專利名稱：塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形的制作方法
一種簡便的光纜入戶塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，用于單芯塑料光纖端與用戶終端連接以及與光源、光探測器等有源器件和耦合器、開關(guān)、波分復(fù)用器、衰減器等無源器件的連接。
目前，在該技術(shù)領(lǐng)域已公開各種各樣的連接器，統(tǒng)分為兩大類，即石英光纖連接器和塑料光纖連接器。前者用于石英光纖的連接。由于石英光纖的纖芯很細，約9微米，為保證其在連接過程中的對中性、熱穩(wěn)定性和運動穩(wěn)定性，對連接器的材質(zhì)和加工精度要求很高，成本相應(yīng)也很高，使用時操作復(fù)雜，一般需專業(yè)人員使用專用工具實施。問題的另一方面是纖芯大于0.3毫米的塑料光纖，盡管通帶寬度較窄，傳輸損耗較大，但在目前和未來可預(yù)見的一段時間內(nèi)足以滿足大多數(shù)通信的要求，尤其是短程通信。若其對接過程中使用上述連接器既不經(jīng)濟也不方便，因此人們開發(fā)了另一類塑料光纖連接器。中國專利局公開了CN1221117A“用于塑料光纖的連接器”。該連接器包括一外套，其上有一個將連接器緊固到適配器上的外部碰鎖；該連接器還包括一個夾持光纜的結(jié)構(gòu)，它安裝到光纜的護套上，以使塑料光纖不用防護環(huán)便能連接到一個相應(yīng)光學(xué)器件上。該夾持光纜的結(jié)構(gòu)包括一導(dǎo)管，該導(dǎo)管由金屬制成并被壓入或鋃嵌模壓到一個塑料外套的后端，另一種光纜夾持結(jié)構(gòu)包括一個延伸器蓋，一個彈簧和一根導(dǎo)管。這種連接器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，使用時需要專業(yè)人員將光纖端連接部分用環(huán)氧樹脂膠固化并進行拋光處理，操作復(fù)雜，而且通用性差。
本發(fā)明的目的是提供一種新型的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的制做方法，彌補了上述發(fā)明的不足，其特點是1．塑料光纖的端部具有倒錐透鏡形，既可鎖定光纖又可增加受光面積，光學(xué)性能好，工作更可靠；2．結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)，因而顯著地降低成本；3．塑料光纖端無需用環(huán)氧樹脂膠固化和拋光處理，只需使用一套簡單的加熱工具熱定型即可，使用更為方便；4．可與標準的FC型或SC型光纖連接器配接或轉(zhuǎn)接，通用性強。
本發(fā)明所涉及的塑料光纖連接器的主要構(gòu)成包括芯柱[11]、錐形螺帽[12]、緩沖套[13]、連接帽[14]和適配器[15]。其中芯柱[11]內(nèi)有一沿軸線的通孔，可插入塑料光纖，通孔的端部加工成倒錐狀；芯柱[11]的外表面的該端為圓柱狀，中部有凸肩和外螺紋，另一端有錐形外表面，上面有溝槽并可插入光纖的護套內(nèi)。具有中空錐形內(nèi)表面和圓柱內(nèi)螺紋的錐形螺帽[12]與芯柱[11]上的螺紋旋緊后借助上述溝槽將光纖護套與芯柱[11]]緊固，而護套夾緊于芯柱[11]錐形外表面和錐形螺帽[12]的錐形內(nèi)表面之間。錐形螺帽[12]外側(cè)套裝有連接帽[14]且靠芯柱[11]外側(cè)面上的凸肩限位。連接帽[14]可借助內(nèi)螺紋旋緊在適配器[15]上。適配器[15]是帶有圓柱外螺紋和法蘭盤的過渡件，用于將兩個裝有本連接器的塑料光纖或其它光器件連接起來。為防止光纖因彎折而斷裂，在錐形螺帽[12]外側(cè)套裝緩沖套[13]。使用該連接器連接塑料光纖時需將塑料光纖端頭制做成倒錐透鏡形。倒錐透鏡形塑料光纖端成形制做工具的主要構(gòu)成包括電熱器[21]、外螺紋套筒[22]、支架[23]、調(diào)節(jié)螺母[24]、模具[25]和緊固螺釘[26]。其中電熱器[21]可用100W左右的普通電烙鐵改制，只需將其烙鐵頭部分加工成平頂直圓柱狀。模具[25]由兩塊長方體扣合在一起組成，扣合面中部有一與塑料光纖直徑相應(yīng)的通孔[27]。支架[23]將調(diào)節(jié)螺母[24]與模具[25]連成一體。電熱器[21]插入外螺紋套筒[22]內(nèi)，圓周徑向可用緊固螺釘[26]鎖定，然后旋入調(diào)節(jié)螺母[24]中。具體操作方法如下取下適配器[15]，松動錐形螺帽[12]，將塑料光纖穿過緩沖套[13]、錐形螺帽[12]和芯柱[11]的通孔，探出適當長度并夾在上述制做工具中的模具[25]的通孔「27]中，亦探出適當長度。然后旋轉(zhuǎn)電熱器[21]，借助外螺紋套筒[22]和調(diào)節(jié)螺母[24]調(diào)節(jié)電熱器[21]的加熱端面和塑料光纖端面間的距離(亦可用緊固螺釘[26]鎖定)，接通電源，塑料光纖端部被加熱至190～200℃時軟化；切斷電源，自然冷卻至室溫；將塑料光纖從模具[25]中取出，可看到其端部自然形成倒錐狀和透鏡式端面，再將光纖拉回至芯柱「11]通孔端部的錐孔中，于是錐形頭起止退作用，透鏡式端面起聚光作用，旋緊錐形螺帽[12]，推上緩沖套[13]，再借助連接帽[14]與適配器[15]緊固。


圖1塑料光纖連接器的結(jié)構(gòu)示意2塑料光纖倒錐透鏡形端頭成形工具結(jié)構(gòu)示意3倒錐透鏡形塑料光纖端成形工具的模具結(jié)構(gòu)示意4倒錐透鏡形塑料光纖端加熱示意5倒錐透鏡形塑料光纖端示意6帶有倒錐透鏡形塑料光纖端的塑料光纖連接器結(jié)構(gòu)示意7塑料光纖連接器的碰鎖式結(jié)構(gòu)示意圖下面給出本發(fā)明的最佳實施例。
本發(fā)明所涉及的塑料光纖連接器如圖1所示，它包括芯柱[11]、錐形螺帽[12]、緩沖套[13]、連接帽[14]和適配器[15]。芯柱[11]內(nèi)有一軸向通孔，孔徑以可插入塑料光纖為宜，通孔頭部擴為錐形，芯柱[11]該端外表面為圓柱狀，中部有凸肩和外螺紋，另一端為錐形，上面開有溝槽。錐形螺帽[12]中空，上部具有錐形內(nèi)表面，下部為圓柱內(nèi)螺紋，套裝在芯柱[11]外，與芯柱[11]上外螺紋旋緊后其內(nèi)錐面借助芯柱[11]外錐面上的溝槽可將光纖和護套牢牢緊固在芯柱[11]的外錐面上。適配器[15]是帶有圓柱外螺紋和法蘭盤的過渡件，其外螺紋與連接帽[14]對接，適配器[15]的法蘭盤用于固定于儀器殼體上，軸線通孔允許芯柱[11]上的圓柱體插入。使用該連接器連接塑料光纖時需將插入塑料光纖連接器內(nèi)的塑料光纖端頭制成倒錐透鏡狀，為此所使用的塑料光纖端頭成形工具如圖2所示，其主要構(gòu)成包括電熱器[21]、外螺紋套筒[22]、支架[23]、調(diào)節(jié)螺母[24]、模具[25]和緊固螺釘[26]。其中電熱器[21]可用100W左右的普通電烙鐵改制，只需將其烙鐵頭部分加工成平頂直圓柱狀。如圖3所示模具[25]由兩塊長方體扣合在一起組成，扣合面中部加工出一個與塑料光纖直徑相應(yīng)的通孔[27]。該通孔由一段圓柱面和一段圓錐面組合而成，其中圓柱面直徑與塑料光纖直徑相同，錐面的半錐角為5°～75°。支架[23]將調(diào)節(jié)螺母[24]與模具[25]連成一體。電熱器[21]插入外螺紋套筒[22]內(nèi)，圓周徑向可用緊固螺釘[26]鎖定并旋入調(diào)節(jié)螺母[24]中，亦可用緊固螺釘[26]鎖定。倒錐透鏡形塑料光纖端頭的成形方法如下先取下塑料光纖連接器的適配器[15]，松動錐形螺帽[12]，將塑料光纖穿過緩沖套[13]、錐形螺帽[12]和芯柱[11]的通孔，探出適當長度并夾在上述制做工具中的模具[25]的通孔[27]中，亦探出適當長度，見圖4所示。為形成圖5所示的倒錐透鏡形塑料光纖端頭的形狀和尺寸，其探出長度，即塑料光纖端面高出模具[25]端面的長度為Δx≈R2-r22r2·L]]>(其中R為倒錐透鏡形塑料光纖端成形后的塑料光纖錐體部分大端半徑，r為塑料光纖半徑，L為倒錐透鏡形塑料光纖端成形后的塑料光纖錐體部分高度。)，然后借助外螺紋套筒[22]和調(diào)節(jié)螺母[24]調(diào)整電熱器[21]的加熱端面與模具[25]端面間的距離D(此值過大，塑料光纖端難以熔融，過小，易燒焦塑料光纖端部)。距離D調(diào)整適當后，用調(diào)節(jié)螺母[24]上的緊固螺釘[26]鎖定。將整個成形工具置于鉛垂狀態(tài)，模具[25]在下方，電熱器[21]在上方。通電加熱，數(shù)分鐘后塑料光纖端面軟化、形變，不斷向模具[25]的通孔[27]中收縮；切斷電源，自然冷卻，其端部便形成倒錐透鏡狀端頭。如果塑料光纖端面切割平整、潔凈，則可在顯微鏡下看到一個非常光滑的球面。如果上述R、L較大，除需模具[25]的通孔尺寸設(shè)計合理外，加熱過程也需分兩次或多次進行。圖6為插有塑料光纖的塑料光纖連接器結(jié)構(gòu)示意圖。圖中塑料光纖[30]的端部[31]已用專用模具[25]定型為倒錐透鏡狀并被拉入芯柱[11]端部的倒錐形孔中。本發(fā)明可用工程塑料注塑而成，也可采用其它合成金屬或非金屬材料制做，成本低廉。使用過程中無需專業(yè)人員介入，操作方便。連接器的相關(guān)尺寸，如芯柱[11]上的圓柱體和適配器[15]通孔及接頭螺紋可按FC型、SC型、ST型等標準光纖連接器設(shè)計，使之更具有通用性、互換性。連接帽[14]與適配器[15]間的螺紋連接方式也可制做成碰鎖式，如圖7所示。圖中適配器[15]法蘭盤兩側(cè)圓柱體上的外螺紋各改制成一圈周向鋸齒狀凸臺，取消連接帽[14]上的內(nèi)螺紋而在其外圓周上加工出若干個勾狀爪，連接帽[14]內(nèi)與芯柱[11]的凸肩之間加裝彈簧[10]。當將連接帽[14]和適配器[15]壓裝在一起時，連接帽[14]上的勾狀爪借助自身的彈性變形越過適配器[15]圓柱體外側(cè)的鋸齒狀凸臺而鉤牢緊固。
本發(fā)明用于入戶塑料光纖與標準石英通信光纖的轉(zhuǎn)接、塑料光纖之間及塑料光纖與其它光纖有源與無源器件之間的連接。該連接器要求將塑料光纖端頭制做成倒錐透鏡形，進而增加了連接的可靠性和信號傳輸?shù)男?。本發(fā)明中的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形塑料光纖端的制做方法簡單，使用方便，連接效果好，通用性強。
權(quán)利要求
1．一種塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于塑料光纖連接器包括芯柱[11]、錐形螺帽[12]、緩沖套[13]、連接帽[14]和適配器[15]；其中中空的錐形螺帽[12]借助內(nèi)螺紋旋緊在芯柱[11]上，連接帽[14]套過錐形螺帽[12]并被芯柱[11]外表面上的凸肩限位，緩沖套[13]又套在錐形螺帽[12]的外面，適配器[15]通過外螺紋旋緊在連接帽[14]內(nèi)；使用時需用倒錐透鏡形光纖端成形工具將插入塑料光纖連接器內(nèi)的光纖端頭制做成倒錐透鏡形。
2．如權(quán)利要求1所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于倒錐透鏡形光纖端的成形工具包括電熱器[21]、外螺紋套筒[22]、支架[23]、調(diào)節(jié)螺母[24]、模具[25]、緊固螺釘[26]；其中模具[25]由兩塊長方體扣合在一起組成，扣合面中部有一通孔[27]，支架[23]將調(diào)節(jié)螺母[24]與模具[25]連成一體，電熱器[21]插入外螺紋套筒[22]內(nèi)，圓周徑向可用緊固螺釘[26]鎖定，然后旋入調(diào)節(jié)螺母[24]中，也用緊固螺釘[26]鎖定。
3．如權(quán)利要求1、2所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于倒錐透鏡形光纖端的成形方法是將穿過緩沖套[13]、錐形螺帽[12]和芯柱[11]通孔的塑料光纖探出適當長度并夾在權(quán)利要求2所述的成形工具中的模具[25]的通孔[27]中，亦探出適當長度，其探出長度，即塑料光纖端面高出模具[25]端面的長度為Δx≈R2-r22r2·L]]>然后借助外螺紋套筒[22]和調(diào)節(jié)螺母[24]調(diào)整電熱器[21]的加熱端面與模具[25]端面間的距離，調(diào)整適當后用調(diào)節(jié)螺母[24]上的緊固螺釘[26]鎖定，將整個成形工具置于鉛垂狀態(tài)，模具[25]在下方，電熱器[21]在上方，通電加熱，數(shù)分鐘后塑料光纖端面軟化、形變，不斷向模具[25]的通孔[27]中收縮；切斷電源，自然冷卻，其端部便形成倒錐透鏡形端頭。
4．如權(quán)利要求1所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于芯柱[11]有一沿軸線的通孔，允許塑料光纖穿過，通孔端部擴成倒錐狀；芯柱[11]的外表面的一端為圓柱狀，中間有凸肩和螺紋，另一端為錐形，上面有溝槽，可插入塑料光纖和護套之間。
5．如權(quán)利要求1所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于錐形螺帽[12]為中空體，內(nèi)腔上面為錐形，下面有內(nèi)螺紋；當內(nèi)螺紋旋緊于芯柱[11]的外螺紋上時，上面的內(nèi)錐面會將光纖和護套緊緊地壓在芯柱[11]的帶有溝槽的錐形的內(nèi)、外表面上，以鎖定塑料光纖及其護套。
6．如權(quán)利要求1、2所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于倒錐透鏡形光纖端的制做工具的模具[25]上的通孔[27]由圓柱面和錐面構(gòu)成，其中圓柱面直徑與塑料光纖直徑相同，錐面半錐角為5°～75°。
7．如權(quán)利要求1所述的塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形，其特征在于連接帽[14]與適配器[15]間的螺紋連接也可制做成碰鎖式，即適配器[15]上的外螺紋改制成鋸齒狀凸臺，取消連接帽[14]上的內(nèi)螺紋并在外圓周上加工出若干個勾狀爪，在連接帽[14]內(nèi)與芯柱[11]凸肩之間加裝彈簧[10]。
全文摘要
一種塑料光纖連接器及倒錐透鏡形光纖端的成形是在塑料光纖之間及塑料光纖與光器件連接時使用。該連接器要求將塑料光纖端頭制做成倒錐透鏡形，進而增加連接的可靠性和信號傳輸?shù)男省Ｋ芰瞎饫w連接器由芯柱、錐形螺帽、緩沖套、連接帽和適配器組成；制做塑料倒錐透鏡形光纖端所用的成形工具由電熱器、外螺紋套筒、支架、調(diào)節(jié)螺母、模具等組成。其制做方法簡單，使用方便，連接效果好。
文檔編號G02B6/36GK1317705SQ01118919
公開日2001年10月17日 申請日期2001年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2001年5月18日
發(fā)明者苑立波 申請人:哈爾濱工程大學(xué)