專利名稱：用于光纖連接的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及光通信，具體地涉及用于將信號分配給多個用 戶裝置的光學(xué)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，并且特別地涉及用于光纖連接的設(shè)備， 例如用于將光纜連接到用于執(zhí)行電光轉(zhuǎn)換的光電設(shè)備的設(shè)備。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，在電信領(lǐng)域，光學(xué)技術(shù)主要用于光學(xué)信號的長距離傳輸， 其優(yōu)點是通過光纖可提供寬帶。而電纜，諸如同軸電纜或由銅絞線構(gòu) 成的電纜，仍然主要被用于傳輸來自終端用戶的信號或向終端用戶傳輸信號(在例如數(shù)字電視、電話等很多應(yīng)用領(lǐng)域中，通過撥號或xDSL 網(wǎng)絡(luò)連接來完成數(shù)據(jù)交換)、以及局域網(wǎng)(LAN)的電子產(chǎn)品(諸如 個人電腦、打印機、存儲設(shè)備等)之間的數(shù)據(jù)交換。然而，電纜具有相對狹窄的帶寬，并且正變成阻礙獲得高傳輸率 的限制因素。此外，電纜引起了電磁干擾以及阻抗匹配的問題。另夕卜， 電纜相對較硬，因此難以插入建筑物的合適電纜管道(出于電氣安全 的要求，這些電纜管道應(yīng)不同于用于配送電力的電纜管道)，并且由于 它們體積龐大，因此可插入電纜管道的電纜數(shù)量有限。研究方向轉(zhuǎn)向研究不僅在遠距離信號傳輸中、而且還在用于將信 號分配給例如居民樓或辦公室中的多個用戶產(chǎn)品的局域網(wǎng)中使用光學(xué) 系統(tǒng)的可能性。光纖電纜具有非常大的帶寬、較低的衰減值，并且對于比特率、 格式和傳輸碼是基本透明的；另外，光纖電纜體積并不龐大，相反地 它們?nèi)彳?、輕質(zhì)、沒有電磁千擾，并且具有低的彎曲損耗；此外，它 們可被插到用于配送電力的同 一 電纜管道中。然而，為了與電子產(chǎn)品相連，光纖電纜要求使用光電設(shè)備，即用于執(zhí)行光-電轉(zhuǎn)換或相反地電-光轉(zhuǎn)換的設(shè)備，以將光學(xué)信號轉(zhuǎn)換成相 應(yīng)的電信號，反之亦然。光學(xué)信號到相應(yīng)的電信號的轉(zhuǎn)換通常通過光 電探測器來實現(xiàn)，而電信號到相應(yīng)的光學(xué)信號的轉(zhuǎn)換通常由包括例如 激光器這樣的光源的光電設(shè)備來實現(xiàn)，所述光源發(fā)出其強度可根據(jù)電 信號所傳送的信息得到調(diào)制的光。光纖與光源和/或光電探測器的連接通常由光學(xué)連接器來實現(xiàn)。典 型地，光學(xué)連接器是一種包括兩個部件的設(shè)備，所述兩個部件能夠以 可拆卸的方式彼此相連，并且必須將一個附連到光纖的一端，而將另 一個附連到光電探測器或光源的引出端。例如，在用戶的電子產(chǎn)品和分配單元(例如，分別位于辦公室或 公寓和地窖或閣樓)之間安裝適于例如在建筑物內(nèi)建立起(單向的) 點對點連通的包含光纖的光纜，(除了光纖沿著建筑物的合適電纜管道從地窖/閣樓到辦公室/公寓的通道外，還)要求以下步驟根據(jù)必要 的長度切割光纜；剝除光纜護套，分別在用戶產(chǎn)品和分配單元處將光 學(xué)連接器施加到光纖兩端；可能地，將光學(xué)連接器施加到光源和光電 探測器(在光源和光電探測器尚未裝備連接器的情況下)；以及最后分 別在分配單元和用戶產(chǎn)品側(cè)，或反之亦然，通過連接器將光纖的一端 連接到光源，將光纖的另一端連接到光電探測器；在雙向鏈路的情況 下，上述操作過程應(yīng)重復(fù)兩次。用于將光纖連接到光電設(shè)備的已知的替換技術(shù)是借助于光纖端部 與光電設(shè)備的引出端之間的熔融結(jié)。然而，使用光學(xué)連接器和熔融結(jié)是非常麻煩的，并且需要包括光 纖剝離(即除去纖維的外部保護涂層)、切斷和磨光操作在內(nèi)的關(guān)鍵操 作，這些操作在現(xiàn)場執(zhí)行起來非常棘手，要求高精度(公差在微米的 范圍內(nèi))，并且必須由高度專業(yè)人士使用專用工具來實施。所有的這些 都增加了安裝時間和成本。此外，經(jīng)常還會出現(xiàn)以下情況這些復(fù)雜 的操作必須在不方便的、狹窄的空間(例如在工作臺或辦公桌下面) 中進行，這增加了光纖連接未在必要的精度下完成的風(fēng)險，結(jié)果極大 地減低了鏈路性能。因此，盡管光纜具有一些優(yōu)點，但是由于高的安裝成本，以及因 為如果未能正確執(zhí)行上述操作，光學(xué)連接就可能不可靠，所以迄今為 止光纜在用于將信號分配給多個終端用戶的網(wǎng)絡(luò)中的使用高度受限。因此，迫切需要簡化用于將信號分配給多個用戶的光纖網(wǎng)絡(luò)的安 裝，同時確保較高的可重復(fù)性并且限制安裝成本。發(fā)明內(nèi)容申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)這種問題可通過以下技術(shù)來解決，所述技術(shù)允許 中，而不需"連接"光纖或形成熔融結(jié)。實際上，申請人已經(jīng)觀察到使用該技術(shù)，可以實現(xiàn)光纖終端， 同時留下保護涂層完整的光纖(假設(shè)保護涂層足夠透明的話)。不同于 使用連接器或熔融結(jié)，在使用纖維彎曲時，光纖的端面不具有特殊的 光學(xué)功能，因此上述的使用光學(xué)連接器或熔融結(jié)所要求的關(guān)鍵的光纖 剝離、切割和磨光等操作可以免去。申請人觀察到通過光纖彎曲來將光從光纖中提取出來或?qū)⒐馍?入光纖中的原理其本身在本領(lǐng)域是公知的。例如，US 4，759，605描述了使用彈性變形材料將光射入/提取出光 纖的裝置，其包括堅硬的透明元件，所述透明元件被設(shè)置成在光學(xué)元 件(光源或光電探測器)附近與彈性變形材料表面接觸。所述彈性變 形材料包括關(guān)于具有預(yù)定彎曲半徑的輪廓進行彎曲的表面，其中所述 輪廓對于光的耦合或解耦是最佳的。彎曲元件在其彎曲表面上具有凹 槽，并且用于將光纖壓靠在彈性變形材料的所述表面上，以便使光纖 保持彎曲配置，和將其定位在所述表面上的精確位置上以獲得最佳的 耦合/解耦效率。US 4，950，046提供了另一個實例，其描述了一種光纖耦合器，所 述耦合器具有沿著斜塊的頂點凸起的圓柱棒，和裝配成圍繞所述圓柱 棒的圓周的 一部分延伸的光波導(dǎo)。透明的主體被設(shè)置在纖維的遠離圓 柱棒的 一側(cè)上，并且圓柱棒和主體一 同受到偏置以使得纖維圍繞圓柱棒表面彎曲，和形成透明主體與纖維的彎曲部分之間的緊密接觸。光 輸入或輸出設(shè)備被設(shè)置成通過透明主體將光引至彎曲纖維部分或從彎 曲纖維部分中接收光。在US 5,069,519、 US 5，333，217和US 5,483,610中提供了進一步 的實例。然而，申請人觀察到在現(xiàn)有技術(shù)中，迄今為止，通過彎曲將光 從光纖中提取出/將光射入光纖中的技術(shù)已用于捕獲光線，而尚未用于 實現(xiàn)真正的纖維終端，即理想地，光的理想完全(100%)提取/射入。 根據(jù)申請人，由于已知的基于纖維彎曲原理的光學(xué)耦合器是設(shè)計用于 光纖抽頭而不是用于光纖終端，因此它們不適合在用于潛在地將寬帶 信號配送給多個用戶的光纖網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的應(yīng)用，所述應(yīng)用要求高的連接 效率以便在有效距離上獲得高的傳輸率，即高的功率預(yù)算。具體地，申請人觀察到已知的耦合設(shè)備非常復(fù)雜，包括獨立部 分，體積龐大并且不易使用。另外，它們不能保證光纖耦合的高度可 重復(fù)性，而這卻是具有低部署成本的高比特率、遠程光學(xué)系統(tǒng)所需要 的。申請人還觀察到，現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于使光纖保持適于將光提 取出/射入光纖的彎曲狀態(tài)的設(shè)備不用于確保實現(xiàn)高效的光耦合。例如，在US4，950，046的連接器中，光纖的正確定位不能得到保 證，因為光纖僅有非常短的光纖部分被夾在透明主體和圓柱棒之間， 基本上是松開的，并且在所述短的夾住部分附近的其它光纖部分能夠 自由移動。因此，光纖不能保持穩(wěn)定，因為它的大部分是自由的。在US 4,759,605中，纖維彎曲元件中的凹槽的存在有助于確保光 纖的定位。然而，在這種設(shè)備中，當(dāng)將彎曲元件引向彈性變形材料表 面時，由于部件表面上不可避免地存在著不平整，光纖可能會被夾在 其中光必須被提取出/射入的光纖段兩側(cè)的兩個位置上如果發(fā)生這種 情況，那么彎曲元件進一步靠近彈性變形材料表面會在光纖內(nèi)引起不 能消散的應(yīng)力，并且光纖可能會在它的期望對光提取/射入光學(xué)有效的 那段上變皺，或者光纖與彈性變形材料表面的緊密接觸可能被阻止，從而極大地減小了光學(xué)耦合效率。申請人因此已經(jīng)解決了提供如下所述的設(shè)備的問題，通過使用合 適的機構(gòu)，所述設(shè)備用于實現(xiàn)光纖終端，通過容納光纖并以較高的精 度保持光纖正確彎曲和關(guān)于例如光電設(shè)備的光學(xué)對準來確保高的功率 預(yù)算，并且使用簡單，從而使得光纖到光電設(shè)備的連接操作可以由任 意技術(shù)人員來完成，即使該技術(shù)人員不是專業(yè)于光纜終端的，或者甚 至可能由最終用戶來完成。申請已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述問題可通過提供兩個表面來解決，所述兩個表 面包括各自的有效表面部分，并且至少部分通過所述兩個表面中的第 一個相對于所述兩個表面中的第二個圍繞關(guān)于其正中平面橫向地定向 的旋轉(zhuǎn)軸線的相對轉(zhuǎn)動，能夠在第一和第二相對位置之間彼此相對運 動。當(dāng)處于第二相對位置時，所述兩個表面相互配合以將一段光纖容 納在它們之間，使得有效表面部分相互配合從而使光纖保持預(yù)定的彎 曲狀態(tài)，所述彎曲狀態(tài)用于例如從光纖中提取出光或?qū)⒐馍淙牍饫w中。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了如所提交的權(quán)利要求1所述的用于耦合光纖的設(shè)備。該設(shè)備包括-第一表面和第二表面，所述第一和第二表面包括各自的有效表面部分；-至少一個光纖定位元件，其用于將光纖的至少一個點定位在所述 第二表面的縱向正中平面上；其中，第一和第二表面可以在第一和第二相對位置之間彼此相對 運動，在處于第二相對位置上時，第一和第二表面相配合以將一段光 纖容納在它們之間，使得第一和第二有效表面部分相配合從而使光纖 保持預(yù)定的彎曲狀態(tài)；并且其中，在從第一相對位置到第二相對位置的相對運動中的至 少一部分中，第一表面相對于第二表面圍繞關(guān)于所述正中平面橫向定 位的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。具體地，所述預(yù)定的彎曲狀態(tài)用于實現(xiàn)從光纖中提取光能或者將 光能射入光纖。具體地，第一和第二表面之一相對于第一和第二表面中的另一個 以可樞轉(zhuǎn)地安裝，從而形成第二類杠桿。在本發(fā)明的實施例中，該設(shè)備包括背脊，所述背脊具有沿著背脊 的頂部縱向延伸的凹槽，并且所述第二表面位于凹槽表面上。在本發(fā)明的實施例中，該設(shè)備包括在其間限定出溝槽的 一對壁， 其中所述第一表面位于溝槽的底部表面上。優(yōu)選地，在第二相對位置上，至少對應(yīng)于所述有效表面部分在所 述壁與所述背脊之間限定出間隙，所述間隙的寬度在沿著所述壁的一 部分移向溝槽底部表面的過程中變大。甚至更優(yōu)選地，在沿著所述壁的給定高度上，所述間隙的寬度在 從靠近至少一個光纖定位元件的位置上移向?qū)?yīng)于有效表面部分的位 置的過程中變大。所述背脊和所述溝槽中的一個可以形成在夾具主體上，而所述背 脊和所述溝槽中的另 一個可以形成在與夾具主體連接的纖維擠壓元件 上，以便能夠相對于夾具主體圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。纖維擠壓元件 可以通過樞軸鉸接到夾具主體。在本發(fā)明的實施例中，所述至少一個光纖定位元件包括兩個光纖 定位元件，所述兩個光纖定位元件中的至少一個大致在所述第一表面 的相應(yīng)的縱向端部處形成于所述夾具主體中。所述兩個光纖定位元件都可以大致在所述第一表面的相應(yīng)的縱向 端部處形成于所述夾具主體中?；蛘?，所述兩個光纖定位元件之一可 以在靠近所述旋轉(zhuǎn)軸的位置上形成于纖維擠壓元件中。該設(shè)備可以進一步地包括與所述第一和第二表面中的任一個一體 形成的光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)。光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)可以包括透明材料，特別為Zeonex⑧。優(yōu)選地，光聚焦元件可以與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)一體形成。 在預(yù)定的彎曲狀態(tài)用于將光能從光纖中提取出來的情況下，在所述光 聚焦元件的軸線與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)的光軸之間形成的角度可以在-20度至30度之間，優(yōu)選地在0度至20度之間，甚至更優(yōu)選地在3度 至IO度之間，特別地在6度至7度之間。在預(yù)定彎曲狀態(tài)用于從光纖射出光能的情況下，在所述光聚焦元件的軸線與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)的光軸之間形成的角度可以在-20度至20度之間，優(yōu)選地在5度至11 度之間。在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中，可在設(shè)備中提供底座，其用于容納光 電設(shè)備使之與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)成光學(xué)耦合關(guān)系。所述底座可以用于 容納響應(yīng)從光纖中提取出的光能的光電探測器，或者用于將光射入光 纖的光源。在本發(fā)明的實施例中，可沿著所述第一和第二表面中的至少一個 設(shè)置模式攪亂結(jié)構(gòu)。該模式攪亂結(jié)構(gòu)可具體包括形成于所述第一和第 二表面中的一連串的互補褶皺，所述褶皺用于當(dāng)光纖被夾在第一和第 二表面之間時使光纖的一部分變皺。具體地，該模式攪亂結(jié)構(gòu)被設(shè)置 在有效表面部分附近。可以提供鎖定裝置，其可被觸發(fā)以將纖維擠壓元件鎖定在第二位 置上。根據(jù)本發(fā)明的另 一個方面，提供了如權(quán)利要求25所述的耦合光纖 的方法，所述方法包括-提供第一表面和第二表面，第一和第二表面包括各自的有效表面部分；-將光纖的至少一個點定位在所述第二表面的縱向正中平面上； -相對于第二表面圍繞關(guān)于所述正中平面橫向定位的旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn) 動第一表面，以便將第一和第二表面從第一相對位置帶至第二相對位 置，所述第二相對位置用于將一段光纖容納在它們之間，第一和第二 有效表面部分相配合以使光纖保持預(yù)定的彎曲狀態(tài)。


述，本發(fā)明的特征和優(yōu)點將變清晰，并且將參見附圖來進行描述，其中圖1圖示了一個示例性的場景，該場景是非限制性，其中根據(jù)本發(fā)明的實施例的設(shè)備特別有用；圖2在軸測圖中并且在光學(xué)有效(閉合)的操作狀態(tài)下示出了根 據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于將一對光纖連接到相應(yīng)的光電設(shè)備上的設(shè) 備；圖3同樣在軸測圖中，但這次是在光學(xué)無效(斷開)的操作狀態(tài) 下示出了圖2的設(shè)備；圖4A在沿著豎直延伸并且包含圖3的線IVA-IVA的剖面所取的 橫截面圖中示出了圖3的設(shè)備；圖4B在沿著包含圖3的線IVB-IVB的豎直剖面所取的橫截面圖 中示出了圖3的設(shè)備；圖5在沿著包含圖2的線V-V的豎直剖面所取的橫截面圖中示出 了圖2的設(shè)備；圖6A和6B在沿著與圖4中的剖面相同的剖面所取的橫截面圖中 示出了所述設(shè)備，但是其中所述設(shè)備分別處于介于無效與有效操作 狀態(tài)之間的中間狀態(tài)，和有效操作狀態(tài)；圖7是圖6B中示出的設(shè)備的放大細節(jié)圖；圖8在沿線VIII-VIII所取的橫截面中示出了圖6B的設(shè)備的細節(jié)； 圖9是沿圖6B的線IX-IX所取的剖面圖；圖10A-10E是與圖8類似的橫截面示意圖，其分別取自設(shè)備的不 同操作狀態(tài)；以及圖IIA和IIB是用于圖示與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)操作的設(shè)備相比，本發(fā) 明的設(shè)備所具有的優(yōu)點的示意圖。
具體實施方式
圖l描繪了一個示例性場景，其中有利地使用了根據(jù)本發(fā)明實施 例的設(shè)備。所設(shè)想的場景為典型的住宅應(yīng)用場景，其中數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò) 100將網(wǎng)絡(luò)入口帶給建筑物105內(nèi)的終端用戶。例如，網(wǎng)絡(luò)100可,皮 用來使有線電視(例如點播電視)、電話、因特網(wǎng)和終端用戶的電子產(chǎn) 品110上的等同服務(wù)可用，所述電子產(chǎn)品110可包括例如電浮見機、個人電腦、電話或等同產(chǎn) 品。分配單元115被設(shè)置在建筑物105的地窖或地下室120中，并且 點對點的光纜鏈路125-其中各自的光纜容納于該建筑物的一條合適 的電纜管道130中-使分配單元115與置于建筑物各層上的用戶公寓 內(nèi)的用戶產(chǎn)品110相連。針對點對點的光纜鏈路125中的每一個，在用戶公寓內(nèi)設(shè)置至少 一個(一般為多個)插座135，所述插座135例如為常規(guī)的壁裝式插 座，其包括用于經(jīng)由電纜與用戶的電子產(chǎn)品110相連的RJ45型連接 器。在插座135內(nèi)還結(jié)合有光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，具體地為如同光電探測 器這樣的光-電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其用于將由光纜鏈路125攜帶的來自分配單 元115的光信號轉(zhuǎn)變成用戶的電子產(chǎn)品110可以使用的電信號；和/或 例如激光器這樣的電-光轉(zhuǎn)換設(shè)備，其用于將來自電子產(chǎn)品110的電信 號轉(zhuǎn)變成將被射入光纜鏈路125的光信號。有利地，光電轉(zhuǎn)換設(shè)備可 以由已經(jīng)存在于家里的墻壁中的電源來供電。還在光纜鏈路125與光 電轉(zhuǎn)換設(shè)備之間提供光學(xué)耦合。類似的光電轉(zhuǎn)換可以在各條光纜鏈路125的另一端、即分配單元 115處完成。要指出的是在典型的應(yīng)用中，光纜鏈路125可以在其路徑的沿 途上包括一個或多個連接點，從而使兩個或兩個以上的光纜鏈路段彼 此相連。這種連接可通過光學(xué)連接器、用于光纖的機械接頭、熔融結(jié)、 或可用于接合兩條光纖的其他技術(shù)來完成。為此，本發(fā)明所描述的技 術(shù)可被用在待連接的兩個光纖的端部上，以使得可以通過這兩條光纖 的彎曲部分的正確的相互對準，實現(xiàn)高性能、低成本并且可靠的連接。 分配單元115可以被設(shè)置在建筑物105的地窖或地下室中，并且在建 筑物的每一層上，可以提供合適的集中式連接點(接線板)，用于管理 中間的光纖終端。此外，各個點對點的光纜鏈路可以例如包括兩個部 件，各部件的一端以光電轉(zhuǎn)換設(shè)備結(jié)束，另一端以光學(xué)連接器結(jié)束。 通過這種方式，點對點鏈路的兩個部件之一將連接分配單元115和集 中式連接點，而點對點鏈路的另 一部件將連接集中式連接點和相應(yīng)的用戶產(chǎn)品。點對點鏈路的兩個部件可以通過光學(xué)連接器相連或斷開。這類結(jié)構(gòu)允許最終用戶通過與結(jié)構(gòu)化接線標準(CEI EN 50173-1 )中 已有的體系兼容的體系直接在各用戶儀器上產(chǎn)生點對點的光纖鏈路。圖2和3在軸測圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例的設(shè)備 200，其用于通過光纖彎曲將光纖光學(xué)耦合到(在此考慮的實施例中) 光電設(shè)備上；設(shè)備200在其他附圖中進一步示出，這些附圖允許理解 根據(jù)在此給出的本發(fā)明實施例的設(shè)備的結(jié)構(gòu)和操作細節(jié)。具體地，設(shè)備200 (其在下文中被描述)在使用時用于將第一光 纖205a光學(xué)耦合到光電探測器(通過彎曲將光引出光纖)，并且將第 二光纖205b光學(xué)耦合到光源(通過彎曲將光射入光纖中)。要指出的 是在替換實施例中，光纖與光電探測器的耦合以及光纖與光源的耦 合可以借助于截然不同的設(shè)備來實現(xiàn)，其中所述設(shè)備中的至少一個是 基于本發(fā)明的；或者更高數(shù)量的光纖可以通過相同設(shè)備耦合到相應(yīng)的 光電設(shè)備，光電探測器、或光源、或它們的組合。光纖205a、 205b 典型地為多才莫式光纖，優(yōu)選為至少在約600nm至1600nm之間的波長上的高帶寬光纖。在圖2和3中，在兩種不同的操作狀態(tài)下描述設(shè)備200:在圖2 中為光學(xué)有效(也叫做"閉合，，)的操作狀態(tài)，在圖3中為光學(xué)無效("斷 開")的操作狀態(tài)。設(shè)備200實質(zhì)上為纖維205a和205b的夾具，并且包括夾具底 座210，以及笫一和第二纖維擠壓元件215a和215b，其用于與夾具底 座210配合以容納并且將笫一和第二光纖205a和205b夾成適當(dāng)彎曲 的曲線狀態(tài)，從而分別允許有效的光提取和光射入。圖4A和4B分別在沿著包含線IVA-IVA和IVB-IVB的(附圖所 采用的約定中的)豎直剖面所取得的橫截面圖中示出了處于光學(xué)無效 的、斷開的操作狀態(tài)下的設(shè)備200，而圖5在沿著包含圖2中描繪的 線V-V的豎直剖面所取得的橫截面圖中示出了處于光學(xué)有效的、閉合 的操作狀態(tài)下的設(shè)備200,并且連同附圖2和3—起，允許理解該設(shè) 備的構(gòu)造。進一步的構(gòu)造細節(jié)可通過查看圖7和8得到理解。夾具底座210的形狀為普通的直角平行六面體，并且至少部分地 由對于處在感興趣的波長范圍內(nèi)的光透明的透明材料形成，所述透明 材料特別為塑料。市場有售的合適材料例如為Zeon Chemicals生產(chǎn)的 Zeonex ,這種材料是一種超高純度的、光學(xué)級的聚合物，其廣泛用 于高溫和高濕度下的折射率穩(wěn)定性非常重要的光學(xué)應(yīng)用中。對于兩條光纖205a、 205b中的每一條，夾具底座210包括纖維引 導(dǎo)插入結(jié)構(gòu)，所述插入結(jié)構(gòu)用于方便引導(dǎo)光纖插入設(shè)備并且正確地定 位光纖。具體地，在本發(fā)明的一個實施例中，纖維引導(dǎo)插入結(jié)構(gòu)中的每一 個均包括輸入纖維引導(dǎo)插入元件，和用作纖維定位元件的輸出纖維 引導(dǎo)插入元件。輸入纖維引導(dǎo)插入元件包括通孔220a、 220b，所述通孔形成在夾 具底座210的前壁230的上部(要指出的是"上"和"下"不希望是絕 對意義上的，而僅僅與設(shè)備在附圖中的描述方式相關(guān))；如在圖3中的 放大細節(jié)的橫截面中最佳示出的那樣，輸出纖維引導(dǎo)插入元件包括纖 維通道305a、 305b，所述纖維通道305a、 305b與通孔220a、 220b基 本同軸，并且形成在夾具底座210的相對于前壁230的遠端240附近。具體地，如在圖4A和4B中清楚地示出的那樣，通孔220a、 220b 具有具有普通長度(prevalent length )的喇叭狀(例如截頭園錐形) 部分405，其以擴大的、近似圓形的開口 410終止于前壁230的外露 的第一表面上，其中開口 410的直徑要比光纖205a、 205b的外徑大的 多；以及較短的、近似圓柱形的頸部415，其中頸部415具有僅略大 于光纖外徑的直徑，并且以開口 420終止于前壁230的與第一表面相 對的第二表面上。由于截頭園錐形部分405，通孔220a、 220b形成方 便纖維插入并且引導(dǎo)纖維進入頸部415的漏斗。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，假定例如光纖205a、 205b的外涂層直 徑約為250fim(具有10fim的公差)，那么通孔220a、 220b的頸部415 的直徑可以在約260pm至500jim之間。這允許獲得在-90度至+卯 度之間的纖維插入角(即插入過程中所容許的光纖與頸部軸線之間的角度)，以及大于約lOOjim的長度。具體地，申請人通過實驗發(fā)現(xiàn) 在通孔220a、 220b的頸部415具有在約300nm至約400nm之間的直 徑、在約300nm至5000nm之間的長度、和在約-60度至約+60度之 間的插入角的情況下，光纖的插入相當(dāng)方便。在本發(fā)明的實施例中，纖維通道305a、 305b包括由一對彎曲翼片 307和309限定的間隙，彎曲翼片307和309與夾具底座210的主體 一體形成并且成形為朝向通孔會聚，從而形成如同輸入纖維引導(dǎo)插入 元件中的漏斗那樣地方便纖維插入的另一漏斗，其中所述通孔的直徑 略大于光纖的外徑并且形成在相對較薄的隔板311上。對于兩條纖維205a、 205b中的每一條，夾具底座210還包括在纖彎曲結(jié)構(gòu)310a、 310b。纖維彎曲結(jié)構(gòu)310a、 310b包括一體形成于夾 具底座210中的背脊315a、 315b，其具有適當(dāng)彎曲的峰頂輪廓，其中 (如圖5中的放大細節(jié)和圖8示意性示出的那樣)近似半圓形的凹槽 423a、 423b形成在背脊315a、 315b的頂部上并且沿著背脊的峰頂(即 背脊的最高點)縱向延伸，凹槽423a、423b的直徑近似等于光纖205a、 205b的外徑，在4吏用中，凹槽表面用作讓光纖205a、 205b位于其上 的纖維彎曲表面(在下文中，凹槽423a、 423b及其表面，即纖維彎曲 表面，將用相同的參考數(shù)字標識)。在替換配置中，凹槽423a、 423b 可以具有其他橫截面形狀，諸如小于半圓的圓弧段，同時保持用于至少部分容納纖維205a、 205b的功能特征。具體地，背脊峰頂在峰頂?shù)姆謩e靠近輸入和輸出纖維引導(dǎo)插入元 件的兩個縱向端部上包括兩個基本平坦的部分425和430，并且包括 平滑連接所述兩個基本平坦的峰頂部分425和430的向上凹陷的部分 435。在沿著凹陷的峰頂部分435的中間位置，例如近似在其中心，有 效(active )的峰頂部分440在沿平面IVA-IVA、 IVB-IVB (其被選為 纖維彎曲表面的縱向正中平面)所取的橫截面上具有彎曲半徑，該彎 曲半徑用于使容納在凹槽423a、423b中從而位于纖維彎曲表面上的纖 維具有用于實現(xiàn)所需要的將光引出/射入纖維的功能的彎曲形態(tài)。具體地，如圖7的放大細節(jié)所示，有效的峰頂部分440為圓弧，其圓周半 徑r在約l至3mm之間，優(yōu)選為2mm士0.5mm，角跨度p在約30度 至90度之間，優(yōu)選為60度士10度；凹部435的其它部分在任一縱向 位置上具有大于約3mm的局部彎曲半徑。在夾具底座210中，與各纖維彎曲結(jié)構(gòu)310a和310b相關(guān)地，在 有效峰頂部分440的下方形成光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)450;所述兩個光學(xué)耦合 結(jié)構(gòu)450中的每一個包括由(至少在關(guān)心的操作光學(xué)波長上)透明的 材料制成、并且優(yōu)選地其折射率近似等于纖維的底涂層的折射率(例 如，典型的纖維底涂層的折射率在598nm為1.4795，在1320nm為 1.4693 )的夾具底座210的相應(yīng)部分。如前所述，合適的材料為 Zeonex 。在本發(fā)明實施例中，整個夾具底座210由具有上述光學(xué)性 質(zhì)的同種透明塑料材料制成，然而，沒有什么能阻止僅用這種材料制 造夾具底座的形成光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)450的部分，而夾具底座的其它部分 由不同的材料制成，所述不同材料不必具有上述光學(xué)性質(zhì)，甚至可能 是不透明的。在本發(fā)明的實施例中，所述兩個光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)450中的每一個還 包括至少一個透鏡460，其用于收集和聚焦從光纖205a或205b中提 取的光線或?qū)⒁淙牍饫w205a或205b的光線。在本發(fā)明的優(yōu)選實施 例中，透鏡460 —體地形成在夾具底座210中，然而沒有什么能阻止 將透鏡460提供成安裝到夾具底座210上的獨立部件。在各個透鏡460的下方，機械保持結(jié)構(gòu)465形成在夾具底座210 中，所述保持結(jié)構(gòu)465用于可拆卸地容納相應(yīng)的光電設(shè)備。具體地， 由于市場有售的光電設(shè)備中的大多數(shù)都裝在近似圓柱形的"TO-can" 型標準包裝內(nèi)，因此所述兩個機械保持結(jié)構(gòu)465中的每一個均包括近 似圓柱形的中空底座，所述中空底座的內(nèi)徑基本等于To-can型包裝的 外徑，以便用于容納光電設(shè)備并且通過簡單的摩擦作用將其保持在合 適位置上。具體地，在此描述的本發(fā)明的示例性實施例中，與纖維彎曲結(jié)構(gòu) 310a相連的保持結(jié)構(gòu)465用于容納例如PIN型光電二極管這樣的光電探測器，其在圖中被描述成安裝在設(shè)備200上并且用467來標識，而 與纖維彎曲結(jié)構(gòu)310b相連的保持結(jié)構(gòu)465用于容納如同激光器(例如 FP激光器或VCSEL激光器)或光電二極管這樣的光源，其在圖中被 描述成安裝在設(shè)備200上并且用468來標識。要指出的是沒有什么能夠阻止保持結(jié)構(gòu)采用用于容納不同形狀 和尺寸的包裝中的光電部件的不同形狀。具體地，如圖7所示，相關(guān)保持結(jié)構(gòu)465的圓柱形底座的幾何軸 線Ag對準相應(yīng)透鏡460的軸線，其接著被排列以關(guān)于相應(yīng)的光學(xué)耦 合結(jié)構(gòu)450的光軸Ao形成合適的角度，其中光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)450的光 軸被定義為對于接收器段而言，在有效峰頂部分440的起點上，或 者對于傳輸段(在光傳播方向上)而言在有效峰頂部分440的終點上， 彎曲表面423a、 423b (在其正中平面上)的切線。對于兩個相連纖維 彎曲結(jié)構(gòu)310a (設(shè)計成從纖維205a中提取光)和310b (設(shè)計用于將 光射入纖維205b中)，在幾何軸線與光軸之間形成的所述合適角度(在 圖7中標注為a)優(yōu)選是不同的。具體地，并且僅以舉例的方式，對 于纖維彎曲結(jié)構(gòu)310a，角a可以在-20度至30度之間，優(yōu)選地在0 度至20度之間，甚至更優(yōu)選地在3度至IO度之間，例如在6度至7 度之間；對于纖維彎曲結(jié)構(gòu)310b，角a可以在-20度至20度之間， 優(yōu)選地在5度至ll度之間。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)上述角度值范圍使得光 的提取/射入最大化。夾具底座210最后包括安裝組件，其用于使得能夠?qū)⒃O(shè)備200安 裝到支撐件上。具體地，根據(jù)本發(fā)明的實施例中，安裝組件包括兩個 一體形成的中空圓柱形元件470，其沿著夾具底座主體210的兩個相 對側(cè)壁235被z沒置在夾具底座主體210的前壁230和遠端240之間的 近似中間位置上，并且用于與例如螺釘?shù)穆菁y部分接合。例如，在本 發(fā)明的實施例中，圓柱形元件470的長度在1至15mm之間，優(yōu)選地 在5至10mm之間，并且內(nèi)孔直徑在0.5至4mm之間，優(yōu)選地在1.5 至2.5mm之間。要指出的是例如根據(jù)偶然的要求，中空圓柱形元件 470的數(shù)量、位置以及尺寸都可以發(fā)生很大的改變。在一個實施例中，各個纖維擠壓元件215a和215b包括例如由塑 料(不一定是透明的)材料制成的杠桿，所述杠桿例如借助于樞軸245 近似在其兩端中的一端上鉸接到夾具底座210上，并且能夠環(huán)繞軸線 轉(zhuǎn)動，所述軸線橫向于、具體地近似垂直于縱向延伸至所述軸線的凹 槽423a、 423b的(例如與圖3中的平面IVA-IVA、 IVB-IVB重合的) 正中平面505a、 505b，具體地，在此描述地實施例中，所述軸線橫向 于、具體地近似垂直于居中地延伸至所述軸線的凹槽對稱平面(然而， 在本發(fā)明的替換實施例中，所述正中平面不必是對稱面，并且所述凹 槽可以是不對稱的)。在示出的實例中，纖維擠壓元件的兩個杠桿可圍 繞同一軸線320轉(zhuǎn)動，但是這不應(yīng)被解釋為對本發(fā)明的限制。具體地， 纖維擠壓元件215a、215b的兩個杠桿的鉸鏈大致被設(shè)置在相應(yīng)的纖維 通道305a、 305b的下方。要指出的是使用包括樞軸的鉸鏈其本身并不對本發(fā)明造成限制，方案，諸如例如通過彈性隔板將纖維擠壓元件連接到夾具底座上。各個纖維擠壓元件215a、 215b均具有纖維擠壓表面475a、 475b， 其正中表面與纖維彎曲表面423a、 423b的正中表面505a、 505b基本 共面，并且用于與形成在背脊315a、 315b的頂部上的相關(guān)表面423a、 423b配合作用。具體地，纖維擠壓表面475a、 475b在纖維擠壓表面 475a、 475b的分別靠近纖維擠壓元件215a、 215b的鉸接端和杠桿的 相對的自由端的兩端上具有在縱向方向上基本平坦的部分477和479， 并且還具有平滑連接所述兩個基本平坦的部分477和479的凸部481。 在順著纖維擠壓表面的凸部481的中間位置上，具體地近似在凸部481 的中央位置上，設(shè)有有效纖維擠壓表面部分483，所述有效部分483 具有與有效峰頂部分440的彎曲半徑近似相等的彎曲半徑，并且用于 與有效峰頂部分440配合以導(dǎo)致將光纖205a、 205b夾成彎曲狀態(tài)，以 便實現(xiàn)所要求的將光引出/射入光纖。纖維擠壓表面475a、 475b在其兩側(cè)被一對縱向延伸的材料唇緣 485所包圍。所述兩個唇緣485形成其間限定出溝槽805的壁，所述溝槽805在其橫向截面中近似為"U，，形，其寬度足以將包括帶有凹槽 423a、 423b的背脊峰頂?shù)谋臣?15a、 315b的至少上部容納在其內(nèi)部。 纖維擠壓表面475a、 475b位于溝槽805的底部表面上。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在從纖維擠壓表面475a、 475b的基本 平坦的部分477進行到基本平坦的部分479的過程中，溝槽805的橫 截面形狀和尺寸沿著縱向方向發(fā)生變化。具體地，圖9是出于說明性 目的沿著在圖6B中用線IX-IX表示的理想表面所取的設(shè)備200的示 意性剖視圖，其中線IX-IX位于背脊峰頂下方的約1/3h處，h為背脊 的總高度(圖5):在平坦部分477-其在纖維擠壓元件215a、 215b 被降下時(設(shè)備200處于有效操作狀態(tài))被設(shè)置成與纖維通道305a、 305b相對應(yīng)-中，溝槽805的橫截面形狀與背脊315a、 315b (的至 少上部)的橫截面形狀基本互補，以使得在壓下纖維擠壓元件215a、 215b并將其帶至閉合位置時，背脊315a、 315b基本上緊密地配合在 溝槽805內(nèi)。溝槽805的橫截面形狀在沿著纖維擠壓表面475a、 475b 朝向有效擠壓表面部分483運動時發(fā)生變化，以使得在纖維擠壓元件 215a、 215b處于閉合位置上時，溝槽805的表面與背脊315a、 M5b 在背脊底部附近的表面之間的間隙820的寬度小于溝槽805的表面與 背脊315a、 315b在背脊頂部附近的表面之間的間隙820的寬度，正如 同樣在圖8的橫截面圖中示出的那樣；換句話說，當(dāng)設(shè)備200閉合時， 溝槽805的表面與背脊315a、 315b的表面之間的間隙820 -其在背脊 底部的寬度近似為零-在朝向背脊的頂部行進中平滑地變寬。具體地， 在圖8中，用實線描述了處于幾乎閉合、但仍未完全閉合的位置上的 纖維擠壓元件215a，而虛線810示出了在纖維擠壓元件215a完全落 下時處于閉合位置上的溝槽805的表面的輪廓；用實線描述了處于兩 種位置815-1和815-2上的光纖205a:初始的未對準的位置815-1，部 分位于背脊315a的峰頂下方；和最后的對中位置815-2，位于凹槽 423a、423b中，其中纖維由于纖維擠壓元件和背脊的自動對中作用(這 將在下文中進行詳細解釋)被帶入該最后的對中位置。各纖維擠壓元件215a、215b在與鉸鏈相對的那端上具有柔性突出部325，所述突出部325具有用于光纖的中央通道。柔性突出部325 具有用于改善柔韌性的滾花的外露表面330,突齒335，以及抓握附件 340。柔性突出部325用于卡扣配合地與形成于夾具底座210的前壁 230中的凹槽487接合，突齒335用于與從前壁230中伸出的臺肩489 配合以將纖維擠壓元件保持在閉合位置上。在圖7最佳示出的本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，在纖維彎曲表面423a 中形成有模式攪亂結(jié)構(gòu)700，所述攪亂結(jié)構(gòu)700形成在位于有效表面 部分440與夾具底座前壁230附近的基本平坦的表面部分425之間的 凹部435中，即，在光纖205a內(nèi)的光線傳播方向上，形成于將光線從 纖維中提取出來的區(qū)域的上游。模式攪亂結(jié)構(gòu)包括結(jié)構(gòu)310a的纖維彎 曲表面423a的規(guī)則的(即周期性的)或不規(guī)則的一連串的褶皺；在纖 維擠壓表面475a中形成有互補的褶皺。這些褶皺導(dǎo)致纖維在被夾緊時 類似地形成褶皺，用于通過激勵多模式光纖205a的高階光傳播模式， 并且因此促進光朝向纖維包層擴散，從而方便對應(yīng)高階傳播模式的光 線逸出，來提高光提取效率。在本發(fā)明的實施例中，類似的模式攪亂 結(jié)構(gòu)可以被設(shè)在設(shè)備的傳輸部分中。在傳輸設(shè)備中，模式攪亂結(jié)構(gòu)允 許射入的光能在纖芯的模式之間的分布基本均勻(這可有利地用于在 光射入裝置僅能夠激勵那些性能不足的模式的情況下確保高的光纖傳 輸性能。)。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)模式攪亂結(jié)構(gòu)700應(yīng)優(yōu)選地使得由褶皺引起的 纖維彎曲半徑應(yīng)不小于光提取區(qū)域中的彎曲半徑，而所述光提取區(qū)域 中的彎曲半徑典型地在2至20mm之間。申請人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)為了使關(guān) 于光能分布的效果最大，同時褶皺段的衰減和長度最小，褶皺的最小 曲率半徑應(yīng)為0.5mm，褶皺段的輪廓應(yīng)為正弦波形，并且具有l(wèi)mm 的周期(即連續(xù)兩個褶皺峰頂或喉部之間的距離為lmm)，并且褶皺 段的長度應(yīng)該在6至10mm之間。光電設(shè)備467和468可以手動地或者借助于安裝機械插入相應(yīng)的 保持結(jié)構(gòu)465中，并且這種操作不需要在現(xiàn)場完成。因此，設(shè)備200 可以預(yù)先準備好以用于電和光的互連。在安裝操作過程中，在已將纖維擠壓元件215a和215b置于打開 位置(如同圖3)之后，操作人員，也有可能是終端用戶，將纖維205a、 205b分別塞入通孔220a、220b，使纖維從開口 420中引出；通孔220a、 220b的截頭圓錐形部分405的漏斗形狀使該操作變得容易。然后，操 作人員繼續(xù)推動纖維直至它進入纖維通道305a、 305b，該操作同樣地 因翼片307和309限定的漏斗形狀而變得容易。通過這種方式，纖維 205a、 205b ,皮正確定位并且與纖維彎曲結(jié)構(gòu)310a、 310b對準，而且 大致筆直地延伸于輸入和輸出纖維插入元件之間。然后，操作人員作用于纖維擠壓元件215a、 215b的與其鉸接端相 對的自由端，向下推動纖維擠壓元件215a、 215b，使其圍繞旋轉(zhuǎn)軸線 320轉(zhuǎn)動；通過這種方式，纖維擠壓表面475a、 475b接近背脊315a、 315b的峰頂。在纖維擠壓元件215a、 215b朝向背脊315a、 315b的峰頂轉(zhuǎn)動的 過程中，纖維205a、 205b進入兩唇緣485之間的溝槽805，直至纖維 擠壓表面475a、 475b與光纖205a、 205b相交。具體地，纖維擠壓元 件215a、 215b相當(dāng)于第二類杠桿(即，其中反作用力位于杠桿支點和 施力點之間的中間位置上的杠桿)，并且由于纖維擠壓表面475a、 475b 的特殊形狀，纖維擠壓表面475a、 475b在凸部481上靠近其有效部分 483但是偏向纖維擠壓元件215a、 215b的鉸接端的位置(圖6A )上 與光纖205a、 205b相交。隨著將纖維擠壓元件215a、 215b進一步地推向夾具底座210， 一 開始在輸入和輸出纖維插入元件之間大致筆直地延伸的光纖205a、 205b朝向纖維彎曲結(jié)構(gòu)310a、 310b彎曲。繼續(xù)推動纖維擠壓元件215a、 215b，光纖205a、 205b被裝入凹 槽423a、 423b中并且夾在纖維擠壓表面475a、 475b與凹槽423a、 423b 的表面之間。在纖維擠壓元件205a、 205b已經(jīng)完全降下時，通過作用 于柔性突出部325，使其卡扣配合地與凹槽487接合，可將纖維擠壓 元件鎖定在閉合位置上；抵靠臺肩489的突齒335將纖維擠壓元件保 持在閉合位置上。具體地，由于纖維擠壓元件215a、 215b相當(dāng)于第二類杠桿這一事 實， 一開始在纖維擠壓表面475a、 475b的有效表面部分483與輸出纖 維引導(dǎo)插入元件之間的點上與纖維擠壓表面475a、 475b接觸的光纖 205a、 205b逐漸朝向輸入和輸出纖維引導(dǎo)插入元件以其它纖維部分接 觸纖維擠壓表面475a、 475b,并且最終沿著從輸出纖維引導(dǎo)插入元件 到輸入纖維引導(dǎo)插入元件的整個纖維長度(具體地，不僅包括將要被 恰當(dāng)?shù)嘏獜澮杂糜谔崛?射入光線的相對較短的纖維部分、還包括相鄰 纖維部分的纖維長度)被夾在纖維擠壓表面475a、 475b與纖維彎曲表 面423a、 423b之間。這允許將光纖精確、正確地設(shè)置在形成于背脊 315a、 315b的峰頂中的凹槽423a、 423b內(nèi)，并依附在凹槽表面上， 而不會在光纖和凹槽423a、423b的表面之間留下可能的氣隙并且不會 有褶皺，而所述褶皺尤其在纖維彎曲表面423a、 423b的有效部分440 中將容易改變纖維彎曲半徑以致不受歡迎地降低光學(xué)耦合特性。事實上，即使理想地纖維在纖維擠壓表面475a、 475b與纖維彎曲 表面423a、423b之間的夾緊在從輸出纖維引導(dǎo)插入元件到輸入纖維引 導(dǎo)插入元件的整個纖維長度上基本同步地發(fā)生，纖維擠壓表面475a、 475b與纖維彎曲表面423a、 423b的形狀之間的不可避免的、即使非 常小的不匹配和/或表面不規(guī)則會導(dǎo)致光纖的某些點先于其它點被夾 緊。然而，正如圖11A (其中為了圖示的目的，纖維擠壓表面與纖維 彎曲表面的形狀上的可能的微小不匹配已被放大很多倍)所描述的那 樣，由于纖維擠壓元件215a、 215b的轉(zhuǎn)動運動，在根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備 中，纖維可能會首先在點Pa處被夾緊，所述點Pa與纖維彎曲表面 423a、 423b的有效部分440相比偏向輸出纖維引導(dǎo)插入元件；因此， 纖維擠壓元件215a、 215b的進一步下降不會將應(yīng)力引入纖維，因為從 夾緊點Pa開始朝向輸入纖維引導(dǎo)插入元件的纖維部分尚未被夾緊， 并且因此它在被夾緊時不會受到凍結(jié)應(yīng)力。相反，如圖IIB(其中，類似于圖11A,為了圖示的目的，纖維 擠壓表面與纖維彎曲表面的形狀上的可能的微小不匹配已被放大很 多)所描述的那樣，如果纖維擠壓元件通過簡單的平移運動下降(這發(fā)生在現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備中)，那么可能會出現(xiàn)以下情況纖維在有效部 分440的中心的兩側(cè)的兩個點Pbl、 Pb2上被夾緊，結(jié)果，纖維擠壓 元件的進一步下降將應(yīng)力施加到位于兩個夾緊點Pbl、 Pb2之間的纖 維部分上，應(yīng)力不能得到釋放并且可能引起纖維的褶皺，或者纖維不 能完全地附著在纖維彎曲表面423a、 423b上。這減弱了設(shè)備的光學(xué)性 能。另外，溝槽805的特殊形狀可有利地對光纖實施自動對中作用。 如圖10A至10E示意性描述的那樣，假設(shè)光纖205a、 205b (在圖中地延伸，盡管光纖對應(yīng)于輸入和輸出纖維引導(dǎo)插入元件得到正確定位。 人們觀察到在實踐中，這絕非是少數(shù)的情形，因為位于設(shè)備200內(nèi) 的光纖段上游的光纖段上的即使非常小的拉力和/或扭矩都可能引起 纖維歪曲，這致使纖維不能與纖維彎曲表面423a、 423b的正中平面 505a、 505b正確對齊。溝槽805的特殊形狀和尺寸確保在放下纖維擠壓元件215a、 215b 時，唇緣485的表面和背脊315a、 315b的表面對光纖形成向上推力的 組合作用，這種作用有助于在纖維被夾在纖維彎曲表面423a、 423b 與纖維擠壓表面475a、 475b之間之前，將纖維帶入凹槽423a、 423b中。所公開的設(shè)備構(gòu)造簡單并且易于使用，沒有需要搮作人員組裝的 獨立部件。它確保了光纖的正確定位，用于保證通過纖維彎曲提取/ 射入光線中的高功率預(yù)算。本發(fā)明已通過描述本發(fā)明的示例性實施例得到公開，然而，為了 滿足偶然的需求，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能輕易地對所描述的實施例以及 替換性實施例進行改進，而不會因此脫離在所附的權(quán)利要求書中定義 出的保護范圍。例如，雖然在所描述的實施例中，頂部上具有用于容納光纖的槽 的背脊被設(shè)在夾具底座上，并且纖維擠壓表面為形成于纖維擠壓元件 上的溝槽的底部表面，但是在替換實施例中，部件的布置可以是顛倒的。具體地，從制造的角度來看，使背脊配有用于容納纖維擠壓元件 上的光纖的槽，和纖維擠壓表面為形成于夾具底座中的溝槽的底部表 面在模具的簡化方面，特別就凹槽的成形來說，可能是有利的。另外，輸出纖維引導(dǎo)插入元件可以靠近鉸鏈形成在纖維擠壓元件 上(在這種情況下，纖維插入其中的設(shè)備的無效操作狀態(tài)可以對應(yīng)于 纖維擠壓元件的部分降下的狀態(tài))，而不是形成在夾具底座上。要指出的是本發(fā)明的上述幾個優(yōu)選實施例適于單獨例舉和應(yīng)用 到其它背景中。例如，將一個或多個透鏡集成在光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)中其本身是有利的， 以及提供集成的模式攪亂結(jié)構(gòu)，和例如幾何軸線與光軸之間的角度值 的優(yōu)選范圍其本身也是有利的。正如已經(jīng)提過的那樣，關(guān)于光纖與光電設(shè)備的耦合進行描述的本 發(fā)明的技術(shù)也可以用耦合兩條光纖；為此，上述設(shè)備可以被改進成用 于容納兩條光纖并使它們保持合適的彎曲狀態(tài)，同時使光提取/射入?yún)^(qū) 域相互之間正確定位以便將從一個光纖中提取出來的光耦合/射入到 另一個光纖中。另外，沒有什么能阻止在本發(fā)明的替換實施例中，纖維彎曲表 面和纖維擠壓表面的相對運動為或包括旋轉(zhuǎn)平移。
權(quán)利要求
1.一種用于耦合光纖的設(shè)備，其包括-第一表面(475a；475b)和第二表面(423a；423b)，所述第一和第二表面包括各自的有效表面部分(440，483)；-至少一個光纖定位元件(305a，305b)，其用于將光纖(205a；205b)的至少一個點定位在所述第二表面的縱向正中平面(505a；505b)上；其中，第一和第二表面能夠在第一和第二相對位置之間彼此相對運動，在處于第二相對位置上時，第一和第二表面相互配合以將所述光纖的一段容納在它們之間，使得第一和第二有效表面部分相互配合以使所述光纖保持預(yù)定的彎曲狀態(tài)；并且，在從第一相對位置到第二相對位置的相對運動中的至少一部分中，第一表面相對于第二表面圍繞相對于所述正中平面橫向定位的旋轉(zhuǎn)軸線(320)轉(zhuǎn)動。
2. 如權(quán)利要求l所述的設(shè)備，其中所述預(yù)定的彎曲狀態(tài)用于實 現(xiàn)從光纖中提取光能或者將光能射入光纖。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的設(shè)備，其包括背脊(315a; 315b )， 該背脊具有沿著該背脊的頂部縱向延伸的凹槽(423a; 423b)，其中所 述第二表面位于所述凹槽的表面上。
4. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的設(shè)備，其包括 一對壁(485)， 在這一對壁之間限定出溝槽(805),其中所述第一表面位于所述溝槽 的底部表面上。
5. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中在第二相對位置 上，至少對應(yīng)于所述有效表面部分在所述壁與所述背脊之間限定出間 隙(820)，所述間隙的寬度在沿著所述壁的一部分向溝槽底部表面運 動的過程中變大。
6. 如權(quán)利要求5所述的設(shè)備，其中在沿著所述壁的給定高度上， 所述間隙的寬度在從靠近所述至少一個光纖定位元件的位置上向?qū)?yīng)于所述有效表面部分的位置運動的過程中變大。
7. 如權(quán)利要求4、 5或6所述的設(shè)備，其中所述背脊和所述溝 槽中的一個形成在夾具主體(210)上，而所迷背脊和所述溝槽中的另 一個形成在與該夾具主體連接的纖維擠壓元件(215a, 215b)上，以 便能夠相對于夾具主體圍繞所述旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動。
8. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中所述纖維擠壓元件通過樞軸 (245)鉸接到夾具主體。
9. 如權(quán)利要求7或8所述的設(shè)備，其中所述至少一個光纖定位 元件包括兩個光纖定位元件，所述兩個光纖定位元件中的至少一個大 致在所述第一表面的相應(yīng)的縱向端部處形成在所述夾具主體中。
10. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述兩個光纖定位元件大 致在所述第一表面的相應(yīng)的縱向端部處形成在所述夾具主體中。
11. 如權(quán)利要求9所述的設(shè)備，其中所述兩個光纖定位元件中 的一個在靠近所述旋轉(zhuǎn)軸線的位置處形成在纖維擠壓元件中。
12. 如權(quán)利要求2-11中的任一項所述的設(shè)備，還包括與所述第 一和第二表面中的任一個一體形成的光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)包括透 明材料，尤其是Zeonex⑧。
14. 如權(quán)利要求13所述的設(shè)備，還包括與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)一 體形成的光聚焦元件(460)。
15. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中當(dāng)所述預(yù)定的彎曲狀態(tài)用 于將光能從光纖中提取出來時，在所述光聚焦元件的軸線與所述光學(xué) 耦合結(jié)構(gòu)的光軸之間形成的角度在-20度至30度之間，優(yōu)選地在0 度至20度之間，甚至更優(yōu)選地在3度至IO度之間，尤其在6度至7 度之間。
16. 如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中當(dāng)所述預(yù)定彎曲狀態(tài)用于 從所述光纖射入光能時，在所述光聚焦元件的軸線(」g)與所述光學(xué) 耦合結(jié)構(gòu)的光軸(Jo)之間形成的角度在-20度至20度之間，優(yōu)選 地在5度至11度之間。
17. 如權(quán)利要求14、 15或16所述的設(shè)備，還包括底座(465)， 其用于與所述光學(xué)耦合結(jié)構(gòu)成光學(xué)耦合關(guān)系的容納光電設(shè)備。
18. 如引用權(quán)利要求15時的權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所 述底座用于容納響應(yīng)從光纖中提取出的光能的光電探測器(467 )。
19. 如引用權(quán)利要求16時的權(quán)利要求17所述的設(shè)備，其中所 述底座用于容納將光射入光纖的光源(468)。
20. 如權(quán)利要求2至18中的任一項所述的設(shè)備，其還包括沿著所 述第一和第二表面中的至少一個的模式攪亂結(jié)構(gòu)(700)。
21. 如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中所述模式攪亂結(jié)構(gòu)包括形 成在所述第一和第二表面中的一連串的互補褶皺，所述褶皺用于在光纖被夾在所述第一和第二表面之間時使光纖的一部分變皺。
22. 如權(quán)利要求21所述的設(shè)備，其中所述模式攪亂結(jié)構(gòu)被設(shè)置 在有效表面部分附近。
23. 如權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其還包括鎖定裝置(325， 489)， 其可被觸發(fā)以將纖維擠壓元件鎖定在第二位置上。
24. 如前述權(quán)利要求中任一項所述的設(shè)備，其中所述第一和第 二表面中的一個相對于所述第 一和第二表面中的另 一個可樞轉(zhuǎn)地安 裝，以便形成第二類杠桿。
25. —種耦合光纖的方法，其包括-提供第一表面(475a; 475b)和第二表面(423a; 423b),所述 第一和第二表面包括各自的有效表面部分(440; 483);-將光纖(205a; 205b )的至少一個點定位在所述第二表面的縱向 正中平面(505a; 505b)上；-相對于第二表面圍繞相對于所述正中平面橫向定位的旋轉(zhuǎn)軸線 (320)轉(zhuǎn)動第一表面，以便將所述第一和第二表面從第一相對位置帶 至第二相對位置，以便將光纖的一段容納在所述第一和第二表面之間， 第一和第二有效表面部分相互配合以使光纖保持預(yù)定的彎曲狀態(tài)。
26. 如權(quán)利要求25所述的方法，其中所述預(yù)定的彎曲狀態(tài)用于 能夠?qū)崿F(xiàn)從光纖中提取光能或者將光能射入光纖。
27. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中所述設(shè)置第二表面包 括設(shè)置背脊(315a; 315b ),所述背脊具有沿著其頂部縱向延伸的凹槽 (423a; 423b)，其中所述第二表面位于所述凹槽的表面上。
28. 如權(quán)利要求l、 2或3所述的方法，其中所述設(shè)置第一表面 包括設(shè)置一對壁(485)，在該一對壁之間限定出溝槽(805)，其中所 迷第一表面位于所述溝槽的底部表面上。
29. 如權(quán)利要求26、 27或28所述的方法，其還包括將所述有 效表面部分光學(xué)耦合到光電設(shè)備，其中所述光電設(shè)備選自由以下部件 構(gòu)成的組中響應(yīng)從光纖中提取出的光能的光電探測器(467),和用 于將光射入光纖的光源(468)。
全文摘要
一種用于耦合光纖的設(shè)備，其包括第一表面(475a；475b)和第二表面(423a；423b)，其包括各自的有效表面部分(440，483)；至少一個光纖定位元件(305a，305b)，其適于將光纖(205a；205b)的至少一個點定位在所述第二表面的縱向正中平面上。第一和第二表面可以在第一和第二相對位置之間彼此相對運動，并且在處于第二相對位置上時，第一和第二表面相互配合以將所述光纖的一段容納在它們之間，在此位置上，第一和第二有效表面部分相互配合以使所述光纖保持預(yù)定的彎曲狀態(tài)，所述預(yù)定彎曲狀態(tài)特別地適于將光從光纖中提取出來或?qū)⒐馍淙牍饫w。在從第一相對位置到第二相對位置的相對運動中的至少一部分中，第一表面相對于第二表面圍繞關(guān)于所述正中平面橫向定位的旋轉(zhuǎn)軸(320)轉(zhuǎn)動。
文檔編號G02B6/42GK101336384SQ200680052169
公開日2008年12月31日 申請日期2006年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月31日
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