專利名稱：光纖復(fù)合套管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連接光纖的連接器上使用的具有高性能屬性的復(fù)合套管。
而且，為降低成本，將套管基部1分成兩部分，即一部分是由諸如氧化鋯陶瓷材料制成的前端部件，以及另一部分是由諸如硬度比氧化鋯陶瓷低的合成樹(shù)脂材料制成的其余的后端部件(如(1)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2000-28856，(2)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2000-98179，(3)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2001-215358和(4)日本專利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2001-208936所公開(kāi)的內(nèi)容)。
更詳細(xì)地說(shuō)，在出版物(1)中所公開(kāi)的復(fù)合套管包括一個(gè)設(shè)有一個(gè)可插入光纖的插入孔的套筒，和一個(gè)在該套筒外面模制的樹(shù)脂模制件。其次，在出版物(2)中所公開(kāi)的復(fù)合套管包括一個(gè)由諸如氧化鋯顆?；蛘呓饘兕w粒的原材料通過(guò)注塑成形制成的套管，和一個(gè)連接到該套管上的圓柱體，該柱體設(shè)有一個(gè)金屬制成的法蘭。此外，在出版物(3)中所公開(kāi)的復(fù)合套管包括一個(gè)設(shè)有可插入光纖導(dǎo)線的孔的圓柱形毛細(xì)管，和一個(gè)由樹(shù)脂制成的圓柱形法蘭，該法蘭設(shè)置在圓柱形毛細(xì)管的外圓周面上。此外，如

圖1B所示，出版物(4)中所公開(kāi)的復(fù)合套管包括一個(gè)陶瓷制成的前端部件1A，和一個(gè)由塑料制成的后端部件2A，這樣該后端部件2A可與該前端部件的后端部分一體制成。
為降低成本，對(duì)于這些套管而言，只有前端部件1A是由諸如氧化鋯陶瓷的硬質(zhì)材料來(lái)制成，而其余的后端部件2A可由比前端部件1A的硬度低的諸如不銹鋼或者合成樹(shù)脂的材料來(lái)制成。
對(duì)于只有套管基部1的前端部件1A是由諸如氧化鋯陶瓷的硬質(zhì)材料制成而后端部件2A是由比前端部件1A的硬度低的、諸如不銹鋼或者合成樹(shù)脂的材料制成的這些套管而言，后端部件2A通常會(huì)具有一個(gè)比前端部件1A高的線性膨脹系數(shù)。
特別是，通常在前端部件1A中使用的氧化鋯陶瓷的線性膨脹系數(shù)大約為0.9×10-5，通常在后端部件2A中使用的合成樹(shù)脂的線性膨脹系數(shù)大約為2.5×10-5。另一方面，光纖的線性膨脹系數(shù)大約為0.4×10-5。
因此，如上所述的復(fù)合套管作為套管基部1的整體，與整個(gè)套管基部1(包括部件1A和2A)是由硬質(zhì)材料制成的結(jié)構(gòu)相比，往往會(huì)具有一個(gè)更大的線性膨脹系數(shù)。結(jié)果，由于環(huán)境溫度的變化而施加在光纖上的壓應(yīng)力或拉應(yīng)力的增加使牢固地固定在套管上的光纖受到嚴(yán)重的損壞。這就會(huì)引起套管內(nèi)的光纖在斷開(kāi)或者連接損耗上的增加。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種光纖復(fù)合套管，其包括一個(gè)可使光纖插入的套管基部和一個(gè)形成在該套管基部的一端的法蘭部，其中該套管基部還包括一個(gè)由硬質(zhì)材料制成并具有一個(gè)光纖單絲穿通孔的前端部件，以及一個(gè)由線性膨脹系數(shù)等于或者小于該前端部件的合成樹(shù)脂制成并具有一個(gè)光纖芯線引導(dǎo)孔的后端部件。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的光纖復(fù)合套管，通過(guò)將上述套管基部配置成除了前端部件之外，其余部分都是由線性膨脹系數(shù)等于或者小于該前端部件的合成樹(shù)脂制成的，所以可減少由于環(huán)境溫度的變化作用在該光纖上的應(yīng)力。
圖2A是本發(fā)明第一實(shí)施例中的光纖復(fù)合套管的局部剖面視圖，并且圖2B是圖2A所示的光纖復(fù)合套管的一個(gè)側(cè)視圖。
在第一實(shí)施例中，復(fù)合套管4是由套管基部1和法蘭部件3組成的。套管基部1包括由光纖單絲穿通孔1B穿孔于其中的圓柱狀前端部件1A，和一個(gè)后端部件2A，該后端部件2A設(shè)有一個(gè)與該光纖單絲穿通孔1B相通的光纖芯線引導(dǎo)孔2B。法蘭部3包括法蘭3A和從該法蘭3A延伸的突出部分3B。
前端部件1A是由一種硬質(zhì)材料，諸如氧化鋯、鈦和不銹鋼或者是一種非晶體的硅酮為主要成分的金屬合金來(lái)制成的，其能夠獲得較高的尺寸精度。另一方面，該后端部件2A是由線性膨脹系數(shù)大體上等于或者小于該前端部件1A的合成樹(shù)脂來(lái)制成，并和前端部件1A整體形成的套管基部1。同樣，法蘭部件3也是由與該后端部件2A相同的合成樹(shù)脂制成的并與該后端部件2A一體成形。
這里，本發(fā)明的后端部件2A中使用的合成樹(shù)脂可以包括一種樹(shù)脂，該樹(shù)脂線性膨脹系數(shù)與光纖的線性膨脹系數(shù)(0.4×10-5)在相同的范圍內(nèi)，或者合成樹(shù)脂的線性膨脹系數(shù)大體等于或者小于氧化鋯陶瓷的線性膨脹系數(shù)。
優(yōu)選地，該合成樹(shù)脂可以包括PPS(聚亞苯基硫化物)，PC(聚碳酸脂)或PBT(聚丁烯)。為了限制線性膨脹系數(shù)，這些樹(shù)脂可包括占體積20％到50％的碳化纖維填料。
此外，盡管圖示中法蘭3A的形狀為在四個(gè)圓周間隔的位置上設(shè)有凹槽3C，但是該法蘭3A還可以設(shè)有兩個(gè)凹槽或者不設(shè)有這樣的凹槽3C。
下面，如圖3所示，在前端部件1A的后部，該前端部件1A具有一個(gè)直徑比前端部件1A要小的小直徑部分1C，在該小直徑部1C的一部分上設(shè)有朝半徑方向的凹槽1D。這樣，使得該后端部件2A以與前端部件1A的外徑相同或稍小的方式、與前端部件1A接合成一整體，在此情況下，設(shè)在該小徑部1C中的凹槽1D可迫使后端部件2A的合成樹(shù)脂流入到該凹槽1D中，由此，使后端部件2A更可靠地安裝到前端部件1A上。
這里，如考慮到和現(xiàn)有的SC型連接器，MU型連接器或者LC型連接器的互換性，該前端部件1A的外徑最好為1.25mm或2.5mm。另外，如果前端部件1A的長(zhǎng)度L與前端部件1A的外徑φ的比值L/φ大約為1.5到3，優(yōu)選為2.0到2.8，則該光纖復(fù)合套管的前端部件1A可發(fā)揮最佳效果。
再有，盡管在目前示出的實(shí)施例中，法蘭部件3是與后端部件2A通過(guò)相同的合成樹(shù)脂由注塑成一體的，在法蘭部件3A的外圓周表面上只設(shè)有彈簧，而由于在功能上沒(méi)有必要要求高尺寸精度，不用與后端部件2A由相同的合成樹(shù)脂前端部件1A注塑成一體，取而代之的是，可將另外制得的法蘭部件3安裝到套管基部1上。
之后，在本實(shí)施例的光纖復(fù)合套管上進(jìn)行的溫度和濕度循環(huán)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果如圖4所示。另外，復(fù)合套管的外形尺寸和在現(xiàn)有的溫度和濕度循環(huán)測(cè)試中使用的比較對(duì)象的也在圖5A-5D中表示出。
作為現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)的一個(gè)對(duì)象，本申請(qǐng)第一實(shí)施例的光纖復(fù)合套管(見(jiàn)圖5A)包括由線性膨脹系數(shù)為0.9×10-5的氧化鋯陶瓷制成的前端部件1A和由線性膨脹系數(shù)為0.9×10-5的合成樹(shù)脂制成的后端部件2A。此外，后端部件2A和法蘭部件3是用相同的合成樹(shù)脂注塑成形為一體的。而且，復(fù)合套管的尺寸為直徑φ2.5mm，前端部件1A的長(zhǎng)度L大約在5到7mm的數(shù)值范圍內(nèi)，而其余部分的剩余長(zhǎng)度M(包括后端部件2A和法蘭部件3)大約在9到11mm的范圍內(nèi)。
當(dāng)使用這種復(fù)合套管時(shí)，對(duì)應(yīng)于設(shè)在前端部件1A中的單絲穿通孔1B的長(zhǎng)度，將光纖的包覆層去掉一定長(zhǎng)度(大約5到7mm)，再將該光金屬絲插入到單絲穿通孔1B中，從而允許通過(guò)一粘接劑將光金屬絲部分固定到單絲穿通孔1B，同時(shí)通過(guò)該粘接劑將剩余的包覆層部分固定到光纖芯線引導(dǎo)孔2B。
作為對(duì)比對(duì)象而準(zhǔn)備的一種現(xiàn)有類型(由SUS制造的一個(gè)法蘭)的套管(見(jiàn)圖5B)包括一個(gè)由線性膨脹系數(shù)0.9×10-5的氧化鋯陶瓷一體制成的套管基部1，和一個(gè)連接到該套管基部1的一個(gè)后端上由線性膨脹系數(shù)為1.3×10-5的SUS制成的法蘭部件3。這種套管的尺寸為直徑φ2.5mm，在套管基部1和法蘭的一個(gè)端面之間的長(zhǎng)度L’大約為8mm，法蘭其余部分的剩余長(zhǎng)度M’大約為8mm。
當(dāng)使用現(xiàn)有類型(法蘭由SUS制造)的套管時(shí)，對(duì)應(yīng)于設(shè)在前端部件1A中的單絲穿通孔1B的長(zhǎng)度，將光纖的包覆層去掉一定長(zhǎng)度(大約8mm)，再將該光金屬絲插入到單絲穿通孔1B中從而允許通過(guò)一個(gè)粘接劑將該光金屬絲部分固定到單絲穿通孔1B，同時(shí)通過(guò)該粘接劑將剩余的包覆層部分固定到光纖芯線引導(dǎo)孔2B。
同樣地，作為對(duì)比對(duì)象而準(zhǔn)備的另一種現(xiàn)有類型的套管(見(jiàn)圖5C)包括這樣一種結(jié)構(gòu)，其中套管基部1是由氧化鋯陶瓷制成，其是從與圖5中所示的現(xiàn)有類型(法蘭由SUS制成)的套管的基部1具有相同尺寸和材料的現(xiàn)有類型(法蘭由SUS制成)的套管中取出來(lái)的。
此外，只將光纖的光金屬絲部分插入到設(shè)在套管基部1中的單絲穿通孔1B并通過(guò)粘接劑將其固定。
同樣地，作為對(duì)比對(duì)象而準(zhǔn)備的前端部件1A(見(jiàn)圖5D)包括這樣一種結(jié)構(gòu)，其中前端部件1A是由氧化鋯陶瓷制成，其是從與圖5A中所示的光纖復(fù)合套管具有相同尺寸和材料的使用本發(fā)明的光纖復(fù)合套管中取出來(lái)的。此外，只將光纖的光金屬絲部分插入到設(shè)在前端部件1A中的單絲穿通孔1B并通過(guò)粘接劑將其固定。
對(duì)上述實(shí)驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行溫度和濕度循環(huán)實(shí)驗(yàn)，其中，在濕度為95％RH的情況下，對(duì)于8個(gè)小時(shí)的周期，環(huán)境溫度可從-40℃到+85℃變化。這里，由于位移量代表了使用連接器連接兩光纖時(shí)，不利和直接的影響連接損耗的函數(shù)以及在光纖和套管之間的不同線性膨脹系數(shù)的相關(guān)性，所以可以采用與前端部件1A的端面相對(duì)應(yīng)的光纖的位移量作為評(píng)價(jià)和辨別標(biāo)準(zhǔn)。這樣可以得出一個(gè)結(jié)論，位移量越小，套管的性能越好。
圖4示出了在前端部件1A的端面根據(jù)溫度的變化光纖位移量的變化情況。
從圖4可以看出，與現(xiàn)有類型(由SUS制成的法蘭)套管和現(xiàn)有類型的套管基部1(曲線C所示)相比，本申請(qǐng)的實(shí)施例中的光纖復(fù)合套管(曲線A所示)在前端部件1A的端面處具有較低的光纖位移量，并表現(xiàn)出優(yōu)良的性能。
此外，考慮到只有前端部件1A(曲線D所示)在端面處的位移量小于現(xiàn)有類型的套管基部1(曲線C所示)中所獲得的位移量的實(shí)際情況，所以可以理解，如果使用相同的材料，光纖單絲穿通孔1B的長(zhǎng)度越短，套管的性能就越好。
也就是說(shuō)，由于本實(shí)施例的光纖復(fù)合套管(見(jiàn)圖5A)是由具有大體相同線性膨脹系數(shù)的材料來(lái)制成的套管基部1的后端部件2A和前端部件1A(由氧化鋯陶瓷制成)組成的，所以整個(gè)復(fù)合套管具有比現(xiàn)有類型(法蘭由SUS制成)的套管(見(jiàn)圖5B)更低的線性膨脹系數(shù)，從而導(dǎo)致在前端部件1A的端面處光纖套管位移量的減小。
此外，在本申請(qǐng)的實(shí)施例中，光纖復(fù)合套管的單絲穿通孔1B的長(zhǎng)度比現(xiàn)有類型套管基部1(見(jiàn)圖5C)的單絲穿通孔1B要短，其結(jié)果，與現(xiàn)有類型套管基部1(見(jiàn)圖5C)相比，導(dǎo)致了在前端部件1A上的光纖套管位移量的減少。
這樣，根據(jù)第一實(shí)施例，單絲穿通孔1B的長(zhǎng)度比現(xiàn)有類型套管基部1(見(jiàn)圖5C)要短，而且套管基部1的后端部件2A具有和前端部件1A相同的線性膨脹系數(shù)，其結(jié)果獲得了抑制由于環(huán)境溫度變化而引起的斷開(kāi)和連接損耗(既插入損耗和反射損耗)增加的能力。
下面，結(jié)合圖6A和圖6B對(duì)本發(fā)明的第二實(shí)施例加以說(shuō)明，其中圖6A表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中的光纖復(fù)合套管的結(jié)構(gòu)的局部剖視圖，圖6B是構(gòu)成圖6A中復(fù)合套管的一部分的前端部件的剖面視圖。
與第一實(shí)施例相比，該第二實(shí)施例中的前端部件1A的形狀不同，即前端部件1A具有形成后端面2A的外圓周面延伸形狀的外圓周面。特別是，該前端部件1A具有一個(gè)形成空腔1F的后端壁。在該前端部件1A的后端面上加工出從尾部到頭部延伸的、直徑要比形成在該后端部件2A的光纖單絲穿通孔2B要大的該空腔1F，其可與設(shè)置在該前端部件1A上的光纖單絲穿通孔1B相通，并且該空腔1F的內(nèi)周面形成至少一個(gè)凹槽1G。
該凹槽1G起到如下效果，當(dāng)注塑形成該后端部件2A時(shí)，該后端部件2A的遠(yuǎn)端的一部分2C旋入該凹槽1G內(nèi)，防止后端部件2A相對(duì)于前端部件1A的回轉(zhuǎn)和滑動(dòng)。
該凹槽1G可以包括沿前端部件1A的徑向延伸的至少一個(gè)貫通孔或者形成在凹入部分或者空腔1F的內(nèi)圓周面上以沿著軸線方向呈螺旋形延伸的凹入部分。
針對(duì)第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，由于注塑成形在空腔1F的內(nèi)周面的后端部件2A的遠(yuǎn)端部分2C起到前端部件1A的增強(qiáng)的作用，所以前端部件1A的長(zhǎng)度與第一實(shí)施例相比可更短，其結(jié)果進(jìn)一步降低制造成本。
將如此制造的光纖復(fù)合套管裝配到連接器套和插座盒的至少一個(gè)中，就可獲得一種新型的光纖連接器。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的光纖復(fù)合套管，由于除了套管基部的前端部件之外的部分是由線性膨脹系數(shù)等于或者小于該套管基部的前端部件的合成樹(shù)脂來(lái)制成，所以減少了由于環(huán)境溫度變化而施加在該光纖上的應(yīng)力，因而能能夠抑制套管內(nèi)的光纖由于環(huán)境溫度的變化導(dǎo)致斷開(kāi)和連接損耗(即插入損耗和反射損耗)的增加。
本文可參考申請(qǐng)人的2002年2月25日的日本專利申請(qǐng)No.P2002-048415的全部?jī)?nèi)容。
盡管參照本發(fā)明的特定實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳述，本發(fā)明并不限于以上的實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，對(duì)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言將能夠做出各種改進(jìn)。本發(fā)明的范圍由所附的下列權(quán)利要求來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種光纖復(fù)合套管，包括一個(gè)可使光纖插入的套管基部；和一個(gè)形成于該套管基部一端的法蘭部件；其特征在于，該套管基部還包括一個(gè)由硬質(zhì)材料制成并具有一個(gè)光纖單絲穿通孔的前端部件，以及一個(gè)由線性膨脹系數(shù)等于或者小于該前端部件的合成樹(shù)脂制成的并具有一個(gè)光纖芯線引導(dǎo)孔的后端部件。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該合成樹(shù)脂的線性膨脹系數(shù)大體上等于該光纖的線性膨脹系數(shù)(0.4×10-5)。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該合成樹(shù)脂的線性膨脹系數(shù)小于氧化鋯陶瓷的線性膨脹系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該套管基部的前端部件的外徑為2.5mm或者1.25mm。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該合成樹(shù)脂包括一種在20％～50％范圍內(nèi)的碳化纖維填料。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，所述的前端部件的軸線方向的長(zhǎng)度L與該前端部件的外徑φ之間的比值L/φ為1.5～3。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該前端部件的后部還設(shè)有外形比其外徑要小的小直徑部分，而且該小直徑部分還提供具有至少一個(gè)凹入部分的外圓周表面。
8.如權(quán)利要求1所述的光纖復(fù)合套管，其特征在于，該前端部件設(shè)有一個(gè)直徑比該光纖芯線引導(dǎo)孔的內(nèi)徑要大的空腔，并且該空腔與光纖芯線插入孔連通，該空腔還設(shè)有至少一個(gè)凹入部分的的內(nèi)圓周表面。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種光纖復(fù)合套管(1)，其包括由諸如氧化鋯陶瓷的硬質(zhì)材料制成的前端部件(1A)和由線性膨脹系數(shù)等于或者小于該前端部件(1A)的合成樹(shù)脂制成的后端部件(2A)。通過(guò)如此構(gòu)成的套管，減少了由于環(huán)境溫度變化而施加在該光纖上的應(yīng)力。
文檔編號(hào)G02B6/36GK1441273SQ03106258
公開(kāi)日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月25日
發(fā)明者石橋功成, 柴田雅廣, 中村實(shí) 申請(qǐng)人:協(xié)榮線材株式會(huì)社