擴束光纖連接器和光纜組件及制造方法
【專利說明】
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請于2014年7月22日作為PCT國際專利申請遞交并且要求于2013年7月22日遞 交的序列號為US61/857020的美國專利申請和于2013年7月22日遞交的序列號為US61/ 857015的美國專利申請的優先權，所述美國專利申請的公開內容通過引用整體包含在本文 中。
技術領域
[0003] 本公開大體上涉及光纖通信系統。更具體地，本公開涉及光纖連接器、光纖連接器 和光纜組件及制造方法。
【背景技術】
[0004] 由于服務提供者愿意為客戶提供高帶寬的通信容量(例如數據和音頻），因此光纖 通信系統在某種程度上正變得越來越普遍。光纖通信系統采用光纜網絡在相當長的距離上 傳輸大容量的數據和音頻信號。光纖連接器是大多數光纖通信系統的重要部分。光纖連接 器允許兩個光纖快速地光學地連接和斷開。
[0005] 典型的光纖連接器包括支撐在連接器殼體前端的插芯組件。所述插芯組件包括插 芯和安裝在插芯后端的轂。彈簧用來將插芯組件相對于連接器殼體向前方偏壓。插芯用來 支撐至少一個光纖的端部(在多纖插芯的情況下，多個光纖的端部被支撐）。插芯具有光纖 的拋光端所位于的前端面。當兩個光纖連接器互連時，它們各自插芯的前端面相互抵靠并 且插芯通過它們各自的彈簧負載被壓在一起。當光纖連接器連接時，它們各自的光纖同軸 地對齊以使得光纖的端面彼此直接相對。以此方式，光學信號可穿過光纖的對齊的端面從 光纖傳輸至光纖。對于多個光纖連接器類型，兩個光纖連接器之間的對齊通過采用接收連 接器、對齊插芯并以相對于彼此連接的方向機械地保持連接器的光纖適配器提供。
[0006] 連接器通常在工廠中通過直接端接工藝安裝在光纜上。在直接端接工藝中，連接 器通過將光纜的光纖端部固定在連接器的插芯中而安裝在光纜上。在光纖的端部已經固定 在插芯中之后，插芯的端面和光纖的端面被拋光和被以其它方式處理以在光纖的端部處提 供可接受的光學接口。
[0007] 連接器還可通過使用光學接合而被安裝在光纜上。光學接合可為機械接合或熔接 接合。機械接合通常用于現場端接連接器。熔接接合可用來將光纜的光纖熔接接合至固定 在插芯中的光纖梢頭梢頭的后端。公開號為US2014/0064665A1的美國專利申請公開了示例 性的接合式(sp 1 i ce-on)連接器的構造。
[0008] 需要在光纖連接器的不可匹配接口處用于減少信號損失的方法和結構。
【發明內容】
[0009] 本公開的教導涉及用于在兩個光纖連接器之間的不可匹配(demateable)接口處 增加光纖模場直徑以減少所述接口處的信號損失的方法和結構。
[0010] 本公開的一個方面涉及光纜和光纖連接器組件。所述組件包括具有前端和后端的 插芯、光纜光纖、具有第一和第二部分的光纖梢頭以及光學地耦合在光纜光纖和光纖梢頭 之間的擴束光纖段。光纖梢頭的第二部分從待接合的插芯的后端向后突出。在一個示例中， 光纖梢頭具有沿其長度不變的模場直徑并且具有比光纜光纖更大的模場直徑。
[0011] 本公開的另一個方面涉及光纜和光纖組件。所述組件包括具有前端和后端的插 芯、具有固定在插芯中的前部和從插芯的后端向后突出的后部的擴束光纖段、以及具有在 插芯后端后面的接合位置處光學地耦合至擴束光纖段的單模光纖的光纜。
[0012] 各種附加的方面將在下面的說明書中陳述。這些方面涉及單個特征和特征的組 合。應理解的是，上文的一般描述和下文的詳細描述均僅為示例性和解釋性的，并且不限制 本文公開的實施例所依據的寬泛的發明構思。
【附圖說明】
[0013] 圖1為根據本公開的原理的光纜和光纖連接器組件的縱向剖視圖。
[0014] 圖2為示出了插芯轂和用于圖1的光纜和光纖連接器組件的接合位置的放大圖。
[0015] 圖3為示出了用于圖1的光纜和光纖連接器組件的光纖結構的模場的縱向剖面示 意圖。
[0016] 圖4為示出了用于圖1的光纜和光纖連接器組件的可替換的光纖結構的模場的縱 向剖面示意圖。
[0017 ]圖5為沿著圖3的剖面線5-5截取的剖視圖。
[0018]圖6為沿著圖3的剖視線6-6截取的剖視圖。
[0019 ]圖7為沿著圖3的剖視線7-7截取的剖視圖。
[0020]圖8為示出了根據本公開的原理的用于制造圖1的光纜和光纖連接器組件的示例 性的方法的流程圖。
[0021 ]圖9為根據本公開原理的光纜和光纖連接器組件的縱向剖視圖。
[0022]圖10為圖9的光纜和光纖連接器組件的主視圖、透視圖、剖面圖。
[0023]圖11為根據本公開原理的插芯組件的透視圖。
[0024]圖12為圖11的插芯組件所示的光纖的透視圖。
[0025]圖13為圖12的插芯組件中所示的擴束光纖段的剖視圖。
[0026]圖14為圖12的插芯組件中所示的單模光纖的剖視圖。
[0027]圖15為根據本公開的原理的具有奇數倍的四分之一節距的梯度折射率透鏡的插 芯組件的透視圖。
[0028]圖16為根據本公開原理的具有偶數倍的四分之一節距的梯度折射率透鏡的插芯 組件的透視圖；和
[0029]圖17為示出了根據本公開的原理的組裝插芯組件的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0030]圖1示出了根據本公開原理的光纜和光纖連接器組件20。光纜和光纖連接器組件 20包括固定在光纜24端部上的光纖連接器22。光纖連接器22包括具有前端28和后端30的連 接器主體26。光纖連接器22還包括安裝在連接器主體26中的插芯組件32。插芯組件32包括 具有支撐在插芯轂36中的后端的插芯34。彈簧38相對于連接器主體26沿向前的方向偏壓插 芯組件32。光纖連接器22還包括安裝在連接器主體26上的釋放套管40,所述釋放套管40可 相對于連接器主體被拉回以從對應的光纖適配器上釋放連接器主體26的前端28。光纜24被 示出包括包圍定位在保護緩沖件46(例如，諸如松散的緩沖層、緊密的緩沖層或松散/緊密 的緩沖層的緩沖層）中的光纜光纖44的外部夾套42。光纜24還包括定位在緩沖管46和外部 夾套42之間的加強層48(例如芳綸紗或另一類型的可伸長的加強材料）。加強層48被示出固 定(例如壓接)至連接器主體26的后端30。光纖連接器22包括在光纖連接器22和光纜24之間 的接口處提供應力釋放和/或光纖彎曲半徑保護的錐形的靴部50。
[0031] 參考圖2,光纖連接器22包括與光纜光纖44光學地連接(例如接合）的光纖結構52。 光纖結構52包括固定(例如，黏附地粘接)在插芯34的縱向孔56內的光纖梢頭54。光纖結構 52還包括定位在光纜光纖44和光纖梢頭54之間的擴束光纖段58。擴束光纖段58被構造用于 擴展沿從光纜光纖44至光纖梢頭54的方向傳播的光束并且用于聚焦沿從光纖梢頭54至光 纜光纖44的方向傳播的光束。光纖梢頭54可包括用于使沿著光纖梢頭54的長度維持不變的 模場直徑的構造。應理解的是表述"沿著光纖梢頭的長度不變的模場直徑"意味著模場直徑 沿著光纖梢頭的長度大體上不變并且包括其中存在不會對從此經過的光學信號產生有意 義的影響的直徑的微小變化的實施例。
[0032] 本文所使用的"模場"意指光纖的在通過具有預定波長的光信號的光纖傳輸期間 光所穿過的光纖的一部分。應理解的是給定的光纖的"模場"可能根據正通過其傳輸的光信 號的波長變化。本文所使用的"模場區域"是在光纖的給定位置處的模場的橫截面區域。"模 場區域"通常為圓形并且限定穿過模場區域的模場直徑。模場直徑可被限定為能量密度減 少至最大能量密度的Ι/e 2處的位置。模場區域還可以稱為"光斑面積(spot area)"或"光束 面積"，并且模場直徑還可以稱為光斑尺寸或光束寬度。
[0033]將被本領域技術人員理解的是圖1所描述的光纖連接器22為SC類型連接器。應理 解的是本公開的各種方面也可應用于具有不同形式規格的其他類型的連接器。示例性的其 他類型的連接器包括LC連接器、ST連接器、或美國專利US7744286和US7090407 (其通過引用 并入本文中）中公開的一類強化/硬化連接器。
[0034]再次參考圖1，插芯34可鄰近連接器主體26的前端28地至少部分地定位在連接器 主體26中。如圖2所示，插芯34包括與后端62相反定位的前端60。前端60包括端面64,光纖梢 頭54的接口端66定位在端面64處。插芯34的縱向孔56穿過插芯34從前端60延伸至后端62。 光纖梢頭54包括第一部分68和第二部分70。第一部分68可固定在插芯34的縱向孔56中并且 第二部分70可從插芯34向后延伸。光纖梢頭54的第一部分68優選地通過粘合劑(例如環氧 樹脂）固定在插芯34的縱向孔56中。光纖梢頭54的接口端66可包括在插芯34的前端60可訪 問的拋光端面。光纖梢頭54可在插芯34內不具有任何接合的情況下一直延伸穿過插芯34。 [0035]在一個示例中，光纖梢頭54具有被設計和構造為沿著其長度保持不變的模場直徑 的構造。在一個示例中，光纖梢頭54為具有由覆層202(參見圖3)包圍的芯部200(參見圖3) 的階躍折射率光纖，其中在芯部和覆層之