專(zhuān)利名稱(chēng)：光纖連接器和連接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)連接光纖的光纖連接器，以及使用該光纖連接器光學(xué)連接光纖的光纖連接方法。
背景技術(shù)：
最近，在光通信和傳輸技術(shù)中，光學(xué)布線得以發(fā)展，在光學(xué)布線中光傳輸線形成于安裝在板上的LSI之間。在這些技術(shù)中，光傳輸線由例如光纖或波導(dǎo)薄膜形成。在現(xiàn)階段，波導(dǎo)薄膜的傳輸損耗比光纖高3或4倍。因此，為了覆蓋相對(duì)長(zhǎng)的距離，利用光纖是有效的。
例如當(dāng)板上的LSI通過(guò)光纖連接時(shí)，需要調(diào)節(jié)LSI之間的光纖長(zhǎng)度。在這種情況下，將各光纖的每個(gè)末端連接到光纖連接器是可能的。然而，這是不實(shí)際的，因?yàn)楦鞴饫w的每個(gè)末端的處理(特別是拋光)花費(fèi)很大。相反，一種稱(chēng)作機(jī)械接合的方法是有效的，其中端面利用應(yīng)力裂變形成而不需拋光，由此半固定性地將光纖連接到LSI。
作為一種機(jī)械接合方法，日本專(zhuān)利申請(qǐng)KOKAI公開(kāi)號(hào)4-124606公開(kāi)了用于將光纖插入稱(chēng)為護(hù)套的管中，并且卷曲該護(hù)套以固定光纖的技術(shù)。此外，日本專(zhuān)利申請(qǐng)KOKAI公開(kāi)號(hào)2-12112公開(kāi)了另一種機(jī)械接合方法，其中用于保持光纖的錐口孔形成在鋁制的縱剖套管中，并且使其端面通過(guò)應(yīng)力裂變形成的光纖在孔內(nèi)互相接觸。在這種狀態(tài)下，光纖彼此軸向擠壓，同時(shí)縱剖套管被夾緊以固定光纖。這個(gè)方法不需要拋光，并且能夠利用工具使光纖在現(xiàn)場(chǎng)連接，這不會(huì)花費(fèi)很多。
日本專(zhuān)利申請(qǐng)KOKAI公開(kāi)號(hào)4-124606中公開(kāi)技術(shù)的缺陷在于拋光光纖的連接末端花費(fèi)太大，以及由于每個(gè)護(hù)套必須破裂因此需要大的工具，這使得現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行連接變得困難。此外，由于光纖被插入護(hù)套內(nèi)并固定在其中，因此光纖保持部分可能通過(guò)例如熱膨脹而容易移動(dòng)。
在日本專(zhuān)利申請(qǐng)KOKAI公開(kāi)號(hào)2-12112中，現(xiàn)場(chǎng)處理是可能的。然而，由于光纖在鋁制縱剖套管內(nèi)互相接觸，因此需要防止由于夾緊時(shí)發(fā)生的變形而引起的套管移動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，需要增加套管材料的強(qiáng)度。這意味著由樹(shù)脂形成套管是困難的。此外，當(dāng)套管由金屬形成時(shí)，強(qiáng)度必然增大。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)覆蓋有涂層件的光纖，包括本體，由熱變形溫度比涂層件高的樹(shù)脂形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)覆蓋有涂層件的光纖，包括本體，由熱變形溫度比涂層件高的材料形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件，其中，當(dāng)光纖的涂層件熱變形時(shí)，部分涂層件由凹槽部分嚙合，在導(dǎo)孔內(nèi)固定光纖。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種光學(xué)連接至少一對(duì)光纖的方法，該光纖覆蓋有涂層件，包括準(zhǔn)備包括本體的光纖連接器，該本體由熱變形溫度比涂層件高的材料形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件；暴露光纖的末端的端面，將至少一對(duì)光纖從導(dǎo)孔的兩個(gè)相對(duì)側(cè)插入光纖連接器的導(dǎo)孔，所述光纖末端的光學(xué)端面彼此相對(duì)；以及在光纖插入導(dǎo)孔時(shí)或之后加熱涂覆光纖的涂層件，以使涂層件熱變形，并且使部分涂層件嚙合凹槽部分以在導(dǎo)孔內(nèi)固定光纖。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)光纖，包括套管，構(gòu)造成保持多根光纖；和壓接件，構(gòu)造成沿垂直和平行于光纖的軸的方向?qū)μ坠苁┘訅毫Α?br>

圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖2A至2C是根據(jù)第一實(shí)施例的用于解釋連接光纖的方法的截面圖；圖3是說(shuō)明在第一實(shí)施例的變形中采用的凹槽結(jié)構(gòu)的截面圖；圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖5是說(shuō)明第二實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意透視圖；圖6是沿圖5的VI-VI線得到的視圖；圖7A至7C是根據(jù)第二實(shí)施例的用于解釋連接光纖的方法的截面圖；圖8是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖9是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖10A至10D是根據(jù)第四實(shí)施例的用于解釋連接光纖的方法的截面圖；圖11是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖；圖12是沿垂直于光纖的軸的平面得到的示意截面圖，并根據(jù)本發(fā)明的第六實(shí)施例用于解釋光纖連接器的結(jié)構(gòu)；圖13是用于解釋第六實(shí)施例的光纖連接器的結(jié)構(gòu)，以及說(shuō)明從導(dǎo)孔的軸向觀察時(shí)套管的前視圖；圖14是用于解釋第六實(shí)施例的光纖連接器的結(jié)構(gòu)，以及說(shuō)明如何連接光纖的透視圖；圖15是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的光纖制造裝置的整個(gè)結(jié)構(gòu)的示意圖；圖16是說(shuō)明圖15的本質(zhì)部分的截面圖；以及圖17A至17E是說(shuō)明根據(jù)第七實(shí)施例的制造光纖的工序的截面圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例。圖中，同樣的附圖標(biāo)記表示同樣的元件。然而，應(yīng)該注意，這些圖只是示意性的，厚度和平面尺寸之間的關(guān)系、層厚度的百分比等與實(shí)際的不同。因此，具體的厚度和尺寸必須考慮到下面的描述來(lái)確定。當(dāng)然，尺寸之間的關(guān)系或比率在各圖之間不同。
另外，下面描述的實(shí)施例僅僅是使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的例證性裝置和方法。因此，每個(gè)構(gòu)件的材料、外形、結(jié)構(gòu)以及布置等不限于詳細(xì)說(shuō)明的實(shí)施例。本發(fā)明的技術(shù)思想能夠以多種方式變形，只要不偏離權(quán)利要求的范圍。
另外，下述實(shí)施例的光纖連接器不能像光纖接頭一樣在連接光纖后恢復(fù)到連接之前的狀態(tài)。
(第一實(shí)施例)圖1是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
圖1中，附圖標(biāo)記10(10-1，10-2)表示光纖。每根光纖10通過(guò)用涂層12涂覆纖芯11而形成。該纖芯可由石英或塑料形成。涂層12是提高光纖對(duì)外力如彎曲力和摩擦力的耐久性的主要涂層。涂層12可以為單層或多層形式，由UV固化樹(shù)脂，軟塑料，聚酰氨樹(shù)脂等制成。
在部分涂層12從每根光纖10的末端去除后(圖13示出了去除了涂層12的光纖10的端部)，每根光纖10的端面利用應(yīng)力裂變形成。在這種狀態(tài)下，將光纖10從兩側(cè)插入隨后描述的套管的導(dǎo)孔內(nèi)，由此光纖的端面彼此接觸。
圖1中，附圖標(biāo)記20表示光纖連接器。光纖連接器20由圓柱形套管(連接器本體)21形成，該套管包含定位導(dǎo)孔22和設(shè)置在導(dǎo)孔22的內(nèi)表面中的光纖固定凹槽部分23。
套管21可由金屬如鋁、陶瓷材料如氧化鋯、玻璃、環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯硫醚(PPS)樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲醇二乙醇酯(PBT)樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、氟碳樹(shù)脂或液晶聚合物等制成。如果耐熱溫度(在這種情況下，在最低溫度時(shí)每種材料的彎曲彈性系數(shù)是在室溫時(shí)的一半或更小)比光纖10的涂層12的熱變形時(shí)的溫度高，則已經(jīng)足夠。特別地，如果套管由約5-30μm厚、混合了70-80％玻璃填料的環(huán)氧樹(shù)脂形成，則導(dǎo)孔22可以利用金屬模型通過(guò)樹(shù)脂模制容易地形成。
導(dǎo)孔22通過(guò)套管21的中心沿套管的軸向延伸，并具有比光纖10的外徑大1至2μm的內(nèi)徑。凹槽部分23設(shè)置在導(dǎo)孔22的相對(duì)端附近的位置。每個(gè)凹槽部分23具有多個(gè)V形截面的凹槽，這些凹槽形成在導(dǎo)孔22的內(nèi)表面中，并環(huán)狀延伸。
圖2A至2C是根據(jù)第一實(shí)施例的用于解釋連接光纖的方法的截面圖。
如圖2A所示，將涂層12從每根光纖10的末端部分13去除，因此形成光輸入/輸出端面14。該端面14通過(guò)例如應(yīng)力裂變形成，并起到光學(xué)端面的作用。套管21的導(dǎo)孔22具有例如1μm的直徑，這略大于每根光纖10的直徑。導(dǎo)孔22具有形成在其內(nèi)表面中的凹槽部分23，從而該凹槽部分不會(huì)從內(nèi)表面突出。
如圖2B所示，具有形成的端面的光纖10之一插入到導(dǎo)孔22內(nèi)。這時(shí)，插入光纖10的部分涂層12由凹槽部分23之一保持。在這種狀態(tài)下，另一根光纖10從相對(duì)側(cè)插入到孔22內(nèi)，以便光纖10的端面14互相接觸。在這種狀態(tài)下，從外面使光纖10保持互相擠壓。
在這種狀態(tài)下，將由此得到的部件加熱，由此每根光纖的涂層12發(fā)生熱膨脹，以基本充滿(mǎn)相應(yīng)的凹槽部分23，如圖2C所示。因此，光纖10通過(guò)其端面保持互相緊密接觸而固定。
如果凹槽部分23的內(nèi)徑大于光纖10的涂層12的外徑，則光纖10能更平滑地插入。然而，插入光纖10的涂層12不會(huì)由凹槽部分23保持，如圖2B所示。在這種情況下，在后面的工序中，將另一個(gè)光纖10插入，并將兩根插入的光纖10加熱以及互相擠壓。結(jié)果，力施加在涂層12上以將它們推入連接器中，由此部分涂層12變形并充滿(mǎn)凹槽部分23，如圖2C所示。在凹槽部分23的內(nèi)徑大于涂層12的外徑之處，光纖10能平滑地插入，并且因此能使光纖端面以可靠的方式互相接觸。
凹槽部分23的內(nèi)徑意味著凹槽部分的最深處的圍緣的內(nèi)徑，并且與導(dǎo)孔22的直徑相同。如果光纖10的插入平滑度可以降低，則凹槽23的內(nèi)徑可以減小以更可靠地保持光纖。
圖3是說(shuō)明凹槽部分23的變形的截面圖。在此變形中，凹槽部分23具有鋸齒狀截面。每個(gè)凹槽的接近套管中心的那部分逐漸向光軸傾斜，相對(duì)的部分(外側(cè)的部分)形成具有關(guān)于光軸的垂直線的陡坡。當(dāng)光纖插入時(shí)，該形狀的凹槽部分23對(duì)光纖10顯示出低阻力。此外，熱變形之后，凹槽部分23在光纖10離開(kāi)套管的方向上顯示反轉(zhuǎn)效果，即顯示出高阻力。
因此，在此變形中，當(dāng)光纖10從形成在套管21中并在其內(nèi)表面具有光纖固定凹槽23的定位導(dǎo)孔22的相對(duì)端插入套管21中時(shí)，光纖10的涂層12熱變形，從而使部分涂層12通過(guò)凹槽部分23嚙合以固定光纖10。結(jié)果，只有軸向力施加在光纖10的接觸部分，即光學(xué)連接，而沒(méi)有徑向力施加在其上。
因此，形成由剛性材料制成的連接器20以便防止光纖10的初始位置移動(dòng)是沒(méi)有必要的。連接器20也能由樹(shù)脂形成。這拓寬了材料的選擇范圍，并能提供一種低成本、簡(jiǎn)單的連接器。此外，由于如果將涂層12加熱到熱變形溫度則已足夠，因此現(xiàn)場(chǎng)處理可以相對(duì)容易地實(shí)現(xiàn)。此外，不再需要其它元件，這進(jìn)一步降低了所需成本和尺寸。
(第二實(shí)施例)圖4是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的光纖連接器結(jié)構(gòu)的示意截面圖。
圖4中，附圖標(biāo)記21表示套管(連接器主體)，其具有沿柱體軸向安置的孔。套管21可由環(huán)氧樹(shù)脂、聚苯硫醚(PPS)樹(shù)脂、聚對(duì)苯二甲醇二乙醇酯(PBT)樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂或氟碳樹(shù)脂等形成。特別是，優(yōu)選由約30μm厚、混合了約80％玻璃填充物的環(huán)氧樹(shù)脂來(lái)形成套管21。在這種情況下，套管21可以利用金屬模型通過(guò)樹(shù)脂模制容易地形成。套管21包括通過(guò)使相對(duì)端變薄而形成的保持部分26。每個(gè)保持部分26具有形成在導(dǎo)孔22的內(nèi)表面中的不平坦部分(凹槽部分)23，其中導(dǎo)孔形成在部分26中。當(dāng)套管21保持光纖10時(shí)，不平坦部分23嚙合光纖10的涂層12，由此防止光纖沿X軸方向移動(dòng)，如圖4所示。此外，導(dǎo)孔22在套管21的中心處變窄，該變窄部分起光纖導(dǎo)向器25的作用。
當(dāng)圓柱壓接件29-1沿X軸正向安裝到套管21上，圓柱壓接件29-2沿X軸負(fù)向安裝到套管21上時(shí)，保持部分26向中心變形。這種結(jié)構(gòu)嚴(yán)格地固定了插入套管21內(nèi)的光纖10。
同時(shí)，使套管21變形這樣的強(qiáng)力不施加到套管的一部分上，在該部分處光纖的端面互相接觸。因此，即使套管21由可變形材料如樹(shù)脂形成，光纖的端面也沒(méi)有變形，這意味著連接損失的上限可以基本由初始的設(shè)計(jì)限定。
圖5是說(shuō)明由第二實(shí)施例的光纖連接器實(shí)際連接的光纖的狀態(tài)的透視圖。圖6是沿圖5的VI-VI線得到的視圖。圖5和6是單光纖連接器的實(shí)施例的視圖，示出了直接假定在壓接件29(29-1，29-2)壓接光纖10的涂層12之前的狀態(tài)。圖中，附圖標(biāo)記27表示形成在套管21的每個(gè)保持部分26中的軸向狹縫，每個(gè)保持部分26是縱剖套管的形式。當(dāng)將壓接件29如箭頭所示向中心推進(jìn)時(shí)，保持部分26的內(nèi)徑減小，不平坦部分23嚙合涂層12。
圖5所示的光纖10可以是用于例如光通信的石英類(lèi)纖維，或者用于車(chē)輛控制系統(tǒng)的塑料類(lèi)纖維(POF)。每根光纖10通過(guò)用涂層12涂覆纖芯11獲得。涂層12必須對(duì)外力如彎曲力和摩擦力具有耐久性。涂層12可以形成為由UV固化樹(shù)脂，軟塑料或聚酰氨樹(shù)脂等構(gòu)成的單層或多層形式。
光纖10的各個(gè)端部13不涂覆涂層12，并具有通過(guò)應(yīng)力裂變形成的光學(xué)端面14。光纖10沿X軸的正向和負(fù)向插入套管21的導(dǎo)孔22中，因此，纖芯11的端面14沿X軸的正向和負(fù)向插入光纖導(dǎo)向器25中。結(jié)果，端面14彼此接觸。導(dǎo)孔22的內(nèi)徑比光纖10的外徑大大約1至2μm，而光纖導(dǎo)向器25的內(nèi)徑略微大于光纖10的纖芯直徑。
當(dāng)壓接件29-1和29-2分別沿X軸的正向和負(fù)向安裝到光纖10上時(shí)，套管21的保持部分26向中心變形以固定光纖。為了這個(gè)目的，壓接件29具有錐形內(nèi)表面，套管21的保持部分26具有各自的狹縫27，如圖5所示。壓接件29可由樹(shù)脂或金屬形成。然而，為了降低成本，優(yōu)選使用樹(shù)脂作為壓接件29的材料。套管21可由與壓接件29相同的材料形成。此外，不平坦部分23嚙合涂層12以更可靠地固定光纖10。
在第二實(shí)施例的光纖連接器中，即使在光纖10的端面之間存在微小的間隔，也不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的問(wèn)題。在這種情況下，光信號(hào)的損耗和/或反射有略微增加的傾向，但是如果系統(tǒng)根據(jù)該傾向設(shè)計(jì)則已足夠。
第二實(shí)施例的上述結(jié)構(gòu)使用于保持光纖10的機(jī)構(gòu)可以通過(guò)變形機(jī)構(gòu)如壓接件29來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此使連接器本身可以由樹(shù)脂形成，即以低成本形成。
利用上述光纖連接器，一對(duì)光纖以下述方式連接。圖7A至7C是根據(jù)第二實(shí)施例的用于解釋連接光纖的方法的截面圖。
首先，將部分涂層12從各個(gè)光纖10去除后，由去除產(chǎn)生的暴露部分通過(guò)例如應(yīng)力裂變切割以提供暴露的光學(xué)端面14-1和14-2。
其次，如圖7A所示，光纖10之一，即光纖10-1從一側(cè)插入套管21的導(dǎo)管22中，該光纖的光學(xué)端面位于最前面。此后，光纖10-1的暴露纖芯11插入光纖導(dǎo)向器25。在這種狀態(tài)下，光纖10由外部保持機(jī)構(gòu)31保持彎曲。另一根光纖10-2從另一側(cè)插入套管21的導(dǎo)孔22中。此后，使光纖10-1和10-2的端面彼此接觸，并且利用壓力使光纖10-1和10-2保持彎曲。
此后，如圖7B所示，套管21的關(guān)于保持部分26的部分通過(guò)加熱器33加熱，然后將預(yù)先安置在光纖10-1和10-2上的壓接件29-1和29-2沿X軸的正向和負(fù)向分別向中心推進(jìn)，如圖7C所示。結(jié)果，每個(gè)狹縫27的寬度變窄以減小相應(yīng)的保持部分26的內(nèi)徑，由此不平坦部分23嚙合涂層12(見(jiàn)圖7C中的箭頭)。同時(shí)，如果保持部分26的溫度升高到高于圖7B所示的加熱處理中的涂層12的軟化溫度，則不平坦部分23可更深地嚙合涂層12。如果除保持部分26以外的部分如光纖導(dǎo)向器25未被加熱，則光纖導(dǎo)向器25的變形被抑制。此后，移去加熱器33以使整個(gè)連接器冷卻到室溫，從而涂層12硬化以作為用于固定光纖10-1和10-2的粘合劑。
在一系列處理期間，防止光纖導(dǎo)向器25受到外力和/或受熱，這使得光纖連接能夠通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)光纖10-1和10-2保持光學(xué)連接。
(第三實(shí)施例)然后參考圖8，將描述本發(fā)明的第三實(shí)施例。第三實(shí)施例與第二實(shí)施例的不同之處在于在設(shè)備中，光纖導(dǎo)向器25不是圓柱而是彎曲的。
在該結(jié)構(gòu)中，當(dāng)光纖10-1和10-2的端面14彼此接觸時(shí)，由于光纖本身的彎曲力，在X軸方向出現(xiàn)殘余應(yīng)力。該殘余應(yīng)力繼續(xù)推動(dòng)端面14并保持光學(xué)連接。此外，因?yàn)楣饫w10-1和10-2沿光纖導(dǎo)向器25的彎曲壁之一引導(dǎo)，所以它們被引導(dǎo)向相同的方向(向下或向上)，因此當(dāng)光纖互相接觸時(shí)光纖涂層的外周線的徑向移動(dòng)可以最小化。換句話(huà)說(shuō)，光纖可以高精度地對(duì)準(zhǔn)。
(第四實(shí)施例)然后參考圖9，將描述本發(fā)明的第四實(shí)施例。
第四實(shí)施例與第一實(shí)施例的不同之處在于在設(shè)備中，套管21具有用于接收作為折射率匹配劑的透明粘合劑的粘合劑注入孔24。與第二實(shí)施例一樣，套管21具有光纖導(dǎo)向器25和保持部分26，粘合劑注入孔24形成在保持部分26的表面到其徑向中心部分中。另外，光纖導(dǎo)向器的直徑小于保持部分26的導(dǎo)孔22的直徑，與第二實(shí)施例一樣。
在第一和第二實(shí)施例中使用的光纖連接方法中，套管21在受熱后冷卻到室溫。因此，光纖導(dǎo)向器25本身可能根據(jù)套管21的變形而發(fā)生變形，由此光纖10-1和10-2的端面14可能沒(méi)有對(duì)準(zhǔn)或沒(méi)有接觸。相反地，在第四實(shí)施例中，作為透明粘合劑41的折射率匹配劑通過(guò)粘合劑注入孔24注入，如圖9所示，由于不對(duì)準(zhǔn)或不接觸狀態(tài)引起的折射率突變，以及由于該折射率突變引起的端面處的反射可以避免。
另外，光纖10的接合處及其附近由透明粘合劑41固定。當(dāng)粘合劑41和套管21由樹(shù)脂形成時(shí)，光纖10的端面可能適當(dāng)?shù)乇舜瞬粚?duì)準(zhǔn)，其相差的程度相應(yīng)于套管內(nèi)徑和光纖外徑之間的差值。此外，可能存在端面之間出現(xiàn)微小的間隙的情況。當(dāng)然，事實(shí)上系統(tǒng)必須根據(jù)這種不對(duì)準(zhǔn)或間隙可能適當(dāng)?shù)卦黾庸鈱W(xué)信號(hào)損耗或反射來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于透明粘合劑41也可作為折射率匹配劑，因此它可以顯著地減少光的反射。
上述結(jié)構(gòu)使用于保持光纖10的機(jī)構(gòu)可以遠(yuǎn)離光纖10的端面14設(shè)置。既然如此，保持部分定位于遠(yuǎn)離光纖10的接合處。這種結(jié)構(gòu)使保持機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)機(jī)械可變形機(jī)構(gòu)如接觸裝配機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需彼此移動(dòng)光纖的光學(xué)連接部分(＝光纖端面)。因此，所需組件可由例如樹(shù)脂形成，這意味著它們可以以低成本形成。此外，在將光纖裝配到套管內(nèi)以進(jìn)行光學(xué)連接后，透明粘合劑41在光纖接合處周?chē)不蕴峁┳銐虻臋C(jī)械強(qiáng)度。
圖10A至10D是說(shuō)明第四實(shí)施例中采用的連接光纖的方法的截面圖。
在去除部分涂層12以暴露一根光纖10的端部后，將作為光學(xué)端面的光纖10的端面通過(guò)例如應(yīng)力裂變暴露。將光纖10的暴露端面?zhèn)炔迦胩坠?1的導(dǎo)孔22，并且光纖10由外部保持機(jī)構(gòu)31保持彎曲。類(lèi)似地，另一光纖10從另一側(cè)插入套管21的導(dǎo)孔22。此后，使光纖10的端面互相接觸，光纖10通過(guò)壓力保持彎曲(見(jiàn)圖10A)。
此后，去除外部保持機(jī)構(gòu)31，透明粘合劑41通過(guò)注入孔24注入光纖10接合處周?chē)奶坠?見(jiàn)圖10C)。然后，透明粘合劑41硬化以完全固定接合處及其附近(見(jiàn)圖10D)。
因此，光纖可以利用彼此正確對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)連接部分來(lái)進(jìn)行連接。
(第五實(shí)施例)現(xiàn)參照?qǐng)D11，將描述本發(fā)明的第五實(shí)施例。該實(shí)施例通過(guò)在第四實(shí)施例中增加壓接件29(29-1，29-2)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
在第五實(shí)施例中，外部壓接件29預(yù)備用于輔助涂層12的變形裝配，并且甚至在連接完成后留在原位。如圖11所示，每個(gè)壓接件29具有錐形內(nèi)徑部分。當(dāng)壓接件29沿著光纖10的軸滑動(dòng)時(shí)，保持部分26向中心變形并被夾緊。壓接件29可由樹(shù)脂或金屬形成。為了降低成本，優(yōu)選由樹(shù)脂形成壓接件29。在這種情況下，可以使用與構(gòu)成套管的材料相同的樹(shù)脂。
除了采用了壓接件29外，第五實(shí)施例的制造步驟與圖10A至10D所示的幾乎相同。具體地，在圖10B所示的變形步驟中，預(yù)先裝配到光纖上的壓接件29從兩側(cè)施壓于保持部分以使凹槽部分23嚙合涂層12。結(jié)果，變形裝配進(jìn)一步可靠地進(jìn)行。此外，壓接的效果通過(guò)使固定的壓接件29留在原位來(lái)保持，由此進(jìn)一步增強(qiáng)了連接器的可靠性。
(第六實(shí)施例)參考圖12至14，將描述本發(fā)明的第六實(shí)施例。第一至第五實(shí)施例采用單纖芯光纖，而第六實(shí)施例采用多個(gè)光纖陣列。
圖12是說(shuō)明垂直于光纖的軸的平面的截面圖。在圖12中，附圖標(biāo)記51表示纖芯，附圖標(biāo)記52表示第一涂層，附圖標(biāo)記53表示第二涂層。通過(guò)利用涂層52涂覆纖芯51形成的四根光纖的每一根涂敷有第二涂層53，由此提供光纖陣列50。該結(jié)構(gòu)被稱(chēng)作由聚集成帶狀的多根光纖(纖芯+第一涂層)形成的帶狀光纖。
圖13是在第六實(shí)施例中使用的沿導(dǎo)孔的軸向觀察的套管61的前視圖。附圖標(biāo)記66表示通過(guò)使套管61的每個(gè)末端變窄而獲得的保持部分。狹縫67形成在每個(gè)保持部分66中。此外，附圖標(biāo)記62表示用于在其中插入光纖陣列50的導(dǎo)孔，附圖標(biāo)記65表示用于在其中插入光纖陣列50的纖芯51的導(dǎo)孔(光纖導(dǎo)向器)。
圖14是說(shuō)明通過(guò)第六實(shí)施例的光纖連接器連接的光纖的狀態(tài)的透視圖。如同第一實(shí)施例，用于固定光纖的凹槽部分63形成在導(dǎo)孔62的開(kāi)口附近。此外，如同第一實(shí)施例，光纖陣列50在將其光學(xué)端面暴露后插入導(dǎo)孔62。纖芯51插入各自的光纖導(dǎo)向器65并在其中固定。這時(shí)，得到的結(jié)構(gòu)受到熱處理，由此使光纖陣列50的第二涂層53熱變形以通過(guò)凹槽部分63保持陣列50。此外，壓接件可用于實(shí)現(xiàn)更可靠的固定。為便于解釋?zhuān)瑘D14僅示出了一個(gè)光纖陣列50。當(dāng)然，另一個(gè)光纖陣列可以在相對(duì)的位置插入。
(第七實(shí)施例)第七實(shí)施例定向?yàn)樵谏鲜雒總€(gè)實(shí)施例中使用的、利用應(yīng)力裂變形成光纖端面的裝置和方法。
例如日本專(zhuān)利號(hào)3424527公開(kāi)了用于自動(dòng)去除光纖涂層并形成其端面的裝置，其中該端面利用應(yīng)力裂變進(jìn)行端面形成。在該公開(kāi)的方法中，將光纖涂層去除后，沒(méi)有涂層的光纖由上、下夾具固定。之后，將切口形成刀片滑動(dòng)以在光纖上形成切口。止動(dòng)器單元施壓于切口，由此切割光纖并形成其端面。因?yàn)樵谇懈顣r(shí)光纖由上、下夾具固定，所以得到的切口的切割壓力和深度可以準(zhǔn)確地控制。因此，基本垂直的端面可以形成，這意味著能夠獲得極好的光學(xué)端面。
然而，在處理光纖的連接末端的上述裝置中，需要在光纖的涂層去除后夾緊光纖，這意味著將去除的涂層長(zhǎng)度(被稱(chēng)作“額外長(zhǎng)度”)必須設(shè)置成對(duì)于夾具夾緊光纖足夠的值。因此，需要長(zhǎng)的額外長(zhǎng)度。
類(lèi)似的方法在《′86 National Convention Document of the Institute of Electronicsand Communication Engineers of Japan》第9-182頁(yè)的“Development of AutomaticOptical Fiber Cutter for Highly Rigid Connection”中公開(kāi)。在該方法中，切口形成在光纖上而沒(méi)有去除其涂層，該涂層在切割光纖后從光纖上去除。由于涂層在切割后去除，因此光纖可以在其末端附加被切割。因此，涂層的所需長(zhǎng)度可以在切割后被切割，這增強(qiáng)了使用效率。
然而，在該方法中，切口必須形成在其上具有涂層的光纖上。因此需要增加切割壓力，這意味著大的切口可以適當(dāng)?shù)匦纬刹⑶仪锌诔叽缈梢赃m當(dāng)?shù)馗淖?。這使得切割后使光纖端面平滑變得困難，并且可能在端面上引起漫反射。此外，由于切口尺寸在初始切割階段非常易于改變，因此需要在形成切口期間對(duì)光纖的關(guān)于切口的左、右部分施加軸向拉力。這使得切割器結(jié)構(gòu)復(fù)雜化，導(dǎo)致尺寸和成本的增加。
相反，第七實(shí)施例提供一種光纖切割裝置，其能以低成本最小化光纖涂層的額外長(zhǎng)度并且可以簡(jiǎn)單地制成，以及在該裝置中使用的光纖切割方法。
圖15和16是用于解釋根據(jù)第七實(shí)施例的光纖切割裝置的本質(zhì)部分的視圖。具體地，圖15是示意圖，圖16是截面圖。
圖中，附圖標(biāo)記131表示上夾具，附圖標(biāo)記132表示下夾具。上、下夾具提供第一夾具130。夾具130夾緊光纖及其涂層。第一夾具130由軟材料如橡膠或軟塑料形成，這種材料不會(huì)損壞光纖。第一夾具130利用一定壓力保持光纖，從而當(dāng)軸向力施加在光纖上以去除其涂層或進(jìn)行切割時(shí)，光纖不會(huì)移動(dòng)。
剝皮器110由連接的刀片支架111和112形成，從而能夠繞著支點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。刀片支架111和112包含各自的加熱器，用于將安裝在刀片支架111和112上的刀片120加熱到大約80-120℃以使光纖的涂層能夠容易地去除。刀片120由具有高硬度和耐久性的材料如不銹鋼或鋁合金形成。整個(gè)剝皮器110能通過(guò)移動(dòng)螺桿113在圖15中向左和向右滑動(dòng)。
在刀片120嚙合光纖181的部分涂層182直到該刀片即將達(dá)到光纖181的深度后，將剝皮器110移到遠(yuǎn)離光纖181的切割區(qū)域(即在圖15中向右移動(dòng))，由此剝離部分涂層182。圖16中的附圖標(biāo)記170表示光纖181的暴露部分，涂層182通過(guò)剝皮器110從該光纖181上去除。該“部分涂層”是軸向長(zhǎng)度約2mm、非常窄的部分，其包括光纖181的將被切割的部分。此外，該“部分涂層”不包括由隨后描述的第二夾具夾緊的光纖181的部分。在剝離操作之后，刀片支架111和112分別向上和向下很大程度地打開(kāi)，并能在圖15中向右縮回。
第二夾具140包括上夾具141和下夾具142。當(dāng)剝皮器110工作時(shí)，上、下夾具141和142分別很大程度地向上和向下打開(kāi)，并定位在其縮回位置。當(dāng)光纖的涂層被去除預(yù)定距離(該距離對(duì)于防止光纖與涂層一起被切割應(yīng)該是足夠的)例如，沿軸向約2mm時(shí)，剝皮器110布置成使刀片120在圖15中向右縮回。剝皮器110縮回后，夾具141和142固定光纖和涂層的去除部分。
切口形成刀片160由WC類(lèi)超硬合金或燒結(jié)金剛石等形成，并通過(guò)橫桿163固定到在圖15中可垂直移動(dòng)的刀架支持架162上。當(dāng)切口形成刀片160根據(jù)刀架支持架162的移動(dòng)而垂直移動(dòng)時(shí)，其在光纖上形成精細(xì)的切口。當(dāng)由硬橡膠或軟塑料形成的止動(dòng)器單元151施壓于光纖的切口時(shí)，光纖通過(guò)塑性破裂被切割。附圖標(biāo)記152表示釋放止動(dòng)器單元的彈簧，附圖標(biāo)記153表示操作止動(dòng)器單元的按鈕。通過(guò)按按鈕153，止動(dòng)器單元151向下施壓于光纖以通過(guò)塑性破裂切割光纖。為了通過(guò)塑性破裂切割光纖，第一和第二夾具130和140必須彼此分隔一定距離。
在第七實(shí)施例的光纖切割裝置中，由于涂層被夾緊，因此如果將通過(guò)去除涂層182而暴露的部分光纖181的寬度設(shè)定成允許切口形成刀片160在光纖上形成切口的數(shù)值，則已足夠。因此，光纖181的暴露部分的長(zhǎng)度可以最小化，這使得光纖連接能夠通過(guò)例如接合而簡(jiǎn)單地進(jìn)行，其中在通過(guò)塑性破裂切割光纖181后從其上去除涂層182。此外，如果例如帶狀芯線被切割，其中多根光纖涂覆有第二涂層，則在保留即將去除的涂層的情況下進(jìn)行切割，因此防止光纖互相分開(kāi)。從而，帶狀芯線的操作性能增強(qiáng)，例如除塵在切割后能容易地完成。
然后，參考圖17A至17E，對(duì)使用上述光纖切割裝置的光纖切割方法進(jìn)行描述。
首先，如圖17A所示，第一夾具130夾緊光纖181和涂層182，然后使剝皮器110的刀片120嚙合部分涂層182。
隨后，如圖17B所示，剝皮器110向光纖181的末端移動(dòng)(圖17B中向右)，由此去除部分涂層182。附圖標(biāo)記170表示光纖181的通過(guò)去除涂層182而暴露的部分。附圖標(biāo)記183表示涂層182的被去除部分。
之后，如圖17C所示，當(dāng)暴露部分170達(dá)到預(yù)定位置時(shí)，剝皮器110的刀片支架111和112很大程度地垂直打開(kāi)，由此剝皮器110沿著光纖181在圖17C中向右縮回。此后，第二夾具140夾緊光纖181和被去除的涂層183。這時(shí)，第二夾具140必須遠(yuǎn)離第一夾具130一定距離，該距離使光纖181能夠彎曲并通過(guò)塑性破裂被切割。在第七實(shí)施例中，該距離設(shè)定成大約10mm。
隨后，如圖17D所示，使切口形成刀片160接觸光纖181的暴露部分170，由此在光纖181中形成精細(xì)的切口(在該實(shí)施例中，形成深度約5-10μm的切口)。
最后，如圖17E所示，止動(dòng)器單元150向下施壓于光纖181的暴露部分，由此通過(guò)塑性破裂切割光纖。
本實(shí)施例的制造方法的特征在于當(dāng)涂層182通過(guò)剝皮器110去除時(shí)，保留需要切割光纖182的一部分涂層182，并且光纖181在光纖181和涂層182的保留部分由第二夾具140夾緊的情況下進(jìn)行切割。結(jié)果，需要形成光纖端面的涂層的額外長(zhǎng)度可以最小化。如果將暴露部分170的長(zhǎng)度設(shè)定成使切口形成刀片160能夠接觸光纖的數(shù)值，則已足夠。該長(zhǎng)度可以設(shè)定成大約2mm。在這種情況下，如果切口形成在暴露部分170的中間部分，那么光纖暴露部分的長(zhǎng)度在切割后可以達(dá)到大約1mm的極小值，該值是暴露部分170的長(zhǎng)度的一半。因此，如果由第七實(shí)施例的裝置生產(chǎn)的光纖進(jìn)行連接，則所需連接器的尺寸可以減小。
如上所述，在光纖切割區(qū)域附近的涂層通過(guò)剝皮器去除后，將剝皮器從光纖上拆去。因此，與沿著光纖的軸移動(dòng)剝皮器而不是將其拆去的方法相比，光纖的額外長(zhǎng)度能夠以低成本最小化。此外，在涂層去除后，切口形成在光纖的表面中，然后光纖通過(guò)塑性破裂切割，這能夠產(chǎn)生高可靠、簡(jiǎn)單的切割裝置。
(變型)上述實(shí)施例簡(jiǎn)單例證了使本發(fā)明的技術(shù)思想具體化的裝置或方法，并且該技術(shù)思想不局限于實(shí)施例中公開(kāi)的材料、形狀、結(jié)構(gòu)和配置。本發(fā)明能夠以各種方式變型，只要不偏離其范圍。
例如，在實(shí)施例中采用的套管或壓接件的形狀不局限于共軸的，還可以具有其他形狀如平行平板型形狀。另外，凹槽部分不局限于共軸凹槽，還可以由環(huán)形排列的凹痕形成。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將很容易想到附加的優(yōu)點(diǎn)和變型。因此，本發(fā)明在其更廣義的方面不局限于這里所示和描述的具體細(xì)節(jié)和典型實(shí)施例。因此，多種變型可以得到，只要不偏離如所附權(quán)利要求及其等同物所定義的總發(fā)明原理的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)覆蓋有涂層件的光纖，包括本體，由熱變形溫度比涂層件高的樹(shù)脂形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖連接器，其中本體包括粘合劑注入孔，其構(gòu)造成通過(guò)該注入孔將透明粘合劑注入到光纖末端周?chē)拈g隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的光纖連接器，其中透明粘合劑是與光纖的折射率相匹配的折射率匹配劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖連接器，進(jìn)一步包括沿導(dǎo)孔的軸向安裝在本體末端的壓接件，該壓接件構(gòu)造成從外側(cè)擠壓光纖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖連接器，其中凹槽部分具有不大于涂覆光纖的涂層件的外徑的內(nèi)徑。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖連接器，其中凹槽部分包括凹槽，該每個(gè)凹槽沿導(dǎo)孔的軸向具有V形截面，接近于本體中心的該V形截面的一側(cè)逐漸傾斜，該V形截面的相對(duì)側(cè)急劇傾斜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的光纖連接器，其中光纖的末端包括互相光學(xué)連接并通過(guò)壓力裂變形成的端面。
8.一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)覆蓋有涂層件的光纖，包括本體，由熱變形溫度比涂層件高的材料形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件，其中，當(dāng)光纖的涂層件熱變形時(shí)，部分涂層件由凹槽部分嚙合，在導(dǎo)孔內(nèi)固定光纖。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的光纖連接器，其中本體包括粘合劑注入孔，其構(gòu)造成通過(guò)該注入孔將透明粘合劑注入到光纖末端周?chē)拈g隙。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的光纖連接器，其中透明粘合劑是與光纖的折射率相匹配的折射率匹配劑。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的光纖連接器，進(jìn)一步包括沿導(dǎo)孔的軸向安裝在本體末端的壓接件，該壓接件構(gòu)造成從外側(cè)擠壓光纖。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的光纖連接器，其中凹槽部分具有不大于涂覆光纖的涂層件的外徑的內(nèi)徑。
13.根據(jù)權(quán)利要求8的光纖連接器，其中凹槽部分包括凹槽，該每個(gè)凹槽沿導(dǎo)孔的軸向具有V形截面，接近于本體中心的該V形截面的一側(cè)逐漸傾斜，該V形截面的相對(duì)側(cè)急劇傾斜。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的光纖連接器，其中光纖的末端包括互相光學(xué)連接并通過(guò)壓力裂變形成的端面。
15.一種光學(xué)連接至少一對(duì)光纖的方法，該光纖覆蓋有涂層件，包括準(zhǔn)備包括本體的光纖連接器，該本體由熱變形溫度比涂層件高的材料形成，該本體包括構(gòu)造成在其中插入光纖的導(dǎo)孔，所述光纖的末端彼此相對(duì)地定位，該本體包括環(huán)形形成在面向?qū)Э椎谋倔w內(nèi)壁中的光纖固定凹槽部分以固定光纖和涂層件；暴露光纖的末端的端面，將至少一對(duì)光纖從導(dǎo)孔的兩個(gè)相對(duì)側(cè)插入光纖連接器的導(dǎo)孔，；以及在光纖插入導(dǎo)孔時(shí)或之后加熱涂覆光纖的涂層件，以使涂層件熱變形，并且使部分涂層件嚙合凹槽部分以在導(dǎo)孔內(nèi)固定光纖。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步包括在導(dǎo)孔內(nèi)固定光纖后，將透明粘合劑施加到光纖末端周?chē)拈g隙并硬化透明粘合劑。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，進(jìn)一步包括在光纖連接器的末端安裝壓接件，所述壓接件沿著導(dǎo)孔的軸向，以及從外側(cè)使壓接件施壓于光纖連接器的末端以固定光纖。
18.一種光纖連接器，用于光學(xué)連接至少一對(duì)光纖，包括套管，構(gòu)造成保持多根光纖；和壓接件，構(gòu)造成沿垂直和平行于光纖的軸的方向?qū)μ坠苁┘訅毫Α?br> 19.根據(jù)權(quán)利要求18的光纖連接器，其中套管具有不平坦部分，其構(gòu)造成嚙合光纖的涂層件。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的光纖連接器，其中套管具有注入孔，其構(gòu)造成通過(guò)該注入孔注入折射率匹配劑。
21.一種光學(xué)連接至少一對(duì)光纖的方法，該光纖覆蓋有涂層件，包括將至少一對(duì)光纖從導(dǎo)孔的兩個(gè)相對(duì)側(cè)插入套管的定位導(dǎo)孔，所述光纖的光學(xué)端面彼此相對(duì)，其中所述光學(xué)端面暴露；沿光纖的軸向?qū)鈱W(xué)端面施加壓力；加熱套管；和利用壓接件沿垂直和平行于光纖的軸的方向?qū)μ坠苁┘訅毫Γ赃B接光纖的端面。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中將套管加熱，以使光纖的涂層件的溫度高于其它部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，進(jìn)一步包括在連接光纖之后，在光纖端面周?chē)拈g隙注入折射率匹配劑。
24.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中沿平行于光纖的軸的方向?qū)μ坠苁┘訅毫Φ牟襟E包括，對(duì)涂覆有涂層件的至少一對(duì)光纖施加壓力，該涂層件由選自UV固化樹(shù)脂、非剛性塑料和聚酰氨樹(shù)脂的一種材料形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中沿垂直于光纖的軸的方向?qū)μ坠苁┘訅毫Φ牟襟E包括，施加壓力的程度使得涂層件與套管的不平坦部分嚙合。
全文摘要
一種光纖連接器用于光學(xué)連接一對(duì)其末端彼此相對(duì)的光纖10。光纖連接器由熱變形溫度高于光纖10的涂層12的材料形成。連接器具有導(dǎo)孔22，其用于在其中插入其末端彼此相對(duì)的光纖。連接器具有光纖固定凹槽部分23，其環(huán)形形成在導(dǎo)孔22的壁中。當(dāng)光纖10的涂層12熱變形時(shí)，部分涂層12嚙合凹槽23，由此將光纖10固定在導(dǎo)孔22中。
文檔編號(hào)G02B6/38GK1673789SQ20051006765
公開(kāi)日2005年9月28日 申請(qǐng)日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月25日
發(fā)明者濱崎浩史, 古山英人 申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝