專利名稱：用于將光導(dǎo)纖維元件安裝于光源系統(tǒng)的近端插嵌連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是1997年4月1日申請的序列號為08/831351的美國申請的后續(xù)申請，而該美國申請是1995年7月14日申請的序列號為08/502068、專利號為5640478的美國專利的后續(xù)。
背景技術(shù)：
通常，單一纖維或纖維束的一近端安裝在一近端連接器內(nèi)，以便于插入包含有光源的殼體內(nèi)的狹縫或孔中。單一纖維或纖維束的一遠端與一應(yīng)用裝置相連，如外科用照明裝置，內(nèi)診鏡等等。通常近端連接器被設(shè)計成可以從光源系統(tǒng)分開。這使得操作該應(yīng)用裝置的人，如使用外科用頂燈的外科醫(yī)生具有靈活性，否則當纖維或纖維束連入光源系統(tǒng)時則會受到妨礙?？煞珠_的近端連接器的構(gòu)造還允許使用一個單一的光源系統(tǒng)向各種不同的應(yīng)用裝置提供光，其中每個應(yīng)用裝置具有一個相應(yīng)的近端連接器。
然而，在很多已有的，尤其是被設(shè)計成使用一個單一光導(dǎo)纖維的近端連接器中存在問題。單一光導(dǎo)纖維要求高強度光進入由近端連接器保持的單一纖維的進入孔。已有的用于單一光導(dǎo)纖維的近端連接器通常保持硅石光導(dǎo)纖維，硅石光導(dǎo)纖維不存在熱量的問題。如果光導(dǎo)纖維使用的材料易于受到熱破壞，則必須采用一方法以散失熱量，從而確保連續(xù)的操作。對于具有一聚合涂層的硅石光導(dǎo)纖維，已有連接器之過多的熱量將破壞該涂層。為了克服這一問題，一些光源系統(tǒng)將單一光導(dǎo)纖維的近端進入孔設(shè)置成距近端連接器有一距離。因此高強度光聚集在遠離近端連接器的單一光導(dǎo)纖維的進入孔。因而，近端連接器不會明顯受熱。但是，由于單一光導(dǎo)纖維的進入孔由近端連接器處延伸，因此纖維不受保護而且易于斷裂，或者在由光源系統(tǒng)移開后受到破壞。
一個近端連接器至少包括一個可滑動的殼體，該殼體用以保護纖維。當連接器安裝于光源系統(tǒng)時，殼體縮進以便于單一光導(dǎo)纖維接受光。當連接器從光源系統(tǒng)分開時，可滑動殼體向外滑動以便于封閉并保護光導(dǎo)纖維。例如美國專利US5446818，其中披露的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。盡管這樣一種布置可以保護光導(dǎo)纖維的近端，同時使得與上述熱量最小化，但是這需要通過一個相當復(fù)雜的近端連接器才得以實現(xiàn)，該近端連接器具有多個易于損壞或失靈的移動部件。
具有一個由連接器自身伸出的光導(dǎo)纖維的近端連接器還存在其它問題。如上所述，單一光導(dǎo)纖維要求纖維之進入孔相對于光源系統(tǒng)之光導(dǎo)元件進行精確的定位，該光源系統(tǒng)因具有從連接器伸出的光導(dǎo)纖維而結(jié)構(gòu)復(fù)雜。此外，將這種光導(dǎo)纖維由近端連接器伸出是相當困難的，而且不易制造。
因此希望提供一種改進的能夠克服上述已有近端連接器之缺陷的近端連接器，本發(fā)明正是基于這一目的而得出的。
本發(fā)明簡述本發(fā)明提供了一種近端連接器，該近端連接器將一個諸如單一光導(dǎo)纖維或纖維束的光導(dǎo)纖維元件與一個光源系統(tǒng)的殼體相連。近端連接器包括一個繞單一光導(dǎo)纖維的一近端安裝的錐形套管，該套管被設(shè)計成平直并且散熱。錐形套管以一定尺寸制造并成形，以便于安裝在一個位于殼體之接收塊內(nèi)的錐形狹縫或孔中。在插入時，錐形套管的外側(cè)壁抵靠于接收塊的內(nèi)側(cè)壁。高強度光被引入單一光導(dǎo)纖維近端的一個進入孔中。進入孔與錐形套管的一個截斷端面平齊。
錐形套管以及接收塊均由不銹鋼或其它金屬或具有一個高的導(dǎo)熱系數(shù)的合金制成。相應(yīng)地，高強度光在錐形套管內(nèi)產(chǎn)生的熱量被傳導(dǎo)至殼體之接收塊，因而使得錐形套管以及封裝于其中的單一光導(dǎo)纖維冷卻。如上所述，光導(dǎo)纖維未從錐形套管的截斷面伸出，而是與其平齊。因此，當從殼體內(nèi)分開時，光導(dǎo)纖維受到錐形套管的保護以免受可能的破壞。如此一來，熱量問題以及斷裂問題基本上解決。此外，由于光導(dǎo)纖維的進入孔位于套管內(nèi)部，因此其能夠被拋光。
在本發(fā)明的一個實施例中，接收塊包括一個彈簧加載球形柱塞，以確保套管保持緊密地安裝在接收塊的孔中。套管安裝于一個包括一個內(nèi)凹環(huán)的殼體中。球形柱塞以及內(nèi)凹環(huán)互補定位，從而只有當套管完全插入孔內(nèi)時，球形柱塞才與內(nèi)凹環(huán)貼靠。當球形柱塞與內(nèi)凹環(huán)如此接合時，球形柱塞防止套管由孔內(nèi)滑出。球形柱塞把套管固定就位直至足夠的外力使得套管與球形柱塞分離。由于套管被固定就位，因而單一光導(dǎo)纖維之進入孔沿套管插入方向的橫向?qū)R得以保證。
錐形套管以及接收塊之配合孔均軸向?qū)ΨQ，從而使得縱向的平齊也得以保證。換言之，接收塊之配合孔內(nèi)的套管的轉(zhuǎn)動不會導(dǎo)致纖維之進入孔的任何移動，只是引起沿軸向?qū)ΨQ的光導(dǎo)纖維的轉(zhuǎn)動。因此，所討論類型的近端連接器的定位問題也得以解決。
因而，通過本發(fā)明之簡單的錐形套管，上述已有近端連接器之缺陷得以克服。此外，本發(fā)明無需移動部件，而且近端連接器的成本也因而最小化。所得到的近端連接器簡單、可靠并且易于制造。因此，上述本發(fā)明的目的得以實現(xiàn)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種將一個諸如單一光導(dǎo)纖維或纖維束的光導(dǎo)纖維元件連入一個光源系統(tǒng)之殼體內(nèi)的裝置，其中殼體和/或纖維連接器裝置的結(jié)構(gòu)使得穿過光導(dǎo)纖維元件或纖維束的光能夠具有一個大于1瓦、基本小于100瓦的功率級別范圍。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，一個錐形套管繞單一光導(dǎo)纖維的一近端安裝，并且被設(shè)計成平直且散熱。在這樣一種最佳實施例中，套管構(gòu)成了如上所述之近端連接器的部件。在另一最佳實施例中，套管在一個配合連接器之光接收端形成，該配合連接器的另一端接受如上所述的近端連接器。錐形套管以一定尺寸制造并成形，以便于安裝在一個錐形孔中，該錐形孔或者形成于一個延伸至殼體內(nèi)的接收塊中，或者形成于一個配合連接器的一端，同時便于熱量散失的裝置設(shè)置于接收塊和/或配合連接器上。在套管插入孔中時(不論孔位于殼體中還是位于配合連接器的端部)，錐形套管的外側(cè)壁以熱傳導(dǎo)關(guān)系緊密地抵靠于孔之內(nèi)側(cè)壁。因而高強度光能夠通過光導(dǎo)纖維元件而被傳遞，光導(dǎo)纖維元件或者是一個位于一配合連接器內(nèi)的中間耦合光導(dǎo)纖維或者是位于一近端連接器內(nèi)的光導(dǎo)纖維，并且將光傳遞至如照明設(shè)備、頂燈、內(nèi)診鏡或管道探測鏡。
圖面說明

圖1是一個醫(yī)用照明系統(tǒng)的方框圖，該醫(yī)用照明系統(tǒng)通過一個單一光導(dǎo)纖維將光源系統(tǒng)的光提供給一個醫(yī)用照明裝置；圖2是圖1所示光導(dǎo)纖維之近端連接器以及圖1所示光源系統(tǒng)之殼體一部分的側(cè)視圖，并且局部剖視；圖3是圖2所示元件的側(cè)視圖，并且局部剖視，其中近端連接器完全插入接收塊的一個孔中；圖4是一以虛線示出其內(nèi)部元件的特定的近端連接器的側(cè)視圖；圖5是按照本發(fā)明另一實施例之近端連接器的剖視圖；圖6是圖2所示殼體之一種變形的側(cè)視圖，并且局部剖視，其中殼體允許使用一較高強度、較高瓦數(shù)的光源；圖7是與圖6所示相似、但是附加有一散熱配合連接器的一實施例的側(cè)視圖，并且局部剖視；圖8以及圖9是與圖7所示相似采用一散熱配合連接器的另一實施例的側(cè)視圖，并且對圖8局部剖視。
優(yōu)選實施例詳細描述下面將參照附圖對本發(fā)明的實施例進行描述。這些實施例表示了本發(fā)明的原理，并且不應(yīng)作為對本發(fā)明之范圍的限制。
圖1示出了一個照明系統(tǒng)10。該系統(tǒng)具有例如一個通過一個單一光導(dǎo)纖維14與一個光源系統(tǒng)16相連的醫(yī)用設(shè)備12。該醫(yī)用設(shè)備12可以是一外科用頂燈、外科用照明設(shè)備、內(nèi)診鏡或管道探測鏡等等。光源系統(tǒng)16包括一個諸如一金屬鹵或氙弧光燈的高強度光源18以及一個從光源18收集光并聚光的光導(dǎo)系統(tǒng)20。光導(dǎo)系統(tǒng)20可以包括一個或多個諸如反光鏡的光導(dǎo)元件，該反光鏡的結(jié)構(gòu)可參照專利號為4757431的美國專利中所述的光源系統(tǒng)。
光導(dǎo)纖維14包括一個近端連接器22，該連接器以“咬接”方式插入在光源系統(tǒng)16殼體的接收塊內(nèi)形成的孔中。下面將參照剩余附圖對接收塊以及插入其中的近端連接器22進行描述。
圖2是一個近端連接器22在插入光源系統(tǒng)16之殼體28的接收塊26內(nèi)的一個孔24之前的側(cè)視圖。近端連接器22包括一個與孔24之內(nèi)部輪廓匹配的三維對稱輪廓。更準確地說，近端連接器22包括一個不銹鋼套管30，該套管具有一個圓柱形基部31以及一個具有一截斷端面33的逐漸縮小的錐形端部32。基部31嵌裝于一個殼體34中，該殼體基本上為正圓柱體，但是包括一個與一錐形的截斷部38偏離一距離的內(nèi)凹環(huán)36。光導(dǎo)纖維14位于殼體34以及套管30之內(nèi)的一個內(nèi)部孔中。光導(dǎo)纖維14的一個進入口與套筒30之前截斷端面33對齊(因此在圖中不可見)。
如上所述，近端連接器的外形與孔24之內(nèi)部輪廓相匹配。換言之，孔24包括與近端連接器相對應(yīng)的部分具有基本上相同的尺寸及形狀的圓柱以及圓錐部。但是，一個例外是孔24沒有確定一個形狀上與內(nèi)凹環(huán)36相匹配的向外延伸的環(huán)。相反，一個球形柱塞彈簧偏壓機構(gòu)42沿接收塊26之內(nèi)側(cè)壁安裝。如圖3所示，球形柱塞42的位置使得只有當近端連接器完全插入孔24中時，該球形柱塞才與內(nèi)凹環(huán)36結(jié)合。因而球形柱塞42使得近端連接器在插入過程中咬接入位。
球形柱塞防止近端連接器意外地由孔中滑出。只有用足夠的力拉拽近端連接器以將球形柱塞由內(nèi)凹環(huán)中移出，從而使得連接器可以自由移動，近端連接器才能被人工地移開。當然，其它的偏壓機構(gòu)可以被采用。例如，球形柱塞可安裝于近端連接器的殼體中，其中內(nèi)凹環(huán)形成于殼體中。至于另一種方法，殼體可以形成有一個彈性的、向外延伸的環(huán)，并且孔形成有一個配合環(huán)。當插入近端連接器時，殼體之彈性環(huán)向內(nèi)輕微地彎曲直至與殼體的配合環(huán)相接觸，然后向外卡入殼體之配合環(huán)。
下面繼續(xù)對附圖所示實施例進行描述。近端連接器之外廓與接收塊之孔的內(nèi)部輪廓部分配合，以便于熱量由連接器傳導(dǎo)至接收塊。在使用中，當連接器插入接收塊時，高強度光被聚集起來或聚光或引導(dǎo)至與光導(dǎo)纖維的進入口相一致的一點或狹縫46。點或狹縫46附近的光的強度使得套筒30受熱。但是，套筒內(nèi)產(chǎn)生的熱量快速地由套筒端部最終傳導(dǎo)至接收塊。為了便于熱傳遞，套筒以及接收塊兩者最好由不銹鋼制成。由于熱量由套筒的端部被傳導(dǎo)，因此套筒相對地受到冷卻，因此當將近端連接器移開時，套筒不需罩住，而且接觸套筒端部的人不會被燒傷。
近端連接器以及孔的尺寸最好是緊配合，以確保近端連接器之套筒的整個外表面區(qū)域與接收塊之內(nèi)壁接觸。兩者之間的任何間隙可能會妨礙套筒的熱傳導(dǎo)。
如上所述，套筒30可以由不銹鋼制成。在一個實施例中，殼體34由塑料制成。然而在某些應(yīng)用中，為了能夠提供更大的熱傳導(dǎo)，殼體34也可以由不銹鋼制成。正如所能理解的，符合本發(fā)明之原理的各種材料能夠被采用。同樣，盡管現(xiàn)已描述的特定的圓柱和圓錐形已得知是有效的，但是其它的形狀也有可能是有效的。當然，不管套筒形狀如何，其應(yīng)當與相對應(yīng)的孔的形狀緊密配合，至少應(yīng)在所希望的熱傳導(dǎo)范圍內(nèi)。換言之，遠離光導(dǎo)纖維的近端連接器以及孔的部分不需緊密地配合，因為在遠離光導(dǎo)纖維位置處，需要熱傳導(dǎo)的熱量很少。
近端連接器以及孔的結(jié)構(gòu)的另一方面是兩者均基本上軸向?qū)ΨQ。因此，近端連接器能夠在孔內(nèi)自由地轉(zhuǎn)動，并且不會移動光導(dǎo)纖維的進入口。因此，光導(dǎo)纖維精確的軸向定位得以保證。光導(dǎo)纖維之端部沿插入方向的橫向定位由抵靠于內(nèi)凹環(huán)36的球形柱塞保證。因而光導(dǎo)纖維進入口的精確定位得以保證。如上所述，由于光導(dǎo)纖維之進入口與套筒之截斷端平齊，因此進入口能夠被拋光以得到改進的光導(dǎo)特性。
圖4是一特定的近端連接器的橫截面圖，其結(jié)構(gòu)如同附圖1-3所描述的。圖4特別示出了容納光導(dǎo)纖維的近端連接器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。更準確地說，圖4中的近端連接器100包括一個供光導(dǎo)纖維114穿過的孔102。光導(dǎo)纖維的遠端部通過一個也安裝于殼體120之錐形尾端的夾緊部件固定。正如圖2和圖3所示的近端連接器，圖4所示的近端連接器100包括一個具有一錐形端部122的套筒。殼體120也包括一個內(nèi)凹的、沿縱向延伸的環(huán)124。
總的來說，前面所述是一種改進的用于一種采用一個單一光導(dǎo)纖維的光導(dǎo)照明系統(tǒng)的近端連接器。特別地，本發(fā)明能夠在單一的光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)中采用溫度敏感材料。但是本發(fā)明的理論同樣也能夠用于其它的系統(tǒng)和應(yīng)用設(shè)備。例如，本發(fā)明的理論可以應(yīng)用于采用諸如光導(dǎo)纖維束或類似部件的其它光導(dǎo)纖維元件的光導(dǎo)照明系統(tǒng)。例如，圖5示出了一個光導(dǎo)纖維元件穿過其中的近端連接器100A，該連接器包括一終止于錐形近端122A處的熔接的玻璃束101。這一實施例包括一個纖維纜索配合殼體120A，該殼體具有一內(nèi)凹的、沿縱向延伸的環(huán)124A。纖維纜索配合殼體120A容納一個纖維束或單一纖維128穿過其中的纖維纜索連接器126。
本發(fā)明之上述實施例能夠能夠從功率范圍例如在300mw至1000mw之間的高強度光源聚集光。按照這樣一種實施例，用于本發(fā)明之一系統(tǒng)的高強度光源的功率范圍在400mw至500mw之間。
對于其它的應(yīng)用，則希望提供更高強度的光源，而且將1W到大約100W的光與光導(dǎo)纖維元件或纖維束耦接。對于這種增大的光的強度，則可知會產(chǎn)生相當多的熱量，而且產(chǎn)生的熱量必須被散出。
圖6示出了實現(xiàn)上述要求的光源系統(tǒng)的一個變形。接收塊26’具有多個冷卻葉片202以及一個吹風扇204，該風扇安裝于殼體內(nèi)以使空氣繞冷卻葉片202循環(huán)。近端連接器206以及接收塊26’的結(jié)構(gòu)與上述實施例所述是相同的，并且套筒以及接收塊使用的材料可以是不銹鋼、鋁、鍍鎳黃銅或銅，或其它具有高導(dǎo)熱性的材料。因而，盡管上述實施例能夠通過一個760微米的石英纖維傳遞大約1W的可見光，其中光源是一個100W的短弧光氙燈，但是具有冷卻葉片202以及使空氣繞葉片循環(huán)之吹風扇204的裝置卻可以通過一個760微米的石英纖維傳遞大約3-5W的可見光以及最多10W的寬帶光，而此功率范圍的光是由一具有相似光導(dǎo)布置的500W的氙系統(tǒng)產(chǎn)生的。對于更大功率的燈以及光輸出需求，更大的接收塊、冷卻葉片以及冷卻風扇能夠被使用。
圖7示出了另外一個大功率的結(jié)構(gòu)。在這一結(jié)構(gòu)中，接收塊26”與圖6所示接收塊26’相似，其具有一個冷卻葉片202’以及一個冷卻風扇(未示出)，該冷卻風扇安裝于照明殼體內(nèi)部以便于空氣繞冷卻葉片202’循環(huán)。
接收塊26”中孔的形狀可以使得其與配合連接器302之光接收端緊密熱接觸。
配合連接器302裝有一個中間的光收集纖維304，該纖維304成一直線以便接收聚集于孔端306處的光，并且將接收的光與插嵌的近端連接器308耦接。配合連接器302之光接收端具有錐形套管部分，以便和接收塊26”內(nèi)孔的壁緊密熱接觸，這將便于熱量由纖維304傳出，以及一個內(nèi)凹環(huán)，該內(nèi)凹環(huán)與彈簧偏壓球形柱塞46”配合，以確保配合連接器302位于接收塊之孔中。與其它在已有技術(shù)中公知的連接器的構(gòu)造相似，配合連接器302的光接收端的結(jié)構(gòu)可以使得纖維304之孔端306不可縮進并且不被覆蓋。
配合連接器302的另一端310具有一個通常被設(shè)計成與上述實施例所述之接收塊26’或26”相似或相同的接收孔312，以及一個彈簧偏壓球形柱塞34。接收孔312與近端連接器30配合， 并且可按照上面如圖2至圖6所述任一實施例構(gòu)造。換言之，孔312以及近端連接器308的構(gòu)造使得位于連接器308中的光導(dǎo)纖維元件309與中間的光收集纖維304成一直線，以便于接收來自光源的光并由此傳輸，同時配合連接器302的端部由近端連接器308吸收熱量，從而防止纖維309過度受熱。配合連接器302也具有由其上延伸的冷卻葉片316，以輔助散熱。
與上述構(gòu)造的近端連接器相比較，這種結(jié)構(gòu)的近端連接器308能夠更小，因此成本降低。這是因為與上述實施例相比較，近端連接器308更加偏離光源，因而直接聚集其上的熱能更少。因此近端連接器308無需具有與上述連接器相同的熱量或散熱量。這樣一來，通過使用一個功率為500W的氙燈以及一個如專利號為4757431的美國專利所述的偏軸光收集和匯聚結(jié)構(gòu)，光導(dǎo)纖維元件304可以傳輸大約3至5W的可見光，其中該纖維元件可以是一個760微米的石英纖維或一個1毫米熔結(jié)纖維束，最終，位于近端連接器308中的光導(dǎo)纖維元件309能夠傳輸1至2W的光，其中纖維元件309可以是一個800微米的石英纖維或1毫米的塑料光導(dǎo)纖維。另一方面，使用一個錐形的熔結(jié)纖維束或錐形涂層桿作為光導(dǎo)纖維元件304可以加強其與輸出光導(dǎo)纖維元件309的連接，以便于光導(dǎo)纖維元件304能夠傳輸10W或更大功率的可見光。在本領(lǐng)域技術(shù)人員能力范圍之內(nèi)的其它變形能夠允許纖維元件304最多傳輸100W的光，纖維元件309最多傳輸50W的光。
圖8所示是一個相似的實施例。在這一實施例中，配合連接器302’可以被設(shè)計成其中的光接收部分320與其它已知的近端連接器的結(jié)構(gòu)相一致。例如，光接收部分320能夠具有一個可縮進的罩322，該罩覆蓋居中的光導(dǎo)纖維304的端部，并且當配合連接器302’插入一個適當構(gòu)造的接收塊326時，該罩向旁邊移動。例如專利號為5446818或?qū)＠枮?452392的美國專利描述了這樣一種結(jié)構(gòu)，其中所披露的內(nèi)容結(jié)合在此作為參考。與圖7所示的近端連接器308一樣，近端連接器308’可以與上述任一近端連接器一樣的設(shè)計，并且配合連接器302’具有一個相應(yīng)構(gòu)造的孔312’，該孔與近端連接器308’之間緊配合并且導(dǎo)熱，其中纖維元件309’與中間的光導(dǎo)纖維324成一直線，以便接收由光源進入的光。彈簧偏壓球形柱塞314’確保308’位于孔312’中。這一實施例能夠用于將近端連接器308’與一個功率為500W的照明裝置相連，該照明裝置可以從位于加利福尼亞州santa clarita的cogent light得到。這樣一來，通過使用一個功率為500W的氙燈以及一個如專利號為4757431的美國專利所述的偏軸光收集和冷卻結(jié)構(gòu)，光導(dǎo)纖維元件324可以傳輸大約3至5W的可見光，其中該纖維元件可以是一個760微米的石英纖維或一個1毫米熔結(jié)纖維束，最終，位于近端連接器308’中的光導(dǎo)纖維元件309’能夠傳輸1至2W的光，其中纖維元件309’可以是一個800微米的石英纖維或1毫米的塑料光導(dǎo)纖維。在本領(lǐng)域技術(shù)人員能力范圍之內(nèi)的各種變形能夠允許纖維元件324最多傳輸100W的光，纖維元件309，最多傳輸50W的光。
最后，圖9示出了另一實施例，該實施例允許更大功率的光與近端連接器耦接，并且產(chǎn)生的熱量更少。在這一實施例中，配合連接器402通過如一個鎖緊螺母或定位螺釘以緊密接觸且吸熱的方式固接于接收塊426內(nèi)?？梢允且粋€單一纖維光導(dǎo)元件或一個熔結(jié)纖維束的纖維光導(dǎo)元件406從固定的配合連接器402伸出，并且以一定的距離進入照明裝置的內(nèi)部。該距離足以供聚集在纖維光導(dǎo)元件406之孔端411’，但是未進入纖維光導(dǎo)元件406中的光在穿過固接的配合連接器402以及接收塊426之前散開或擴散。這就明顯地減少了被接收塊426以及位于其中的固接配合連接器402部分吸收的熱量的匯聚，從而降低了纖維光導(dǎo)元件406的溫度，并因而允許更大功率的光與纖維光導(dǎo)元件406耦接，例如，使用一個500W氙燈以及上述光收集和耦接裝置而產(chǎn)生的功率為3至5W的光，其中纖維光導(dǎo)元件406以及409如上所述，如希望，纖維光導(dǎo)元件可變大以傳輸更大功率的光(例如使用一個2.5毫米的熔結(jié)纖維束將功率為8至10W的可見光與輸出纖維元件409耦接)。通常如同圖7所示實施例，結(jié)構(gòu)為一個錐形的熔結(jié)纖維束或錐形涂層桿的纖維元件406可增強與輸出纖維光導(dǎo)元件409的連接，從而使得光導(dǎo)纖維元件406能夠?qū)?0W或更大功率的可見光有效地傳出。在本領(lǐng)域技術(shù)人員能力范圍之內(nèi)的其它變形能夠允許纖維元件406最多傳輸100W的光，纖維元件409最多傳輸50W的光。如同圖7以及圖8所示的實施例，配合連接器402具有散熱冷卻葉片416以及一個接納近端連接器408的近端連接器接收孔412，其中纖維光導(dǎo)元件409與纖維光導(dǎo)元件406成一直線。彈簧偏壓球形柱塞414沿近端連接器408之圓周方向與一個內(nèi)凹環(huán)配合，并且如上文其它實施例所述將近端連接器408以緊密的熱接觸方式與孔的壁面固定。
盡管上述實施例可能在細節(jié)上作了許多變形、變化以及改進，但是上面所述的內(nèi)容以及附圖所示試圖作為一種示意而不是一種限制。
權(quán)利要求
1.在一個從一高強度光源耦接光的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括一個從所述高強度光源收集光并使其匯集進入一個第一光導(dǎo)纖維元件的光導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述光源位于一個殼體內(nèi)，并且所述第一光導(dǎo)纖維元件可移動地插入在所述殼體內(nèi)形成的一個第一孔中，一個改進包括所述第一光導(dǎo)纖維元件的一端嵌裝于一個第一錐形套管中；所述第一孔為錐形，而且其尺寸保證所述孔與所述第一錐形套筒緊密配合，且使得所述殼體和所述第一套筒導(dǎo)熱接觸，從而保證所述第一光導(dǎo)纖維元件和將所述高強度光與所述第一光導(dǎo)纖維元件耦接的所述系統(tǒng)之間的精確定位，并且便于熱量從所述第一光導(dǎo)纖維元件散出；其中所述第一套筒以及所述第一孔的側(cè)壁均由一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制造；以及其中穿過所述第一光導(dǎo)纖維元件的光的功率范圍在1瓦至100瓦之間。
2.如權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于所述第一孔在一個延伸到所述殼體內(nèi)的接收塊中形成，而且所述接收塊具有多個在其上形成的冷卻葉片。
3.如權(quán)利要求2所述的改進，其特征在于具有一個冷卻風扇，該冷卻風扇使得空氣繞所述冷卻葉片循環(huán)。
4.如權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于所述套筒在一個容納所述第一光導(dǎo)纖維元件之所述端的近端連接器的一個光接收端形成。
5.如權(quán)利要求1所述的改進，其特征在于所述第一套筒在嵌裝于所述第一孔中的一個配合連接器的一個光接收端形成，所述配合連接器具有一個位于所述光接收端相對側(cè)的光導(dǎo)纖維接收端，該接收端被構(gòu)造成與一個第二光導(dǎo)纖維元件的一端配合，所述第二光導(dǎo)纖維元件接收由所述第一光導(dǎo)纖維元件傳送的光，并且將所述光傳出。
6.如權(quán)利要求5所述的改進，其特征在于所述第一光導(dǎo)纖維元件包括一個元件，該元件選自包括石英纖維、熔結(jié)纖維束、錐形熔結(jié)纖維束以及錐形涂層桿的組群。
7.如權(quán)利要求5所述的改進，其特征在于所述第二光導(dǎo)纖維元件傳輸功率最大為50W的光。
8.如權(quán)利要求5所述的改進，其特征在于所述第二光導(dǎo)纖維元件的所述端部嵌裝于一個第二錐形套筒內(nèi)；所述配合連接器的所述光導(dǎo)纖維接收端具有一個第二孔，所述第二孔為錐形，其尺寸所述孔與所述第二錐形套筒緊密配合，且使得所述配合連接器和所述第二套筒導(dǎo)熱接觸，從而保證所述第一光導(dǎo)纖維元件以及所述第二光導(dǎo)纖維元件之間的精確定位，并且便于熱量從所述第二光導(dǎo)纖維元件散出；其中所述第二套筒以及所述第二孔的側(cè)壁均由一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制造。
9.如權(quán)利要求5所述的改進，其特征在于所述配合連接器的所述光導(dǎo)纖維接收端具有形成于其上的冷卻葉片，該冷卻葉片便于熱量由所述第二光導(dǎo)纖維元件的所述端部散出。
10.在一個從一高強度光源耦接光的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)包括一個從所述高強度光源收集光并使其匯集進入一個第一光導(dǎo)纖維元件的光導(dǎo)系統(tǒng)，其中所述光源位于一個殼體內(nèi)，并且所述第一光導(dǎo)纖維元件插入在所述殼體內(nèi)形成的一個第一孔中，一個改進包括所述第一光導(dǎo)纖維元件安裝在一個嵌裝于所述第一孔內(nèi)的連接器中，所述連接器與所述第一孔之側(cè)壁緊密的熱接觸，因此保證所述第一光導(dǎo)纖維元件和將所述高強度光與所述第一光導(dǎo)纖維元件耦接的所述系統(tǒng)之間的精確定位，并且便于熱量從所述第一光導(dǎo)纖維元件散出，所述第一光導(dǎo)纖維元件的一端以一個超出所述連接器的一第一光接收端的距離延伸到所述殼體中，該距離足以使得匯聚于所述第一光導(dǎo)纖維元件的一個孔處，但是未進入所述第一光導(dǎo)纖維內(nèi)的光在穿過所述連接器之前擴散或散熱；其中所述第一連接器以及所述第一孔的側(cè)壁均由一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制造；以及其中穿過所述第一光導(dǎo)纖維元件的光的功率范圍在1瓦至100瓦之間。
11.如權(quán)利要求10所述的改進，其特征在于所述連接器具有一個與所述光接收端相對的光導(dǎo)纖維接收端，該接收端被構(gòu)造成與一個第二光導(dǎo)纖維元件的一端配合，所述第二光導(dǎo)纖維元件接收由所述第一光導(dǎo)纖維元件傳送的光，并且將所述光傳出。
12.如權(quán)利要求11所述的改進，其特征在于所述第一光導(dǎo)纖維元件包括一個元件，該元件選自包括石英纖維、熔結(jié)纖維束、錐形熔結(jié)纖維束、涂層桿以及錐形涂層桿的組群。
13.如權(quán)利要求11所述的改進，其特征在于所述第二光導(dǎo)纖維元件傳輸功率最大為50W的光。
14.如權(quán)利要求11所述的改進，其特征在于所述第二光導(dǎo)纖維元件的所述端部安裝于一個錐形套筒內(nèi)；所述連接器的所述光導(dǎo)纖維接收端具有一個第二孔，所述第二孔為錐形，其尺寸所述孔與所述第二錐形套筒緊密配合，且使得所述連接器和所述套筒導(dǎo)熱接觸，從而保證所述第一光導(dǎo)纖維元件以及所述第二光導(dǎo)纖維元件之間的精確定位，并且便于熱量由所述第二光導(dǎo)纖維元件散出；其中所述套筒以及所述第二孔的側(cè)壁均由一種具有高導(dǎo)熱系數(shù)的材料制造。
15.如權(quán)利要求11所述的改進，其特征在于所述連接器的所述光導(dǎo)纖維接收端具有形成于其上的冷卻葉片，該冷卻葉片便于熱量從所述第二光導(dǎo)纖維元件的所述端部散出。
全文摘要
一個近端連接器包括一個不銹鋼的錐形套筒,該套筒包圍所述光導(dǎo)纖維元件的一近端。該套筒插入同樣也由不銹鋼制成的一個接收塊的配合孔中。該套筒以及接收塊之孔的配合形狀確保熱量有效地由套筒傳導(dǎo)至接收塊。接收塊可以具有冷卻葉片,而且空氣可以繞冷卻葉片循環(huán),從而使得傳導(dǎo)至接收塊的熱量由連接器散出。套筒以及孔均軸向?qū)ΨQ,因而當插入接收塊時,近端連接器的任何轉(zhuǎn)動不會改變光導(dǎo)纖維元件進入孔的位置。近端連接器同時包括一個具有一內(nèi)凹環(huán)的殼體。一個球形柱塞偏壓機構(gòu)嵌裝于接收塊的孔中,并且只有當近端連接器完全并牢固地插入孔內(nèi)時,其才能處于與內(nèi)凹環(huán)接合的位置。柱塞防止近端連接器意外的移動,同時也提供了一個偏壓力,該偏壓力確保錐形套筒以及接收塊之相應(yīng)部分的緊密的接觸,從而進一步實現(xiàn)熱傳導(dǎo)。本發(fā)明可以拓展至提供配合連接器,該配合連接器將這種近端連接器與一個一致構(gòu)造的接收塊相連。
文檔編號G02B6/42GK1348550SQ99807044
公開日2002年5月8日 申請日期1999年6月4日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者托馬斯·W·羅勒, 肯尼思·K·利 申請人:考金特光學技術(shù)公司