[发明专利]光纤连接器

说明书

本发明涉及用于形成光学器件之间连接的设备，更具体地涉及接通光纤的连接器。

光纤连接器是基本上任何光纤通信系统的一个基本组成部分。例如，这种连接器可用于将分段光纤连接成较长长度；将光纤连到诸如辐射源探测器和中继器之类的有源器件；或将光纤连到诸如开关和衰减器之类的无源器件。一个光纤连接器的主要功能是维护两根光纤端使一根(光)纤芯轴向地与另一纤芯对齐；从而将来自一根光纤的光全部耦合到另一光纤。这是一项特别复杂的任务，因为光纤的载光区(纤芯)是相当小的。在单模光纤中，纤芯直径约为8微米，而1μm＝10^-3mm。光纤连接器的另一功能是提供机械稳定性和保护处于工作环境中的连接。在耦连的两根光纤中获得低的插入损耗通常是随光纤端部对齐，端间间隙宽和一或两端的光学表面状态的情况而变。稳定性和连接的保护通常是随连接器设计(例如，不同的热膨胀和机械运动效应的最小化)而变。一个光纤连接器一般包括带有沿其中心轴线安装的玻璃或塑料纤维的小圆筒。该圆筒通称为套管或插头。

在一对光纤间的连接中，一对套管被端对端地对接在一起，而光则沿其公共的中心轴线从一端传至另一端。在该传统的光连接中，为最大限度降低由于连接引起的光损耗(插入损耗)，使玻璃纤维芯体精确对齐是极其理想的；但这只能作为一种可能的期望，当前还不可能实现完美的连接。制造公差可能接近“零”，但实际考虑到成本以及允许稍微不对准这一事实，故我们认为这种完美可能是不必需的。

U.S.专利4,793,683中示出一种光纤连接器的流行设计，其基本组成部分包括一个精密模制成的塑料锥形插头，其内有一对中的光纤；一个围绕该插头圆角部分设置的压缩弹簧和一个围绕插头和弹簧的固位卡圈。该卡圈包括有外螺纹，使其能经由一个具有形状最好描述为“双锥形”精密模制定位套筒的定位器与另一连接器耦连。该设计现已为U.S专利4,934,785中所示连接器所取代，后者包括圆筒形插头，固定该插头的底座，一个压缩弹簧，和一个围绕插头和弹簧的帽。在这一设计方案中，只有筒形插头必需为高精度的并一般由陶瓷材料制成。当两个这样的插头连在一起时，使用一种定位套筒，该套筒包括由金属、陶瓷或甚至塑料制成的一可拆(split)薄壁圆筒。该定位套筒不必做成象上述的双锥形定位套筒那样精密。

尽管上述连接器满意地做成了，但仍需作进一步改进。例如，由于将光纤选作为电视、数据和电话通信的传输媒体(多媒体)日益为人们所接受，故已形成要提供较高密度互连接装置的需求。所有上述的单工光连接器的结构方式，使得在插入插座或耦合装置和从其拨出期间必需用手抓住两端，因此，限制了将它们大量地叠加在一起的能力。已知的双工光连接器，诸如U.S专利4,787,706中所示那种，在拔离插座或耦合器件期间也要求手接触其外壳的相对两侧，这使得高密度光纤互连矩阵不可能实现。此外，人们始终希望在降低成本的同时提供一种仍使消费者能满意的连接器。人们怀着这种心愿参考了电连接器技术，也许最常用和合乎要求的连接器是通常在塞绳电话产品中所用的称为RJ11型插头/插口。这些连接器已获得广泛认可，因为它们价廉，它们工作可靠以及它们的操作易于为消费者所理解。然而，由于与光互连(特别在单模纤维间)相关的高精度和低插入损耗的要求，RJ11结构已不能合格地用作光连接器。U.S专利3,761,869和3,954,320中示出了这类电连接器的实例。

由于认识到由两个极小的光纤芯体的定位造成的工程复杂性，人们仍希望提供较小较便宜和更便于消费者操作的连接器。这类连接器在商业上有重大价值。

本发明的连接器包括有一轴向通道的纤维固定构件，用于固定终止于该构件端面中的光纤的一个端部。该纤维固定构件被定位于外壳内，而外壳包括接纳光纤的第一开口和使构件端面能贯穿那里伸出的第二开口。该外壳还包括位于其一侧面上用于将外壳固定到相关插座的一弹簧锁。该锁在通常垂直于纤维固定构件的轴向通道的方向上上下移动。