專利名稱：漸縮光學元件與光纖的聯(lián)結的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及光纖照明領域，更具體而言，涉及一種適合于將漸縮的光學元件附接到光纖上的聯(lián)接器。
背景技術：
雖然已公知了一些用于聯(lián)結光纜的方法，但是這樣的方法已被證明不適合用于將漸縮的光學元件，例如morphing聚能器(concentrator)聯(lián)結到光纖上。因此，特別是在非成像光學應用中，存在一種能夠具有成本效率地將光纖聯(lián)結到漸縮的非成像光學元件上的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明描述了一種使用聯(lián)接器將漸縮光學元件聯(lián)結到光纖上的裝置和方法。在優(yōu)選實施例中，本發(fā)明的聯(lián)接器包括用來定位光纖和漸縮非成像光學元件的位于金屬管中的中空硅樹脂插件。皺縮夾緊工具使金屬管和聯(lián)接器產生足夠大的變形，以將光纖和非成像光學元件排列整齊進行固定。硅樹脂插件能夠直接與非成像光學元件接觸，而不損失全內反射。根據(jù)本發(fā)明，硅樹脂插件包括圍繞該部件夾緊的“抓鉤功能部件”。有利地，折射率匹配介質與該部件的相對面接觸，使費涅反射損耗從8％降低到小于1％。
根據(jù)第一方面，本發(fā)明提供了一種用于漸縮光學元件的光纖聯(lián)接器，包括具有內周面、第一開口圓形端、和第二開口圓形端的金屬管；設置在金屬管內周面內并且鄰接金屬管內周面的、折射率小于漸縮光學元件的透明中空插件；該中空插件包括輸入漸縮區(qū)，其沿中心軸線自第一開口圓形端延伸出第一預定距離，該漸縮區(qū)域包括第一組多個抓鉤，其中該第一組多個抓鉤中的每個從金屬管的內周面徑向地延伸，并且該第一組多個抓鉤共同限定出從該第一開口圓形端延伸出的錐體的第一部分，聯(lián)接區(qū)域，從距離第一開口圓形端第一預定距離的地方開始，并且沿中心軸線延伸出第二預定距離，所述聯(lián)接區(qū)域的徑向厚度限定出從第一開口圓形端延伸出的錐體的第二部分，和從距離第一開口圓形端第二預定距離的地方開始并且沿中心軸線延伸至第二開口圓形端的恒定面積區(qū)，所述恒定面積區(qū)包括第二組多個抓鉤，其中第二組多個抓鉤中的每個自該內周面徑向地延伸出第三預定距離。
根據(jù)第二方面，本發(fā)明提供一種用于將漸縮光學元件聯(lián)結到光纖上的方法，包括以下步驟將透明的硅樹脂插件設置在具有第一開口圓形端和第二開口圓形端的金屬管的內周面上；形成所述透明的硅樹脂插件的輸入漸縮區(qū)，所述漸縮區(qū)包括第一組多個抓鉤，其自所述金屬管的內周面徑向地延伸；形成所述透明的硅樹脂插件的聯(lián)接區(qū)域，所述聯(lián)接區(qū)域從距離所述第一開口圓形端第一預定距離的地方起始，并沿所述金屬管的中心軸線延伸第二預定距離；形成所述透明的硅樹脂插件的恒定面積區(qū)，所述恒定面積區(qū)包括第二組多個抓鉤，其自所述金屬管的內周面徑向地延伸；將所述漸縮光學元件插入所述金屬管的所述第一開口圓形端，并且與所述第一組多個抓鉤接觸；將所述光纖插入所述金屬管的所述第二開口圓形端，并且與所述第二組多個抓鉤接觸；并且皺縮夾緊所述金屬管，以便機械地固定漸縮光學元件和光纖。
在研究過下面的本發(fā)明的詳細說明之后，或者在本發(fā)明的實踐學習之后，本發(fā)明的新特征對本領域技術人員來說將會是顯而易見的。然而應該理解為，本發(fā)明的詳細說明和所示出的具體實施例僅是用來例證說明的，因為在發(fā)明的范圍和精神之內各種的改變和變型對本領域技術人員來說將會顯而易見。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個具體說明性實施例的光纖聯(lián)接器。
圖2示出了在根據(jù)本發(fā)明使用之前圖1中的光纖聯(lián)接器的內部結構。
圖3示出在皺縮夾緊(crimping)之前，使用本發(fā)明第一實施例的光纖聯(lián)接器被光學連接到光纖上的漸縮光學元件。
圖4示出了皺縮夾緊后的圖3中的光纖聯(lián)接器。
圖5示出了在皺縮夾緊之前，使用本發(fā)明第二實施例的光纖聯(lián)接器被光學連接到光纖上的漸縮光學元件。
圖6示出了皺縮夾緊后的圖5中的光纖聯(lián)接器。
具體實施例方式
首先參見圖1，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的光纖聯(lián)接器包括一個位于可變形管20內的例如由硅樹脂等材料制成的透明中空的插件10。被用作透明中空的插件的該材料有利地具有比漸縮光學元件更低的折射率，或者更低折射率涂層被設置在中空插件10和漸縮光學元件之間，以防止漏光。在一個特定實施例中，管20由金屬制成，并且具有5.7毫米的外徑和5.2毫米的內徑。
圖2示出了在用作聯(lián)接元件之前的圖1所示光纖聯(lián)接器的內部結構。該透明中空的插件10包括輸入漸縮區(qū)15、聯(lián)接區(qū)16和恒定面積區(qū)(constant area region)17，并且有利地是設置貼靠在金屬管20的內表面上的模制部件。該輸入漸縮區(qū)15由第一組逐漸靠近在一起的抓鉤11來限定。第一組抓鉤11中的每一個從金屬管20的內周面放射狀地延伸，并且共同限定出錐體的第一部分。有利地，該錐體的錐度與漸縮光學元件的錐度相匹配。
該輸出恒定面積區(qū)17由相互等距離隔開的第二組抓鉤12限定出。第二組抓鉤12中的每一個自內周面放射狀地延伸預定距離。有利地，該預定距離與光纖的直徑相匹配。
有利地，這些抓鉤區(qū)域提供皺縮夾緊區(qū)域，如下所述，其允許利用標準皺縮夾緊工具，如由Paladin制造的CrimpALL系列的皺縮夾緊工具。
下面參見圖3，圖中示出了一種光纖聯(lián)接器，在進行皺縮夾緊操作之前，包括金屬管20和透明的中空插件10。如上所述，該透明的中空插件包括具有第一組抓鉤11的漸縮區(qū)15、聯(lián)接區(qū)和具有第二組抓鉤12的恒定面積區(qū)17。漸縮光學元件40在本發(fā)明的聯(lián)接器內緊靠著光纜50進行設置。該漸縮光學元件40被插入輸入漸縮區(qū)15中，且光纜50通過聯(lián)接器的相對端被插入恒定面積區(qū)17中。漸縮光學元件40和光纜50都伸入聯(lián)接區(qū)域16中，在那里透明中空的插件的材料具有足夠大的撓度以容納漸縮光學元件40的一部分。折射率匹配介質60被設置在漸縮光學元件40和光纖50的接合面之間。
在一個優(yōu)選實施例中，折射率匹配介質是微密封的硅樹脂60，其在制造時被注入聯(lián)接器的中心，并且在使用前不會固化或者變干。在與相對的光學器件表面接觸后，密封劑破裂，并且折射率匹配介質與光學器件相接觸。在該優(yōu)選實施例中，折射率匹配介質60被插入漸縮光學元件40表面和光纖50的相應面之間的光學界面處。
在另一個實施例中，折射率匹配介質是一種硅樹脂薄膜，其為透明的中空插件10的一部分。在皺縮夾緊后，足夠大的能量被傳遞給薄膜以允許它充分流動從而提供聯(lián)接介質。
下面參見圖4，圖中示出了進行皺縮夾緊操作之后的本發(fā)明的聯(lián)接器。在漸縮光學元件40和光纜50插入聯(lián)接器中后，通過在第一皺縮夾緊區(qū)31和第二皺縮夾緊區(qū)32處使金屬管20和聯(lián)接器10皺縮夾緊，而將它們機械地固定。
圖5示出了本發(fā)明的第二實施例，其中微密封的硅樹脂61被嵌入或者注入到透明中空插件的聯(lián)接區(qū)16中。如圖6所示，在皺縮夾緊過程中，一些微囊破裂并且釋放出折射率匹配的硅樹脂60。該折射率匹配硅樹脂60與漸縮光學元件40和光纖50的相對面光學連接。
使用本發(fā)明的聯(lián)接器，采用以下步驟，將漸縮光學元件與光纖聯(lián)接在一起。首先，將漸縮光學元件40插入聯(lián)接器的第一開口圓形端，并且與第一組抓鉤11相接觸。其次，將光纖50插入聯(lián)接器的第二開口圓形端，并且與第二組抓鉤12相接觸。最后，皺縮夾緊聯(lián)接器和外部的金屬管20，以便機械地固定漸縮光學元件40和光纖50。
其它可選實施例在不偏離本發(fā)明的精神或者范圍的條件下可設計出其它可選的實施例。
權利要求
1.一種用于聯(lián)結漸縮光學元件的光纖聯(lián)接器，所述聯(lián)接器包括a)具有內周面、第一開口圓形端、第二開口圓形端和中心軸線的金屬管(20)；和b)設置在所述金屬管的內周面內的透明中空插件(10)，所述中空插件包括i)沿所述中心軸線自所述第一開口圓形端延伸出第一預定距離的輸入漸縮區(qū)(15)，所述漸縮區(qū)包括第一組多個抓鉤(11)，所述第一組多個抓鉤中的每個自所述金屬管的所述內周面徑向地延伸，并且所述第一組多個抓鉤共同限定出從所述第一開口圓形端延伸出的錐體的第一部分，ii)從距離第一開口圓形端所述第一預定距離的地方開始，并且沿所述中心軸線延伸出第二預定距離的聯(lián)接區(qū)域(16)，所述聯(lián)接區(qū)域的徑向厚度限定出從所述第一開口圓形端延伸出的所述錐體的第二部分，和iii)沿所述軸線延伸至所述第二開口圓形端的恒定面積區(qū)(17)，所述恒定面積區(qū)包括第二組多個抓鉤(12)，其中第二組多個抓鉤中的每個自所述內周面徑向地延伸出第三預定距離。
2.結合有被插入所述第一開口圓形端中的漸縮光學元件和被插入所述第二開口圓形端中的光纖的根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)接器，其中所述金屬管變形，以便將漸縮光學元件和光纖對正進行固定。
3.根據(jù)權利要求2所述的組合件，進一步包括折射率匹配介質(60)，其與所述漸縮光學元件和所述光纖的相對面光學連通。
4.根據(jù)權利要求3所述的組合件，其中所述折射率匹配介質是微囊密封的硅樹脂。
5.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)接器，其中所述金屬管具有大約5.7毫米的外徑和大約5.2毫米的內徑。
6.根據(jù)權利要求1所述的聯(lián)接器，其中所述透明中空插件包括硅樹脂。
7.一種聯(lián)結漸縮光學元件(40)和光纖(50)的方法，包括以下步驟a)將具有比所述漸縮光學元件更低折射率的透明中空插件(10)設置在具有第一開口圓形端和第二開口圓形端的可變形管(20)的內周面內，所述透明中空插件具有i)包括從所述可變形管的內周面徑向地延伸出的第一組多個抓鉤(11)的輸入漸縮區(qū)(15)，ii)從距離所述第一開口圓形端第一預定距離的地方起始，并且沿所述可變形管的中心軸線延伸出第二預定距離的聯(lián)接區(qū)域(16)，以及iii)包括從所述可變形管的內周面徑向地延伸的第二組多個抓鉤(12)的恒定面積區(qū)(17)；b)將所述漸縮光學元件插入所述可變形管的所述第一開口圓形端，并且與所述第一組多個抓鉤相接觸；c)將所述光纖插入所述可變形管的所述第二開口圓形端，并且與所述第二組多個抓鉤相接觸；以及d)在所述第一組和第二組多個抓鉤處皺縮夾緊所述可變形管，以便機械地固定該漸縮光學元件和光纖。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，進一步包括以下步驟a)在所述漸縮光學元件的表面和所述光纖的相應表面之間設置折射率匹配介質(60)。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，其中皺縮夾緊所述可變形管的步驟進一步包括a)在第一皺縮夾緊區(qū)鄰近所述第一組多個抓鉤的地方皺縮夾緊所述可變形管，從而機械地固定所述漸縮光學元件；以及b)在第二皺縮夾緊區(qū)鄰近所述第二組多個抓鉤的地方皺縮夾緊所述可變形管，從而機械地固定所述光纖。
10.根據(jù)權利要求6所述的方法，其中可變形管是金屬管并且該透明中空的插件是模制的硅樹脂部件，并且所述設置步驟包括a)將模制部件插入并與金屬管的內周面相接觸。
11.一種用于聯(lián)結漸縮光學輸入裝置和光纖輸出裝置的光纖聯(lián)接器，所述聯(lián)接器包括a)可變形管；和b)設置在所述管之內并且鄰接所述管的內表面的中空硅樹脂插件，所述硅樹脂插件包括i)具有徑向地向內延伸的第一組抓鉤的漸縮輸入區(qū)，并且漸縮光輸入裝置延伸到該區(qū)域內，ii)具有徑向地向內延伸的第二組抓鉤的恒定半徑輸出區(qū)，并且光纖輸出裝置延伸到該區(qū)域內，和iii)在所述漸縮輸入裝置和所述恒定半徑輸出區(qū)域之間的聯(lián)接區(qū)域，并且在該區(qū)域內漸縮光學輸入裝置和光纖輸出裝置的相對表面將聯(lián)接在一起。
12.根據(jù)權利要求11所述的光纖聯(lián)接器，其中硅樹脂插件的漸縮輸入區(qū)的錐度與漸縮光學輸入裝置的錐度相匹配。
13.根據(jù)權利要求12所述的光纖聯(lián)接器，其中所述第一組抓鉤朝向所述聯(lián)接區(qū)域逐漸地靠近在一起。
14.根據(jù)權利要求13所述的光纖聯(lián)接器，其中所述第二組抓鉤在所述恒定半徑輸出區(qū)域中彼此等間距。
15.根據(jù)權利要求11所述的光纖聯(lián)接器，其中所述可變形管是金屬的，并且所述中空硅樹脂插件是插入并且鄰接所述金屬管內表面的模制部件。
全文摘要
一種光纖聯(lián)接器包括金屬管(20)和透明的中空硅樹脂插件(10)，所述插件具有包括第一組抓鉤(11)的漸縮區(qū)(15)和具有第二組抓鉤(12)的恒定面積區(qū)(17)。當通過使用標準的皺縮夾緊工具，對金屬管和硅樹脂插件在接近第一組和第二組抓鉤的區(qū)域中進行皺縮夾緊，而使?jié)u縮光學元件和光纖被機械地固定時，漸縮光學元件(40)被聯(lián)結到光纖(50)上。
文檔編號G02B6/38GK1756978SQ200480005864
公開日2006年4月5日 申請日期2004年1月9日 優(yōu)先權日2003年1月14日
發(fā)明者R·J·薩科曼諾 申請人:霍尼韋爾國際公司