 光纤梢头54包括第一部分68和第二部分70。第一部分68可固定在插芯34的纵向孔56中并且 第二部分70可从插芯34向后延伸。光纤梢头54的第一部分68优选地通过粘合剂(例如环氧 树脂）固定在插芯34的纵向孔56中。光纤梢头54的接口端66可包括在插芯34的前端60可访 问的抛光端面。光纤梢头54可在插芯34内不具有任何接合的情况下一直延伸穿过插芯34。 [0035]在一个示例中，光纤梢头54具有被设计和构造为沿着其长度保持不变的模场直径 的构造。在一个示例中，光纤梢头54为具有由覆层202(参见图3)包围的芯部200(参见图3) 的阶跃折射率光纤，其中在芯部和覆层之