專利名稱：光導(dǎo)纖維連接件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光導(dǎo)纖維連接件，即一種經(jīng)改進(jìn)的用于光導(dǎo)纖維端頭連接和對準(zhǔn)的光導(dǎo)纖維對中夾緊裝置。
在先有技術(shù)中有許多為達(dá)到光導(dǎo)纖維端頭的連接而使其端頭對準(zhǔn)的，以便沿著纖維連續(xù)傳送光線的光導(dǎo)纖維對中裝置。用于電信工業(yè)的光導(dǎo)纖維主要是簡單形狀的玻璃纖維。這種纖維包括一根傳遞光信號的、直徑為8微米±1微米的中心玻璃芯。這種芯由直徑為125微米±3微米的玻璃包層包圍。該包層的折射率與玻璃芯的稍有差別。
先有技術(shù)中已設(shè)計出許多裝置可將簡單形狀的玻璃纖維永久連接起來。為了較好起作用以及減少連接纖維的損失，這些裝置必須把要連接的兩個纖維端頭的芯部件對準(zhǔn)到偏差約為它們芯部直徑的10%或少于1微米。
一些先有技術(shù)的裝置嘗試通過將纖維壓入一個非整合形的“V”形槽中或者置入非整合形的桿之間來使纖維端頭對中和對準(zhǔn)。只要被連接的光導(dǎo)纖維直徑相同，這些裝置的作用是令人滿意的。這些裝置的例子在美國專利第4，029，390號;第4，274，708號和第4，729，619號中已公開。
當(dāng)要連接的纖維的相對兩端的直徑誤差范圍在122微米和128微米時，非整合形的“V”形槽裝置很難達(dá)到所要求的把芯對準(zhǔn)的精確度。
其他的先有技術(shù)裝置通過把纖維端頭放置在三個等間距的可延伸或有彈性的表面之中的方法來使兩根纖維中心線對準(zhǔn)。這些表面確定了一個橫剖面為等邊三角形的放置纖維的通道。纖維端頭的連接點通常是位于通道的中點。這些裝置比非整合形的“V”型槽類的裝置能提供更好的纖維連接，因為這些裝置能較好適應(yīng)纖維直徑的誤差。在美國專利第4，391，487號;第4，435，038號和第4，593，971號中可以見到這些裝置的例子。
另一個先有技術(shù)專利是美國專利第4，339，172號，其利用了一個可折褶的抓手構(gòu)件，該抓手構(gòu)件位于一個彈性套筒之中，該彈性套筒對著抓手構(gòu)件施加壓縮力以便在抓手構(gòu)件圓周的許多等距離的點上抓住所有的電纜線。
本發(fā)明的裝置如其它先有技術(shù)裝置一樣利用構(gòu)成一個纖維對中通道的三個接觸面，但是本發(fā)明的裝置比先有技術(shù)有容易限定的作用和功能上的改進(jìn)。下面討論一下這些結(jié)構(gòu)上的以及操作構(gòu)件的區(qū)別。
本發(fā)明的連接件提供了三個高精度的纖維接觸面，并且至少一個表面相對于在一個整件執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的其他表面移動，該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)能夠在一個易于制造的簡單零件上作移動。操作開始時纖維夾緊表面要分離開，使得纖維能容易地插入漸漸變窄的通道直到端面相互接觸。這種結(jié)構(gòu)通過接觸反饋以及或者通過相對的纖維的彎曲來探測在通道中第一根纖維是否已推到并對著相對的那根纖維。當(dāng)纖維端頭互相接觸時，連接件閉合以及纖維端頭互相對準(zhǔn)并且夾緊。
先有技術(shù)，如美國專利第4，391，487號的裝置和由美國專利第4.391，487號的轉(zhuǎn)讓者售出的商業(yè)形式的連接件利用成形的彈性塊來將纖維對中心和對準(zhǔn)。這些塊包括一個橫剖面為基本三角形的通道，該通道的直徑比纖維直徑略小。當(dāng)纖維插入成形通道中時，它們通過使彈性接觸表面彈性變形，用力使彈性體表面打開。這就要求作用在纖維上的有效的壓縮力把纖維推入通道。由于這種高嵌入力，經(jīng)常很難識別纖維端面在連接中實際上是否處于接觸狀態(tài)。另外，由于它們被用力置入彈性體對中塊中，所以有可能在壓緊時纖維折斷。
本發(fā)明的連接件要求只纖維固定表面產(chǎn)生很小的延伸或彈性變形，就可達(dá)到纖維準(zhǔn)確對中和夾緊。這種變形使得在平行于纖維軸線的方向沒有外部材料流動并且在夾緊表面周圍的鉸鏈結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生延伸變形。其他先有技術(shù)裝置例如專利第4，435，038號的連接器要求纖維夾緊表面及其周圍結(jié)構(gòu)有特別大的變形會引起纖維嚙合面的所不希望的變形以及在這些面上產(chǎn)生不相等的夾緊力。反過來這還會產(chǎn)生纖維中心線的偏移以及纖維端面的軸向分離。
本發(fā)明的連接件通過腿所提供的由鉸鏈接合的桿結(jié)構(gòu)很輕易地產(chǎn)生足夠大的力，使得通過可塑變形把纖維一起置入夾緊面。一旦被夾緊，連接件就在纖維上保持均勻的壓緊力，產(chǎn)生纖維的高張緊負(fù)載保留以及極佳的熱循環(huán)穩(wěn)定。纖維夾緊力通過儲存在連接件上的腿以及夾緊結(jié)構(gòu)中的彈性能量來保持。其他的先有技術(shù)裝置，例如美國專利第4，435，038的聯(lián)接器在移開連接約束件的力以后就會處于釋放位置并且彈性復(fù)位。這種釋放會引起纖維在放置的通道中微微松開，這種放松能夠?qū)е聹p少拉出力并且在熱循環(huán)期間纖維端面分離。
在本發(fā)明的連接件的纖維對中和連接過程中，在纖維上產(chǎn)生夾緊負(fù)載。由于玻璃有很高的壓縮強(qiáng)度，這些負(fù)載把纖維嵌入在連接件中構(gòu)成纖維通道的三個可塑接觸面中。這些在纖維包層上的夾緊負(fù)載產(chǎn)生適于連接的極佳的張力保留能力以及熱循環(huán)穩(wěn)定性。另外，只要把連接件的腿緊握在一起就很容易和很快地施加了夾緊負(fù)載。其他的先有技術(shù)裝置例如美國專利第4.391.487號的纖維對中裝置需要膠粘劑將纖維粘到纖維對中塊外面的外連接結(jié)構(gòu)上。這些膠粘劑的使用及均勻地固化很困難、費(fèi)時。
本發(fā)明的連接件也設(shè)計成允許纖維端頭的重新打開和釋放。如果在連接過程中有必要重新放置纖維。在連接件腿上的夾緊力能夠被容易地解除，并且在連接件腿上和鉸鏈部件上的彈性記憶會使纖維固定面和夾緊面移開。然后在纖維上的夾緊負(fù)載釋放，纖維重新定位。其他先有技術(shù)如美國專利第4，391，487和第4，435038的連接器是永久性地彎曲或者被膠粘住，不能夠重新打開。
本發(fā)明提供了一個可變形的連接件，該連接件用來連接因加工誤差而具有不同直徑的兩根光導(dǎo)纖維。該元件由可塑材料制成，并且包括限定三個纖維支撐平面的機(jī)構(gòu)，每個上述支承平面與另一個支撐面相交成一個銳角并且限定了一個放置要連接在一起的相貼著的兩個纖維端頭的光導(dǎo)纖維通道。該通道有一個由三個成角度的纖維支撐平面所構(gòu)成的大致三角形的橫載面。一個面被限定在一個相對于其他纖維支撐面移動的支撐結(jié)構(gòu)上，用足夠的力將上述一個支撐面朝著另兩個支撐面拉，使得兩個纖維端頭貼合并且引起所有纖維支撐面繞著靠近端頭的纖維均勻變形，纖維端頭中較大直徑的端頭被均勻地嵌入三個纖維支撐表面之中。嵌入深度比小直徑的纖維嵌入的深度略大。因此，由于加工誤差纖維直徑的變化可以適應(yīng)，并且可使兩個纖維端頭同心對準(zhǔn)并且用足夠的壓緊力把纖維端頭夾緊以便限制纖維端頭分離。除非在纖維上施加一個過分的力，或者不足夠的力都對光導(dǎo)纖維端頭有害的。
在本發(fā)明中，三個纖維支撐表面中的二個是固定在連接件的板型構(gòu)件上的，并且第三個纖維支撐面是固定在第二扳型構(gòu)件上的，該構(gòu)件能繞著一個折褶線移動以便壓緊纖維端頭，進(jìn)入在其他扳型構(gòu)件上的兩個面中。扳型構(gòu)件是腿形的并且纖維支撐表面構(gòu)成對準(zhǔn)通道。
連接件是由一個可變形材料如小薄板做成的整體件構(gòu)成，這些材料可以是金屬或聚合材料，有足夠的彈性強(qiáng)度以便在纖維端頭施加夾緊力。
下面將參照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，附圖中
圖1是一個構(gòu)成連接件的薄板的平面圖;
圖2是一個圖1所示薄板的端視圖;
圖3是一個由圖1所示薄板構(gòu)成的連接件的側(cè)視圖;
圖4是一個由圖1所示的薄板構(gòu)成的一個已完成的連接的端視圖;
圖5是一個圖3所示連接件接近光導(dǎo)纖維前的放大的局部剖視圖;以及圖6是一個按照圖1至圖5所示的連接件所具有的對齊的表面的連接件的第二實施例的放大局部剖面圖，該連接件具有等長的腿，由一個帽將它們推在一起。
本發(fā)明參照圖1至6可以作進(jìn)一步的描述，圖中示出了連接件70，其包括由塑性的，可變形的彈性材料構(gòu)成的薄板72。
圖1表示了一個構(gòu)成連接件70的薄板的實施例。在圖1中，薄板72具有一定的外形。薄板72有一個減少厚度的部分，即是沿著薄板72的長度延伸的槽73。該槽73把薄板72分隔成第一板構(gòu)件或腿74和第二板構(gòu)件或腿75。槽73形成了一條折褶線，薄板72沿該線被折褶起來以形成腿74和75朝著另一個作相對運(yùn)動。第一板構(gòu)件即腿74有一個沿薄板長度延伸的V形槽76，該V形槽由兩個成角度的纖維支撐平面78和79構(gòu)成，見圖5。該V形槽76有兩個端部，在靠近薄板72的端部的兩端是凹槽80和81，它們分別與圓錐形的表面相連接。該V形槽76位于與槽73平行的方向并且比邊82更接近于槽73。
扳形腿75與板形腿74沿著由槽73構(gòu)成的折褶線相互連接。腿74具有一對間隔開的平行凹槽84和85，參見圖5，該凹槽84和85延其長度方向延伸并且在它們之間的表面86限定了一條光導(dǎo)纖維通道的三個纖維支撐表面的第三表面，要連接的光導(dǎo)纖維的端頭固定在該通道中。腿75有一條與折褶線73間隔的邊88，該邊88并沒有間隔開如邊82一樣大的距離以使邊82在邊88上方折褶，這在下面作敘述。邊88由端壁在槽73處被連接到薄板72。翼90和91也在槽73處連接到薄板72上。翼90和91從厚度減少的部分73向外延伸，它們分別靠近腿75的兩個端壁。翼90和91上設(shè)有槽94和95，凹槽94和95與第三纖維支撐表面86對齊，當(dāng)?shù)谝缓偷诙逍屯?4和75被折褶成所述放置纖維通道時，凹槽94和95與凹槽80和81相配合，圓錐表面限定了把纖維端頭導(dǎo)向放置纖維通道的漏斗型纖維導(dǎo)向孔，該放置纖維通道由表面78、79和86限定。當(dāng)連接元件閉合時，漏斗型孔和小頂部沿著表面78、79和86的長度導(dǎo)引纖維端頭進(jìn)入通道并且將它們對準(zhǔn)放置好。
薄板72最好由金屬，如鋁構(gòu)成，由含碳量為0的合金3003的，0.5毫米(0.020英寸)厚的薄板構(gòu)成。材料的硬度可以在布氏硬度(BHN)23至32之間，材料的抗張強(qiáng)度可以在35至115MPa(Mega pascals)(5至17千磅力/平方英吋)。另一種鋁合金是1100，其退火后狀態(tài)為另，H14或H15，抗張強(qiáng)度和硬度在范圍之中。這二種合金材料比光導(dǎo)纖維的玻璃要軟些，光導(dǎo)纖維上的包層在夾緊力作用下可延伸。這種變形是足夠的，以至表面78、79和86要和所接觸的光導(dǎo)纖維一致，并且一根光導(dǎo)纖維應(yīng)該比另一根更粗，表面78，79和86要充分變形，甚至通過兩根纖維中最小的一根的變形，以便把纖維的兩個端頭夾緊。因而，連接件70使光導(dǎo)纖維對準(zhǔn)，在對準(zhǔn)位置，光導(dǎo)纖維端頭的中心部位的90%或90以上表面會對準(zhǔn)。薄板72的材料也是有彈性的，以致當(dāng)側(cè)面部件被折褶起來與其中的一根纖維接觸并夾緊它時，由側(cè)面部件提供的迭余部位和杠桿機(jī)構(gòu)材料不會超過彈性限度。材料的彈性使連接后，腿74和75在光導(dǎo)纖維上保留一個壓縮力，以限制光導(dǎo)纖維被拉出或者限制纖維的中心與其相互對準(zhǔn)的位置的偏移。這種連續(xù)的彈性壓縮也限制了在光導(dǎo)纖維的連接過程中發(fā)生隨溫度的任何變化。當(dāng)光導(dǎo)纖維的連接完成時，這種彈性壓縮力可一直保留著。
光導(dǎo)纖維的端頭留在連接元件中，以使拉出力會超過玻璃纖維的抗張強(qiáng)度。
其他的金屬和金屬合金，或其薄片用來制作薄板72。這種金屬包括銅、錫、鋅、鉛和其合金。為了有一個無污垢的連接件，可采用聚合材料以及適合的材料包括熱成形的聚對苯二甲酸乙酯(PET)材料的薄膜。一種較好的薄膜是聚對苯二甲酸乙酯乙二醇(PETG)薄膜，該薄膜厚度為0.5毫米(0.020英寸)。該材料應(yīng)該有一個彈性的或抗張強(qiáng)度在21至115MPa(3至17千磅力/平方英寸)之間，硬度為布氏硬度13至32之間，提供的連接件適宜于為限制纖維分離而將纖維端頭對準(zhǔn)以及夾緊。
連接件一般有放在放置纖維通道區(qū)域中的凝膠100，該凝膠折射率特性與纖維芯相似，以改進(jìn)連接后的光導(dǎo)纖維傳光的連續(xù)性。
見圖3和圖4所示，薄板72沿著由槽73確定的減小部分折褶，以使腿74和75處于圖5所示的位置，翼90和91也被折褶成平面對著腿74，并且錐形的凹槽80和81，以及凹槽94和95一起構(gòu)成了如圖4所示的孔，纖維端頭能夠通過孔中導(dǎo)入在腿74和75之間的纖維放置通道。纖維端頭被插進(jìn)由表面78、79和86構(gòu)成的通道中。折射率相配的凝膠100放在通道中。然后，腿74和75一起移動，夾緊纖維并且把纖維端頭埋入纖維支撐表面，見圖6。這些都是在腿74的頂邊，是封蓋到腿75的邊88的上方，使兩腿保持在纖維端頭的夾緊位置，使得纖維端頭處于軸向?qū)?zhǔn)的位置的情況下進(jìn)行的。連接件的變形材料允許它重新打開，使得各個纖維端頭分離。
圖6示出了一個連接件，具有一般一樣長度的腿120和121。腿120和121的上端是圓的以限定一個穹形的外邊緣。因此腿120和121的形狀作成可放置一個外部的帽構(gòu)件，該帽構(gòu)件能強(qiáng)迫兩腿相互靠在一起并夾緊纖維端頭。這樣的構(gòu)件可以有在美國專利第4，818，055中公開的一個能配合在連接件中的外形，其中連接件是固定在基座上，對應(yīng)于本發(fā)明的基座41，并且腿120和121能夠通過一個相應(yīng)于本發(fā)明的帽60被用力靠在一起成為纖維對準(zhǔn)的位置。
在腿74或腿120中的V型槽76有表面78和79，它們互相成60°角設(shè)置。元件120和121由上述材料構(gòu)成。
權(quán)利要求
1.一種用于連接因制造誤差而具有不同直徑的光導(dǎo)纖維的兩個鄰近端頭的連接件，上述連接件由可變形的材料構(gòu)成并且包括限定三個纖維支撐面的構(gòu)件，該三個纖維支撐面可布置成每個面都可與另一個面成一銳角，以致限定了一個在它們之間能放置要被連接在一起的兩個鄰近的光導(dǎo)纖維端頭的光導(dǎo)纖維通道，上述通道具有一個三角形的橫剖面，上述連接件具有以一定角度支撐上述一對纖維支撐面的第一構(gòu)件，和支撐上述纖維支撐面的第三支撐面使其向其它纖維支撐面移動，即把上述第三纖維支撐面拉向上述一對纖維支撐面的第二構(gòu)件，其特征是，上述材料是可塑的并且上述第二構(gòu)件提供了充分的力使兩個纖維端頭連接并且使上述每個纖維支撐面繞著上述纖維端頭均勻地變形，直徑較大的上述纖維端頭比直徑較小的纖維端頭嵌入上述三個纖維支撐面的深度要深，以適應(yīng)因加工誤差引起的纖維直徑變化，使兩個上述纖維端頭同心對準(zhǔn)和被夾緊，并以足夠的壓縮力來限制上述纖維端頭被從上述纖維對準(zhǔn)通道拉出，而不足夠的力是對上述光導(dǎo)纖維有害的。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述第一構(gòu)件和上述第二構(gòu)件是整塊材料的一部分，該塊材料在上述一對纖維支撐面和上述第三纖維支撐面之間有一個厚度減少的部分以限定一根折褶線，使得上述第三纖維支撐面朝著上述一對纖維支撐面移動。
3.按照權(quán)利要求2所述的一種連接件，其特征是，上述第一構(gòu)件包括一個第一金屬板件，該件包括由上述厚角減少部分確定的一條邊和與這條邊間隔一定距離的第二條邊，其中上述第二構(gòu)件包括一個第二金屬板形件，該板形件包括由上述厚度減少部分所確定的一條邊以及與上述厚度減少部分間隔一定距離的第二條邊，該間隔距離比上述第一構(gòu)件的第二條邊與厚度減少部分確定的邊間隔的距離要小，上述第一板形件可以在上述第二板形件的第二條邊上方折轉(zhuǎn)褶過去以便使上述第三纖維支撐面相對于上述第一構(gòu)件的上述一對纖維支撐面處于使纖維嵌入以及夾緊的位置。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述三個纖維支撐平面的每個平面都有相對端，并且上述一對纖維支撐面的端面與引導(dǎo)纖維端進(jìn)入上述通道的凹槽相通，以及上述第三纖維支撐面有相對端，與上述相對端靠近的凹槽相通。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述第三纖維支撐面有一個平行于并且沿著每條邊設(shè)置的槽。
6.按照權(quán)利要求3所述的一種連接件，其特征是，上述第二板形件包括與上述第二邊相連接的，并且朝著上述厚度減小部分延伸的端壁。并且上述材料塊包括離開上述厚度減少部分延伸的一對翼，其中每個翼靠近上述第二板形件的一個端壁。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述三個纖維支撐平面的每個平面都有相對端，并且上述一對纖維支撐面的端面與引導(dǎo)纖維端進(jìn)入上述通道的凹槽相通，以及上述第三纖維支撐面包括相對端，上述相對端與靠近上述相對端的凸面相連通，并且上述翼固定在與上述第三纖維支撐面對齊的槽上，當(dāng)上述第一和第二板形件被折褶起來以便構(gòu)成上述放置纖維通道時，上述這些槽與上述凹槽相連通，構(gòu)成漏斗形開口以便導(dǎo)引光導(dǎo)纖維的端頭進(jìn)入上述通道。
8.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述可變形材料是一種彈性強(qiáng)度在35至115MPa之間的鋁合金。
9.按照權(quán)利要求1所述的一種連接件，其特征是，上述可變形材料的抗張強(qiáng)度在21至115MPa之間。
10.按照權(quán)利要求9所述的一種連接件，其特征是，上述可變形的材料是熱成形的聚對苯二甲酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于連接因制造誤差而具有不同直徑的光導(dǎo)纖維的兩個鄰近端頭的連接件，包括限定一個橫剖面是三角形的光導(dǎo)纖維通道的三個纖維支撐面。支撐上述一對纖維支撐面的第一構(gòu)件和支撐上述第三支撐面使其向其他支撐面移動的第二構(gòu)件。上述材料是可塑的并且第二構(gòu)件有充分的力使兩個纖維端頭連接并且使上述每個支撐面繞著上述纖維端頭均勻地變形，大直徑的纖維端頭比小直徑的端頭嵌入上述三個纖維支撐面的深度要深。
文檔編號G02B6/24GK1051795SQ90109098
公開日1991年5月29日 申請日期1990年11月14日 優(yōu)先權(quán)日1989年11月15日
發(fā)明者理查得·A·帕特森 申請人:明尼蘇達(dá)州采礦制造公司