[发明专利]光纤连接器和光纤接合器

说明书

本发明涉及一种在光波通讯系统中进行连接或交换操作时能精确耦合多股光纤的光纤连结器和接合器。本发明还涉及一种制造这种连接器和接合器的方法。连接器用来使光纤活动连接，而接合器使光纤永久接合。

图1A和1B示出一种常规结构的多股光纤连结器套管的构思，在连接一排包层多股带状光纤时，它使用了两个导纤。图1A是这种常规结构的俯视图，图1B是从图1A中X₃-X₃箭头所示侧面着入的侧视图。

在图1A和1B中，标号10表示一排包层多股光纤，11表示一根单股的裸光纤，21是连接器的套管，22是导针，23是导针插孔，套管21上的导针22插入导针插孔23内。

多股光纤连结器的套管21整个都是由塑料模压制成的，其特点是定位精度为3～4μm（微米）或更低，这通过使用尺寸精确的模具和适当的模压技术就能实现。图1A和1B所示的连接套管假设所连接的每排包层光纤都有5股光纤11，直线排列，间距为0.3mm（毫米）。两导针的间距为3.6mm，每个导针的直径为0.7mm。

按以下方法制做即可实现多股光纤11的同时连接，将两导针22插入一个连接器套管上形成的两个导针插孔23内;然后插入与该套管对准孔位的另一套管的两个相应的孔内;按这种方式配对的两套管21用一个适合的装置（如压住各套管后部的夹子）将它们牢固地固定在一起;最后将该组件安装在一个圆柱形外壳内。

这种多股光纤连结器套管21是用型模模压法制成的，其操作程序如下：将各外径比一根单股光纤11的外径稍大的多个插针和为插入导针而制做插孔23用的两个插棒放在模具中的定位组件上;将成形用的树脂在该模具中被模压，直到它凝固为止插件一直是竖立着的;然后拔出插针和插棒，于是光纤的导孔和导针插孔就留在定位组件中。成形用的树脂可以是环氧树脂，它能在低压下成形。

由于全部采用塑料模压法制造。因此先有技术的多股光纤连结器存在如下问题：

（1）在塑料模压过程中，由于材料的改变或模压压力和温度条件的变化，树脂收缩率的变化是不可避免的，因此产品不可能实现符合成形物品的间距和定位精度保持在1μm或以下的要求;

（2）引导光纤用的长而不变形的孔用直径为0.125mm那样小的插针来制做是困难的，由于在制做较长的孔（≥4～5mm）时遇到的困难太大，所以能制造的光纤导孔的长度范围是1～2mm。这也就是说，因为所用的模压压力或插针的位置相对于定位组件有所偏离，因此插针会变形，制出了变形的光纤导孔，这就导致由于光纤弯曲而增大连接损耗;

（3）塑料材料不具有高的尺寸稳定性，并且很难保证：在模塑期间，作为吸湿的结果或面临100℃（即从-30℃～+70℃）温度变化的情况下发生的尺寸变化不超过1μm。

（4）连接器套管的对准连接是通过将导针插入两套管的相应导针插孔实现的。然而由树脂模压形成的导针插孔易于磨损或损坏或是当金属导针插入这两插孔时被变形。因此不可能精确地保持住亚微米级的尺寸，并且在实现光纤高精度的连接中还会遇到更大的困难。

（5）树脂的热膨胀比制造光纤的石英大得多，这就增加了由于湿度变化而增大内部损耗的机会。

（6）由于用树脂模压制出的套管有下垂的边缘，这就难以达到亚微米级的精确测量，因此这样制出的连接器套管的尺寸测量和鉴定是很难进行的。

为使上述型式的多股光纤连结器实现光纤高精度连接，导针插孔23与导针22间的空隙要尽量小，在实际的连接操作中，必须使用给出不大于1μm空隙的导针。但是如果图2A所示的在一个套管21上两导针插孔23之间的间距P₁与另一套管上两导针插孔的间距P₂大，例如大4μm，两套管的端表面就不会彼此完全接触，在两套管之间有间隙g，如图2B所示。形成的间隙g的大小可能由于随着在连接两套管时施加压力的增大而减少，但是如果施加的压力过大，则造成套管或导针自身的断裂。

图3是一个多股光纤硅片排连接器31的剖面图，这种连接器通常用来作为光纤连接部件。两个硅片导向排32的表面都被蚀刻，它们彼此层迭成一个导槽，其中夹有已对准表面的光纤11。具有连接导槽的硅导向板33装配在每个硅片导向排32的另一面上，该组件由一个夹板（图中未画出）固定，以保证光纤的连接。

上述光纤的硅片排连接器有如下问题：