CN102401939A

CN102401939A - 一种光纤对接装置

Info

Publication number: CN102401939A
Application number: CN2010102745557A
Authority: CN
Inventors: 杜兵
Original assignee: Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd
Current assignee: Xian Jinhe Optical Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-07
Filing date: 2010-09-07
Publication date: 2012-04-04

Abstract

本发明公开了一种光纤对接装置，其主要是：包括一由记忆合金材料构成的管状结构，管状结构内孔的初始内径D_T1略小于去除涂覆层的裸光纤外径，经低温扩张后内径D_T2稍大于裸光纤外径，此时，光纤就可以自由在管状结构内孔中移动，当两光纤在管状结构内对接好后加热管状结构使之收缩并夹紧光纤接头，光纤也就自动对准，从而完成了光纤对接。本装置可以做成阵列管状结构来完成多根光纤的同时对接，从而大大提高了效率，降低了成本；该装置由于结构小巧耐用，可用于光电混合电路或纯光路板中的光路连接；该装置也可用于FTTH、带状光缆的接续以及光缆的应急抢修场合；选择双程记忆合金，经扩展后也可用于光纤测试中的自动对接环节。

Description

一种光纤对接装置

技术领域

本发明涉及一种光纤连接的装置，具体是一种利用记忆合金管进行光纤端头连接的装置。

背景技术

光纤作为通信线路已广泛应用于全世界各个地区，随着光纤传感技术的发展，光纤传感器也越来越多的用在一些易燃易爆的场所。由于目前应用于实际中的大多数光纤是石英光纤，其芯径一般在8-80微米的范围内，所以对光纤的接头要求很高，如单模光纤的芯径一般在8-10微米之间，两根光纤的接头偏差一微米就会出现较大的损耗。目前实际工程中，光纤的接续主要有两种方法：1）是用光纤熔接机，通过电极放电弧的高温将两根光纤头熔接在一起。但该方法不允许在易燃易爆的场合使用，如油库、弹药库、煤矿井下等地方；2）是用光纤冷接子的方法，如江苏宇特公司的机械式光纤冷接子，但这样的光纤接头一般适于光纤到户（FTTH）以及一些应急临时的光纤接续场合，其并不适用于恶劣、复杂的环境下以及需要长期使用和对稳定性要求较高的场合，如危险场所的光纤传感器的接头连接。当然，其他还有一些通过环氧树脂等胶黏剂的粘接接续的方法以及预制接头的光纤活动连接器，但它们也存在着由于温度、水分子、老化性能等问题，从而达不到光纤传感器的使用要求。

另一方面，随着技术的发展，出现了越来越多的光电混合电路板，并且有向高密度、纯光路板发展的趋势。在光电混合电路板中，较高密度的光路之间的连接是一个棘手的问题，需要高精度的光纤连接器，一些高密度的狭小的空间无法容纳普通光纤熔接机的操作，也不允许有较多剩余光纤盘绕的空间，且光纤熔接机的大量使用在成本上也是比较高；而常用的光纤接头体积大、可靠性低、不易固定、难操作，更不适于较高密度的光路连接。

并且新的特征光纤的出现对接续也提出了更加苛刻的要求，如光子晶体光纤、碳涂覆光纤等新型光纤，不仅要求接续质量高并要求不能破坏光纤结构，如光子晶体光纤的空气隙用普通熔接机时导致空气隙的闭合，增加了光纤接头损耗以及改变了该光纤的光传输特性，对实验及工程应用均有影响。

所以，目前急需一种价格低廉、长期稳定性好、体积小、易固定、操作方便、非高温或电弧处理的光纤对接装置。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种利用记忆合金管进行光纤端头连接的装置，该装置具有成本低、使用简单方便、长期稳定性好的特点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光纤对接装置，其特征在于：包括一由记忆合金材料构成的管状结构，管状结构的两端是锥形的光纤导入口，管状结构中段的初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤的关系是：

[ 1 - （1-S）× K ]× D_F ＜ D_T1＜ D_F (1)

D_F ＜ D_T2＜ D_F × ( 1+ S×K ) (2)

D_F是对接时光纤的外径,K是由记忆合金材料构成的管状结构的形状记忆应变系数,S是选取的比例系数，一般优选的值是0.5。常见的镍钛记忆合金最大的单程形状记忆效应可达到8%，即K值为8%，S一般选取的值是0.5。

将需对接的两光纤端头从经扩张内径后的记忆合金材料构成的管状结构的两端分别导入，并在管状结构的内孔中部相接触，根据记忆合金的性质及事先的设置，用相应的方法使该管状结构收缩并将两光纤端部箍紧，使两光纤自对准并形成接头。所述的使管状结构收缩的方法有加热法、冷却法、应力诱导法和磁场诱导法，这些需要根据不同种类的记忆合金的特性及加工过程来选择应用，其中最常用的和技术最成熟的是镍钛记忆合金及加热法，特别是以弥散方式掺有钕的镍钛记忆合金具有良好的常温储存性，其使用方法是：常温下加工由镍钛钕记忆合金材料构成的管状结构的内径D_T1为D_F的96%，在低温下将镍钛钕记忆合金材料构成的管状结构的内径D_T1扩张为D_F的104%左右的内径D_T2，当然在需要时进行形状恢复效应的训练，加工后恢复至常温保存。在使用时，将两光纤端头轻松的分别从内径为D_T2的管状结构的两端导入并接触，然后对管状结构加热（如镍钛钕记忆合金材料需加热至90℃左右）至构成管状结构的钛镍钕记忆合金材料的逆相变温度，这时管状结构径向收缩并牢牢的箍紧两光纤的端头，并使两光纤自动对准，完成光纤的接头。

沿管状结构的轴向管状结构有一道开口缝隙。

所述的管状结构内径中含有折射率匹配液或折射率匹配凝胶。

有两个及两个以上的管状结构并排构成阵列。

所述的阵列的两边有定位孔或导杆。

所述的管状结构的形状记忆效应是磁敏诱导型。

所述的管状结构是具有双程可逆形状记忆效应，可以在光纤对接后完成相应的工作后解除光纤的对接状态，如以管状结构为主的光纤自动对接装置用于光纤光缆生产过程的测试的。

所述的管状结构是由记忆合金薄膜构成。

所述的管状结构是磁控溅射法制备。

所述的管状结构是由厚度大于100微米的记忆合金薄板经弯曲或轧制构成。

所述的管状结构的内壁上有镀膜层，如铜或铜合金，高分子镀膜层等。

所述的管状结构外层是由热收缩材料构成，如辐射交联热收缩材料。

在所述的热收缩材料中安置有加强件，如不锈钢丝、陶瓷棒等加强件。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、本发明的一种光纤对接装置，具有结构简单、设计合理、价格低廉、长期稳定性好、体积小、易固定、操作方便、非高温或电弧熔接处理；

2、本发明的一种光纤对接装置，可以做成多芯预制件，同时完成多根光纤的接续，适用于带状光纤的接续，并且长期性能稳定、体积小、成本低，特别是每芯光纤均是以自对准方式对接，对接质量高，对接损耗低可以满足大规模的带状光纤的对接；

3、本发明的一种光纤对接装置，在选择合适的双程记忆效应构成的管状结构，以及合适的相变条件如磁场，可以构建成光纤自动对接装置，可以适用于光纤光缆厂或光纤传感公司的大批量光纤测试任务，大幅度减少测试时间及成本。

4、本发明的一种光纤对接装置适于特种光纤的接续，如光子晶体光纤、特种涂覆光纤等光纤的接续使用，不仅可以形成牢固接头，同时不会破坏光纤的结构或光纤的特种涂层；

5、本发明的一种光纤对接装置，也适合于光电混合电路板以及纯光路板中光路的连接，该装置不仅体积小、成本低、操作方便，而且易操作、长期性能稳定、耐冲击、固定容易，并可以完成大量并行光路的对接，是一种良好的光路接续子。

综上所述，本发明装置具有结构简单、设计合理、价格低廉、长期稳定性好、体积小、易固定、操作方便、无高温或电弧熔接过程、使用效果好，具有广阔的使用前景。

下面通过附图和实施例，对发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明的第一具体实施方式的结构示意图。

图2为本发明的第一具体实施方式的剖面结构示意图。

图3为本发明的第一具体实施方式的光纤对接时剖面结构示意图。

图4为本发明的第一具体实施方式光纤对准时剖面结构示意图。

图5为本发明的第二具体实施方式的结构示意图。

图6为本发明第三具体实施方式的结构示意图。

图7为本发明第三具体实施方式的A接头正视方向结构示意图。

图8为本发明第三具体实施方式的结构示意图。

附图标记说明:

1—管状结构；2—内孔；3—锥形导入口；4—喇叭形导入口；

6—光纤； 7—折射率匹配液；8—导杆；9—阵列管状结构；

10—A接头；11—导孔；12—基板；13—功能板；15—B接头。

具体实施方式

实施例1

如图1、图2、图3和图4所示，由记忆合金构成的管状结构1的两端有锥形导入孔3，内孔2位于两个锥形导入孔3之间且它们是相通的，内孔2的初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤6的关系是：

[ 1 - （1-S）× K ]× D_F ＜ D_T1＜ D_F (3)

D_F ＜ D_T2＜ D_F × ( 1+ S×K ) (4)

D_F是对接时光纤6的外径，常指去除涂覆层的裸光纤，通信用裸光纤外径是125微米，正负偏差不大于0.7微米,K是由记忆合金材料构成的管状结构1的形状记忆应变系数,S是选取的比例系数，一般优选的值是0.5。常见的镍钛记忆合金最大的单程形状记忆效应可达到8%，即K值为8%，S一般选取的值是0.5。

本实施例中，初始制作出来的记忆合金材料的管状结构1的内孔2的初始内径为D_T1，且D_T1满足公式（3），将该管状结构1置于低温环境中并扩内孔2的内径至D_T2，且D_T2满足公式（4），然后是保存该装置。当需使用时取出，将两需要对接的光纤6端头经去除涂覆层并切割后分别从管状结构1的两端的锥形导入口3推进并接触，如图3所示，优选的做法是两光纤6端头之间有折射率匹配液7，然后对管状结构1加热或按照其他预设条件处理，如改变应力或磁场强度，使管状结构1径向收缩并夹紧光纤6，如图4所示，这时光纤也自动对准，至此完成两光纤6的对准接续。需要时可用常规的或稍大一些的具有加强件的热缩套管在管状结构1外面再封装一下。

管状结构1也可以是沿纵向有一开口缝隙，该结构可以减少管状结构1在径向收缩时对光纤6的压力。

管状结构1的内孔2的表面也可以镀覆一层薄膜，如铜或铜合金，以及高分子材料，该薄膜可以均衡管状结构1在径向收缩时对光纤6的压力，防止光纤6接头表面上出现尖锐的应力点。

实施例2

如图5所示，本实施例中，与实施例1不同的是：管状结构1的两端的光纤导入口是喇叭形导入口4。该结构可以减少管状结构1的体积和增大导入口的直径，方便光纤6的导入和对接。本实施例中，其余部分的结构、连接关系和工作原理均与实施例1相同。

实施例3

如图6、图7、图8所示，本实施例中，A接头 10有导杆8并含有4根光纤6的端头，其中4根光纤的端头位于阵列管状结构9的中间部位，阵列管状结构9是由基板12与功能板13经铆接、焊接或胶黏剂粘接复合而成，功能板13由记忆合金材料构成的平板经低温冲压或轧制而成，功能板13与基板12构成的每个容纳光纤6的空腔的内切圆直径满足公式（4），并且收缩后的空腔的内切圆直径满足公式（3）；B接头15中有导孔11和4根光纤6的端头，将A接头10与B接头15插接，导杆8与导孔9滑动配合并定位，使B接头15包含的光纤6的端头与A接头10的4根光纤端头分别在阵列管状结构9的4个空腔中分别接触，优选的做法是光纤6的端头有折射率匹配液7，然后对阵列管状结构9加热，或按照其他预设条件处理，如改变应力或磁场强度，使阵列管状结构9的空腔径向收缩并夹紧光纤6，使每一对光纤对准，至此完成4根光纤6同时对接任务。经过简单的变化，可以完成其他芯数光纤的对接。A接头10与B接头15可以预设螺丝或螺丝孔，方便A接头10与B接头15的安装使用。

功能板13也可以选择双程效应记忆合金材料，可以做到使A接头10 和B接头15反复插拔使用。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims

1.一种光纤对接装置，其特征在于：包括一由记忆合金材料构成的管状结构，管状结构的两端是锥形的光纤导入口，管状结构内孔的初始内径D_T1、低温扩张后内径D_T2与光纤的关系是：

[ 1 - （1-S）× K ]× D_F ＜ D_T1＜ D_F (1)

D_F ＜ D_T2＜ D_F × ( 1+ S×K ) (2)

D_F是对接时光纤的外径,K是由记忆合金材料构成的管状结构的形状记忆应变系数，S是选取的比例系数。

2.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：沿所述的管状结构的轴向在管状结构上有一道开口缝隙。

3.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构内孔中含有折射率匹配液或折射率匹配凝胶。

4.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：有两个及两个以上的管状结构并排构成阵列管状结构。

5.按照权利要求4所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的阵列管状结构的两边有定位孔或导杆。

6.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构的形状记忆效应是磁敏诱导型。

7.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构是具有双程可逆形状记忆效应。

8.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构是由记忆合金薄膜构成。

9.按照权利要求8所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构是磁控溅射法制备。

10.按照权利要求1所述的一种光纤对接装置，其特征在于：所述的管状结构是由厚度大于100微米的记忆合金薄板经弯曲或轧制构成。