使用大直径对齐销的光缆连接器制造技术

一种光纤连接器，具有超过传统连接器的改进的对齐和制造特性。本发明专利技术的光纤连接器具有第一连接器包套和使第一连接器包套与一匹配的第二连接器包套对齐的对齐装置。光纤连接器包括一具有第一匹配表面的第一连接器包套。匹配表面具有至少一个容纳腔，至少一个伸出的对齐杆坐落在该腔中，并从匹配表面伸出。对齐杆的直径为Ｄ↓［１］，从匹配表面伸出的长度为ｐ↓［１］，ｐ↓［１］≤Ｄ↓［１］。在一实施例中，杆有一球形顶端，且０．５Ｄ↓［１］≤ｐ↓［１］≤２Ｄ↓［１］。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总的涉及光纤连接器和装置。本专利技术尤其涉及包括一圆杆对齐特征的光纤连接器。
技术介绍
光纤正越来越多地用于光信号的传送。光纤使传送能力和传送特性远远超过传统的铜线。但是，光纤的使用还存在一些困难。事实上，光纤是光信号的导体。为了避免失去或退化传输中的光信号，任何时候都要求光纤精确对齐偶合，并彼此相连或连接到光学装置上。光传输效率是测量一连接器精确耦连所传送的光信号能力的术语。光缆的使用一般限于大规模的长距离干线设施，诸如电讯工业的设施，光纤传送特征的改进使得费用上升，相应的制造和安装也变得困难。尽管如此，但由于通讯媒体和数据容量的需求不断上升，所以对于较短距离的信号传送或连接局域装置，使用光缆的优越性正在不断提高。这种提高要求使纤维光缆精确地且经济地相互连接起来并连接到多个装置上。发展实用的光缆连接器的一个明显的问题是连接器的光传输效率。各种因素影响了连接器的光传输效率，包括(a)邻接处的间隙分离，(b)由于轴向错位引起的横向分离，以及(c)连接器的热膨胀特性。已研制了许多光缆连接器，旨在连接光缆。由于数据的需求不断扩大，单纤维光缆已经让路给多纤维光缆，诸如包括多个平行对齐的光纤的平行宽带光缆。由于纤维的数量不断上升，给保持连接器的传输效率带来了困难。已知的多纤维连接器的例子包括Berg Electronics的MACTM连接器和美国的Conec的MT连接器。其它的光缆连接器的例子揭示在如下的美国专利中，Katsura等人的5,420,952，Longhurst的5,276,755，Foley等人的5,500,015，Finzell的4,784,457，Sizer第二等人的5,430,819以及Shahid的5,287,426。许多已知的连接器具有与它们本身相关连的缺点。附图说明图1中所示的MT-型连接器是目前最常用的连接器之一。连接器10包括一具有两个伸出的长销20和22的包套(ferrule)12。所提出的TIA/EIA-604-5MT连接器互匹配能力标准规定，对齐销必须从包套的表面伸出至少是销直径的2.285倍(0.7毫米直径的销伸出1.6毫米长)。诸如MT连接器的长而细的销试图控制连接器在x、y和z轴的移动。长销可有助于某些应用获得合适的光缆连接，销和孔的连接对于使用者很直观。但是，这种长销的使用在连接、对齐、耐用性和制造方面存在不少的问题。如图2和3所示，在MT-型连接器的连接过程中，包套12与插座14是过盈压配。插座14有一个接纳孔30。销20插入对应的接纳孔30。要有较多的插入表面来使每一小直径(～0.7毫米)销完全位于插座孔中。已计算出，MT连接器插入匹配的插座孔中的过盈压配需要约6牛顿的力才能完全插入。如果销不能完全插入，两包套之间的空气间隙将引起严重的光损失。在连接之前，销的正确对齐是很重要的。图2示出了0.7毫米的MT连接器销20的0.5毫米横向错位。即使横向错位很小(例如半个毫米)、销20和匹配容纳孔30的直径较小也会导致完全不能耦连。图3示出了销20角度偏移的结果。即使很小的角度偏移，也会因销的长度而扩大了这种结果，即使角度偏移再小，也会导致完全不能耦连。如果销20在与匹配孔30接合之前不能较好地对齐，销20可能偏离孔30并使匹配包套14裂开，从而导致灾难性的问题。长而细的金属销20和22在插入和拔出时也可能弯曲，从而在随后的插入中损坏匹配包套14。长销与匹配孔的较大的过盈压配会使孔磨大，会使不希望的残片残留在连接器的匹配表面，这样会使信号失效。由于销伸出MT的匹配表面较远，匹配表面很难保持干净。MT连接器的制造还包括严格控制至少9个方面的尺寸的公差(1)销的直径，(2)销的直度，(3)销的锥度，(4)孔的直径，(5)孔的直度，(6)孔的角度，(7)孔的锥度，(8)孔相对于匹配孔的位置，(9)孔相对于纤维的位置。因此，使用传统对齐销使制造的难度和费用都上升了。另一要考虑的问题是长的突出的金属MT对齐销会起到“天线”的作用，当它位于高频元件附近时会引起电磁干扰。这种干扰又会产生对于其它设备和元件的信号干扰。已与本专利技术一起转让给3M公司的、名称为“多纤维或单纤维光缆连接器的对齐组件”的美国专利5,778,123揭示了另一种光缆连接器的结构，此内容在此援引以作参考。该专利揭示了一种图4所示的“球窝”对齐结构，包套100中的凹部或窝130容纳一球120，而不是一长销。凹部130深度为d1。球120的半径为R，R＞d1。球和窝的结构具有显著的优点，因为这种结构不会过分苛求z轴方向的对齐，只需控制两个制造公差很容易控制的、该对齐球的尺寸和两凹部之间的间隔。但是，球120对对应的对齐凹部130只提供了有限的接合表面。有限的接合表面导致了球120与包套100的不够充分的接合。此外，球和窝的结构由于包套和纤维端部的过分摩擦而容易损坏。如图5所示，过度摩擦球与窝的包套表面可能会损坏或擦掉球的对齐凹部或腔，从而制约了球的精确对齐。这样为改进光缆连接器和对齐特征留下了空间。专利技术概要本专利技术提供一种纤维光缆连接器，它包括一个新颖的对齐结构，具有超过传统连接器的改进的对齐和制造特性，同时又具有传统的销连接器和球窝连接器的优点。连接器包括紧密配合到尺寸合适的孔中的大直径对齐杆，使光纤芯对齐，从而形成低耗损光互连。大直径杆被定义为杆的直径要大到使杆从含有孔的表面伸出的距离小于杆的直径的两倍。本专利技术的纤维光缆连接器具有第一连接器包套和使第一连接器包套与一匹配的第二连接器包套对齐的对齐装置。在一示意性的实施例中，纤维光缆连接器包括一第一连接器包套，它具有一第一匹配表面。匹配表面有至少一个容纳腔，至少一个伸出的对齐杆坐落在腔内并从匹配表面伸出。对齐杆具有直径D1、从匹配表面伸出的长度距离为p1，P1≤2D1在一示意性的实施例中，杆有一半球形顶端，且0.5D1≤p1≤2D1。纤维光缆连接器还包括一具有第二匹配表面的第二连接器包套，它一与第一连接器包套相对对齐。第二匹配表面有一第二容纳腔，深度为p2，P1＜P2。第二连接器包套还可包括一第二腔和至少一个坐落在该腔中的第二伸出的对齐杆，对齐杆的直径为d1，从匹配表面伸出的长度距离为p1，P1≤2d1。此外，第一连接器包套的第一匹配表面可有一第二容纳腔，深度为p2，p1＜p2，第一容纳腔构造成被对齐，以容纳第一对齐杆，第二容纳腔构造成被对齐，以容纳第二对齐杆。纤维光缆连接器还可包括纵向槽，这些槽做成容纳至少一根光纤。在一示意性的实施例中，匹配表面位于连接器包套的纵向端部(由光纤的方向定义)。在本专利技术连接器的另一实施例中，连接器包套构成一装置容纳腔。一光电元件放置在装置容纳腔内，一柔性线路电连接于光电元件。在一示意性的实施例中，柔性线路将光电元件封装并保护在容纳腔内。柔性线路可包括至少一个与光电元件光对齐的光传输窗口。附图简要说明图1是一MT-型连接器的立体图。图2是图1所示的连接器的横向错位的销的剖面图。图3是图1所示的连接器的角偏移销的剖面图。图4是一球窝连接器的连接器端部的剖面图。图5是一过度摩擦的球窝连接器的一部分的剖面图。图6是本专利技术一连接器包套的立体图。图7是图6所示的连接器包套的连接器端部的一部分的剖面图。图8是图6所示的连接器包套和支承本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤连接器，它包括：ａ）一第一连接器包套（２００），包括ｉ）一第一匹配表面（２１２），ｉｉ）至少一个从匹配表面延伸伸出的对齐杆（２２０），该对齐杆的直径为Ｄ↓［１］，从匹配表面伸出的长度距离为ｐ↓［１］，ｐ↓［１］≤２Ｄ↓［１］。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：NA李，SA伊格尔，GD亨森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]