光纤套管及其制造方法 光学通讯系统具有诸如低损耗、高带宽和重量轻这样一些特性。为了增加用于构成这些系统的光学电讯装置的性能已着手开展了大量工作。焦点范围包括延长半导体激光器的使用寿命、降低光纤光缆损耗和改善诸如光发射元件和光接收元件之类的基本系统元件的性能。
为了有效地完成光学通讯系统，其他技术领域中的进步也是重要的。这些技术领域中的一些涉及光纤光学元件的连接。例如，包括用于解决从发光元件向光纤有效地传送光信号的问题的光耦合技术领域、用于解决以最小的损耗将光纤彼此连接的问题的光纤连接技术领域，以及用于解决用于光纤传送系统的中继器的光密度调节问题的光学衰减技术领域。
光纤连接技术的类别可以划分为永久连接方法和可拆卸连接方法。在其中，可拆卸连接方法通常涉及到一些比永久性连接方法更为复杂的问题，这是因为连接器地使用涉及到诸如可拆卸性、互换性、以及高精度位置校准这样一些问题。
关于光纤连接器，业已根据所涉及的应用提出各种不同的结构。一个典型的例子是以下所述这样一种结构，在这种结构中，每一个之中包含一根光纤的两个套管被插入一个套筒形接头的两端侧而且该光纤的端部在该接头中彼此邻接。有关这个例子的描述见以下文献：日本实用新型特许公开No.昭62-87305，或日本特许公报No.平3-52603。此外，文献日本实用新型特许公开No.昭63-96504公开了一种用于光衰减器的连接器。
在光纤连接技术中，必须使两根光纤彼此同轴邻接，以便于将它们低损耗连接。为此目的，套管的外径与其中插入该套管的接头的内径应该是高精度加工的，并且必须将光纤元件沿着套管的中心轴线固定。所需要的尺寸精度在毫米量级。因为常规的光纤套管一直是使用精密加工的金属或陶瓷制造，所以套管的制造成本一直非常高。
图7至9示出一些一直被用做光纤衰减器的套管的例子。由于可以在套管的两端为光学衰减器提供物理接触面，所以可以使用在其中该套管的端部的外圆周表面被暴露的所谓的双端暴露型套管。在图7所示的例子中，使两个具有插入光纤束的孔301的毛细管302和303在金属套管304中彼此邻接，这就形成了一个双端暴露型套管305。在这种情况下，一个光学衰减器膜(滤光器)306沿毛细管302和303中的邻接面设置，以便调节光强度。邻接面被斜切，以便防止衰减器膜306反向光。邻接面的倾斜角在使用单模光纤的情况下通常为6度或更大，而在使用多模光纤的情况下则为8度或更大。尽管图7所示的套管305一直被频频使用，但是由于严格的尺寸要求、制造零部件所使用的材料的性能和附加的抛光要求使得该套管的制造成本很高。
在图8所示的例子中，图7所示的滤光器306被省去，衰减光纤被插入单毛细管307的插孔301中。套筒形法兰304沿图中所示的方向被压装套在毛细管307的一端。然而，在套筒形法兰304被压装套在毛细管307上时，毛细管307的表面可能受到损害或研磨出粉末(powder-cut)，这就降低了该毛细管侧的外径尺寸精度。
为了避免这种问题，如图9中所示的那样，可以增加套筒形法兰304的内径，以便使套筒形法兰304更容易套装在毛细管307的一端。在该法兰相对于毛细管适当定位时，它们的位置可以用黏合剂308固定，以便形成套管305。然而，在这种情况下，法兰沿毛细管长度方向的理想的轴向定位和毛细管在法兰中的理想的径向定位可能是不稳定的并且难以实现，削弱了成品组件的精度。
为了避免使用压套金属法兰所造成的对毛细管的损伤，可以使用塑料制造法兰。然而，在进行压套法兰操作时，塑料法兰可能被损坏，导致组件精度损失和套管中结构脆弱。
本发明的任务是通过提供一种能够达到理想水平的定位和尺寸精度同时又能最大限度地降低制造成本的套管结构及其制造方法来解决以上所述的问题。根据本发明，提供一种光纤光学连接器的套管，该套管具有一根用于接纳光纤的毛细管和模制在该毛细管的外表面上的法兰，使得毛细管接近每一个对接端的外表面不被所模制的法兰遮盖。由于采用了这样的结构设计，所以在法兰被模制在毛细管的外表面上时，所以在安装法兰的过程中不会损坏毛细管的表面。因此，保持了对毛细管的外径的精确控制。进一步讲，由于法兰被直接模制在毛细管的外表面上，所以可以高精度地设置和保持法兰相对于毛细管的定位。此外，根据本发明，将有法兰的相应的凸出部分(在模制过程中形成)向其延伸的毛细管的外表面上形成一个凹槽部分。另外，该凸出部分也可以在法兰模制前形成在毛细管的外表面上，并且在模制操作过程中可以将模制材料填充在毛细管凸出部分周围的空间。然而，在模制过程中，形成毛细管的外表面上的凹槽部分和形成法兰中的凸出部分比较容易。由于采用了这些结构设计中的一种，所以进一步确保了法兰相对于毛细管的定位。
为了将套管定位和固定在光纤光学连接器中，法兰还可以包括一个直径较大的部分和一个直径较小的部分。在模制工艺过程中可以很容易地形成这些部分。
本发明还包括一种用于制造光纤连接器套管的方法，该方法包括如下步骤：将一个法兰模制在毛细管的毛细管中间对接端的外表面上，使得毛细管接近的每一个对接端的外表面不被所模制的法兰遮盖。根据本方法，由于法兰被模制在毛细管的外表面上，所以毛细管的外表面不会受到损伤毛细管的外径也不会改变。进一步讲，由于法兰是用塑料直接模制在毛细管的外表面上，所以可以高精度地设定和保持法兰相对于毛细管的定位。
本发明涉及一种光纤套管及其制造方法。该套管包括一个用于精确地将光纤定位于连接器体中的模制套管。
在附图中，
图1是本发明的套管的实施例的平面图；
图2是图1中所述的套管的横截面图；
图3是用于制造本发明的套管的实施例的模具的横截面图；
图4是图3所示的模具的横截面图，它表示将塑料材料注射到模具中以制造本发明的套管的实施例的；
图5是一种连接器的平面图，根据本发明的套管可以装配在其中；
图6是图5的连接器的横截面图；
图7是常规套管的一个例子的横截面图；
图8是常规套管的第二个例子的横截面图；
图9是常规套管的第三个例子的横截面图；
参看图1，图1示出本发明的实施例的一个平面图，而图2示出该实施例的横截面图。安装到光纤连接器上的套管10包括毛细管12和模制在该毛细管上的圆筒形法兰14。
毛细管12具有一对反向的端部、在这对对接端之间延伸的一个外表面和在这对对接端之间延伸的且光纤束插入其中的通孔11。毛细管12是利用高精度制造工艺使用众所周知的材料例如氧化锆或类似材料制造。如图2所示，按照后面将要描述的方式，在毛细管的外表面形成凹槽部分15，以便接纳被模制的法兰相应的凸出部分16。将一根衰减光纤(未示出)插入孔11中，通过将适合的黏合剂或类似物涂敷到孔11中定位和固定。按照在本领域中已知的方式，使固定在毛细管12之中的光纤做成这样的形状，以便衰减在邻接毛细管12相应的对接端并且合好对准衰减光纤的两根外加光纤(未示出)之间传输的光。
塑料法兰14被模制在毛细管的外表面上。法兰14被定位于毛细管相反的两端的中间，结果使得毛细管接近每一个对接端的外表面没有被模制的法兰遮盖。在这些附图所示的这个例子中，法兰14的全长大约为毛细管12长度的三分之一，法兰14大致被定位于毛细管两对接端之间的中段。为了将套管10定位和紧固于光纤连接器本体之中，法兰14具有一个大直径部分141和一个小直径部分142。法兰14的全长、大直径部分141和小直径部分142的长度和大直径部分141和小直径部分14的相应的直径可以由适当的模制图样和模制材料的选择而精确地加以控制，以便满足任意数量的装配和定位要求。为了制作法兰14的精密的定位面，用于法兰14的模制材料应该具有足够的硬度、强度和尺寸稳定性以及有限的模制收缩率。适宜的模制材料的例子包括诸如含有玻璃纤维的PBT、聚醚亚胺、含有玻璃纤维的液晶聚合物或类似材料。
图3是用于形成本发明的上述实施例中的塑料法兰的模具20的横截面图。模具20包括一个固定的模型部分21、可以上下移动的一个下模型部分23和一个上模型部分22。模型部分21、22和23组合形成一个用于定位和紧固毛细管12以及接纳法兰模制材料的空腔24，从而确定法兰14的形状。固定的模型部分21具有一个用于插入和定位毛细管12的第一端的第一端保持孔25。用于保持毛细管12的对接端的第二端保持孔27是通过将上下模型部分23和22分别装配接合形成的。设置了一个可移动器件26，该器件延伸进入第一端保持孔25，用于在模制之前迫使毛细管12的对接端完全进入第二端保持孔27，并且用于在模制后迫使毛细管12从第一端保持孔25脱出。在上模型部分22中设置一个注射孔28，用于将熔融的树脂注入空腔24。
图4是图3的模具的横截面图，该图表示将塑料材料29注入模具20以制作本发明的一种套管。在注入塑料材料之前，将毛细管12插入固定模型部分21中。将固定模型部分21放入邻接下模型部分23的模基体中，将上模型部分22放置在下模型部分23的顶上并加以紧固。接着，如图4所述，通过注入孔28将熔融的塑料29注入空腔24。在注入熔融塑料时，塑料29进入模具，充满空腔24的内部，同时充满凹槽部分15。这样，形成了与模制成的法兰14整体相连的伸入凹槽内部的凸出部分16。在熔融塑料冷却后，套管10被从模具中取出来，将一根衰减光纤插入毛细管12的孔11中并使用黏合剂或类似材料将其固定在其中，如以上所描述的那样。而后，通过按已有技术中已知的方法根据需要通过抛光制备毛细管12两对接端的光纤端面。
图5显示出本发明的套管在光学连接器中的装配。套管10被安装在连接器30的连接器本体33中。连接器本体33包括彼此按轴线方式连接的第一本体部分31和第二本体部分32。
用于接纳套管10的法兰14的第一接纳部分34被设置在第一本体部分31中。第一接纳部分34具有一个用于按照以下所要描述的方式接纳套管10的大直径部分141的大直径接纳部分39。第二接纳部分38被设置在第一本体31中临近第一接纳部分34的位置，用于接纳毛细管12在套管对接端的被暴露部分102。套管10的大直径部分141被接纳在大直径接纳部分39之中，而套管10的小直径部分142被接纳在嵌入套管35的内圆周表面之中，从而在连接器本体33之中对套管10实施两级固定。第一本体部分31还包括一个锁定器件40。
嵌入套管35被设置在第二本体部分32中，用于插入第一本体部分31的第一接纳部分34。套管10的第一端被插入嵌入套管35中并通过环状垫36被保持在嵌入套管35中。在毛细管的一端嵌入套管35比毛细管12的暴露部分101更长。因此，被安装在另外的连接器(未示出)，例如插孔或类似结构上的套管的第二毛细管部分可以插入嵌入套管35的对接端并连接，以便完成对相应光纤的同轴对准。为了使毛细管12与第二毛细管同轴对准，将第二套管37设置在嵌入套管35中。第二本体部分31还包括一个锁定器件41。
在本发明的套管的另一个实施例中，在法兰模制之前，凸出部分可以形成在毛细管的内表面上。在模制过程中，模制材料可以充满凸出部分周围的空间。在另一个实施例中，并没有大直径部分和小直径部分，被模制的法兰可以具有均匀的外径。被模制的法兰还可以制作成多种类型的其他形状，以便满足各种不同的套管安装定位的要求。
应该明白，上述内容仅仅是对本发明的一个实施例所作的说明，并且在不脱离本发明的构思精髓和范围的前提下根据这里所公开的内容还可以对所公开的实施例作出许多变化。因此，前述说明并不意味着对本发明的范围的限定。本发明的范围将只由权利要求书及其等效文件来确定。