專利名稱：一種光纖插芯、制備方法及快速接頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光纖現(xiàn)場機(jī)械式接續(xù)技術(shù)領(lǐng)域，具體說是一種光纖插芯、制備方法及 快速接頭。
背景技術(shù)：
在光通信中光纖接續(xù)有三種基本方法一是光纖通過工廠加工端面拋磨好的光纖 連接線接頭在適配器中通過適配器的陶瓷套管實(shí)現(xiàn)對接，二是現(xiàn)場光纖融接，三是光纖現(xiàn) 場機(jī)械式接續(xù)。本發(fā)明涉及用于光纖現(xiàn)場機(jī)械式接續(xù)。光纖現(xiàn)場機(jī)械式接續(xù)目前采用的方法分為兩類一類是將兩根光纖在準(zhǔn)直套管中對接。準(zhǔn)直套管目前多為加注光耦合匹配液的玻 璃毛細(xì)管，光纖穿入后固定，這種器件稱為機(jī)械式接線子。另一類是采用現(xiàn)場裝配光纖接頭，兩個(gè)接頭端面對接。現(xiàn)場裝配光纖接頭則又分 為預(yù)埋光纖接頭和無預(yù)埋光纖接頭兩種。無預(yù)埋光纖接頭將簡易切割的光纖裝入光纖接頭，直達(dá)接頭陶瓷插芯端面，通過 光纖接頭的氧化鋯陶瓷插芯在光纖適配器中的陶瓷套管中對接。在現(xiàn)場安裝條件下接頭端 面只能做簡單拋磨處理。預(yù)埋光纖接頭在插芯中穿入一小段光纖，工廠將接頭拋磨加工后與準(zhǔn)直套管結(jié)合 成為“快速接頭”。在現(xiàn)場，光纖在準(zhǔn)直套管中與接頭中預(yù)埋的光纖耦合后再用適配器與另 一端對接。這其實(shí)屬于第一類接續(xù)法?；谏鲜雒枋?，我們可以將光纖現(xiàn)場機(jī)械式接續(xù)準(zhǔn)直器件歸為兩種第一種是玻 璃毛細(xì)管，第二種是同心圓光纖氧化鋯陶瓷插芯和陶瓷套管?，F(xiàn)有技術(shù)之一是采用130微米孔徑的玻璃毛細(xì)管作為準(zhǔn)直器件。光纖端面不做 拋磨處理。玻璃毛細(xì)管內(nèi)充入光纖匹配液后將兩端光纖固定后成為機(jī)械式光纖接線子。其 缺點(diǎn)在于玻璃毛細(xì)管孔徑不可能非常精密，光纖的直徑為125微米，考慮毛細(xì)管可能達(dá)到 的正負(fù)誤差，玻璃毛細(xì)管一般為130微米。其價(jià)格較高。只能實(shí)現(xiàn)光纖與光纖的對接，無法 接入設(shè)備。另外，使用玻璃毛細(xì)管作為光纖對接準(zhǔn)直器件制作預(yù)埋光纖“快速接頭”結(jié)構(gòu)比 較復(fù)雜，價(jià)格也比較貴?，F(xiàn)有技術(shù)之二是無預(yù)埋光纖接頭，將簡易切割的光纖裝入光纖接頭，通過光纖接 頭的氧化鋯陶瓷插芯在光纖適配器中的陶瓷套管中對接。其缺點(diǎn)在于由于現(xiàn)場條件下只 能對光纖端面做簡單拋磨處理。而端面簡易處理的光纖由于端面粗糙，幾何尺寸無法保證， 因而不能滿足高反射低損耗的要求，很好的傳遞光傳輸信號(hào)，特別是電視圖像信號(hào)。光纖不 能在陶瓷插芯中理想固定。雖然3M公司的熱熔膠有一些應(yīng)用，效果仍不及工廠加工接頭?，F(xiàn)有技術(shù)之三是預(yù)埋光纖接頭，預(yù)埋光纖接頭在插芯中穿入一段光纖，工廠拋磨 加工后與接頭內(nèi)準(zhǔn)直套管結(jié)合成為“快速接頭“。在安裝現(xiàn)場通過組合零件中的玻璃毛細(xì) 管與光纖耦合后再用適配器與另一根光纖對接。其缺點(diǎn)在于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價(jià)格高，且光纖插 入損耗和反射損耗不夠好。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種光纖插芯，為光纖施工 現(xiàn)場接頭裝配與接續(xù)提供高品質(zhì)的快速廉價(jià)解決方案，采用插芯作為光纖耦合對接準(zhǔn)直器 件替代玻璃毛細(xì)管，進(jìn)而制作光纖與光纖對接的低損耗機(jī)械式接線子，并采用預(yù)埋光纖方 法制作一系列高品質(zhì)(低插入損耗，高反射損耗)的現(xiàn)場裝配“快速接頭”。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種光纖插芯，包括圓柱形的插芯本體1，所述插芯本體1前端為錐臺(tái)形，其特征 在于插芯本體1內(nèi)設(shè)有插芯孔2和尾錐孔3，插芯孔2沿插芯本體1水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體1前端面，尾錐孔3沿插芯本體1水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體1后端面，所述尾錐孔 3為圓錐臺(tái)形，插芯孔2的后端與尾錐孔3的前端連通，所述插芯孔2的橫截面為矩形，或三角形，或橢圓形，或卵圓形；或所述插芯孔2的橫截面為圓形，且在插芯孔2的圓形內(nèi)壁上沿插芯本體1水平 軸向設(shè)有至少一條側(cè)槽4，側(cè)槽4的前端貫通插芯本體1前端面，側(cè)槽4的后端與尾錐孔3的前端連通。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述尾錐孔3的橫截面的上下兩斜邊的夾角α為60度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述插芯本體1為氧化鋯陶瓷插芯，或?yàn)樗芰喜逍净?金屬插芯，所述塑料插芯選用熱塑塑料或熱塑定型塑料制成，所述金屬插芯選用303、304 或316不銹鋼制成。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，側(cè)槽4在插芯孔2的開槽口的弧度角β大于25度并 小于180度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述側(cè)槽4為一條，側(cè)槽4的橫截面為矩形或不規(guī)則圓 弧形或圓形。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述側(cè)槽4為三條，所述三條側(cè)槽4的橫截面分別為同 一個(gè)三角形的三個(gè)角之一，插芯孔2的直徑大于該三角形的內(nèi)切圓，且小于該三角形的外 接圓。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述側(cè)槽4為四條，所述四條側(cè)槽4的橫截面分別為同 一個(gè)矩形的四個(gè)角之一，插芯孔2的直徑大于該矩形的內(nèi)切圓，且小于該矩形的外接圓。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，橫截面為圓形的插芯孔2的直徑為0. 125mm。一種上述光纖插芯的制備方法，其特征在于當(dāng)側(cè)槽4的橫截面為不規(guī)則圓弧形 時(shí)，采用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽；當(dāng)插芯孔2的橫截面為矩形、三角形、橢圓形或卵圓形時(shí)，采用 現(xiàn)有注塑或擠塑方法制備；當(dāng)側(cè)槽4的橫截面為矩形或圓形時(shí)，采用現(xiàn)有注塑或擠塑方法 制備；插芯孔2采用直徑逐步變大的鋼絲采用現(xiàn)有工藝?yán)贫伞Ｒ环N快速接頭，其特征在于該快速接頭為采用預(yù)埋光纖方法制作的快速接頭，其 內(nèi)部的準(zhǔn)直器件為上述的任意光纖插芯之一。本發(fā)明所述的光纖插芯，采用插芯作為光纖耦合對接準(zhǔn)直器件替代玻璃毛細(xì)管，進(jìn)而制作光纖與光纖對接的低損耗機(jī)械式接線子，并采用預(yù)埋光纖方法制作一系列高品質(zhì) (低插入損耗，高反射損耗)的現(xiàn)場裝配“快速接頭”。


本發(fā)明有如下附圖
圖1光纖插芯的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2圖1中A部剖視放大圖，
圖3圖1的左視圖，
圖4圖3中B部放大圖實(shí)施例一，
圖5圖3中B部放大圖實(shí)施例二，
圖6圖3中B部放大圖實(shí)施例三，
圖7圖3中B部放大圖實(shí)施例四，
圖8圖3中B部放大圖實(shí)施例五，
圖9卵圓形的插芯孔的形狀示意圖，
圖10橢圓形的插芯孔的形狀示意圖，
圖11圓形的側(cè)槽的形狀示意圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。陶瓷插芯比玻璃毛細(xì)管精密。普通單模陶瓷插芯孔徑的誤差為+1/-0微米，單模 光纖的直徑誤差小于1微米，因此普通單模陶瓷插芯和單模光纖配合緊密。陶瓷插芯在光 纖接頭中的大量應(yīng)用使其價(jià)格十分低廉，約為玻璃毛細(xì)管的1/3。然而直接使用陶瓷插芯作 為準(zhǔn)直器件，其光耦合效果并不理想，甚至還不如玻璃毛細(xì)管。這是因?yàn)楫?dāng)兩根光纖分別從 插芯兩端插入，在插芯中準(zhǔn)直時(shí)，由于光纖與插芯配合緊密，使得充斥于兩根光纖界面之間 的光耦合匹配液無法退出。為此本發(fā)明給出了一種光纖插芯，并用此插芯作為光纖對接的準(zhǔn)直器件，進(jìn)而開 發(fā)了光纖與光纖對接的機(jī)械式接線子和預(yù)埋光纖現(xiàn)場裝配快速接頭。本發(fā)明所述的光纖插 芯，如圖1 3所示，包括圓柱形的插芯本體1，所述插芯本體1前端為錐臺(tái)形，插芯本體1內(nèi)設(shè)有插芯孔2和尾錐孔3，插芯孔2沿插芯本體1水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體1前端面，尾錐孔3沿插芯本體1水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體1后端面，所述尾錐孔 3為圓錐臺(tái)形，插芯孔2的后端與尾錐孔3的前端連通，所述插芯孔2的橫截面為矩形，或三角形，或橢圓形，或卵圓形，請分別參見圖7、 8、10、9，或所述插芯孔2的橫截面為圓形，且在插芯孔2的圓形內(nèi)壁上沿插芯本體1水平 軸向設(shè)有至少一條側(cè)槽4，側(cè)槽4的前端貫通插芯本體1前端面，側(cè)槽4的后端與尾錐孔3的前端連通。
本發(fā)明中，當(dāng)采用橫截面為矩形或三角形或橢圓形或卵圓形的插芯孔2時(shí)，橫截 面為圓形的光纖插入插芯孔2時(shí)會(huì)留有間隙，充斥于光纖界面之間的光耦合匹配液可以沿 著這些間隙退出。當(dāng)采用橫截面為圓形的插芯孔2時(shí)，則與插芯孔2連通的側(cè)槽作為光耦 合匹配液的退出間隙，當(dāng)光纖插入插芯孔2后，充斥于光纖界面之間的光耦合匹配液可沿 著側(cè)槽4退出界面，這樣就大大降低了光纖接續(xù)的損耗。所述側(cè)槽4可以是2條、3條或者 更多。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖1所示，所述尾錐孔3的橫截面的上下兩斜邊的夾 角α為60度。夾角α可以根據(jù)實(shí)際需要選擇其他適合的角度，并不局限于60度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述插芯本體1可以為氧化鋯陶瓷插芯，還可以使用 其他材料插芯，如塑料插芯或金屬插芯。所述塑料插芯可選用熱塑塑料或熱塑定型塑料制 成，所述金屬插芯可選用303、304或316不銹鋼制成。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖4所示，側(cè)槽4在插芯孔2的開槽口的弧度角β大 于25度并小于180度。經(jīng)測試開槽口的弧度角只要大于25度并小于180度，就不影響陶 瓷插芯圓孔的準(zhǔn)直效果。例如所述側(cè)槽4在插芯孔2的開槽口的弧度角β可以是25度、 30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度、90度、95度、 100 度、110 度、120 度、130 度、140 度、150 度、160 度、170 度或 179 度。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖2 4、11所示，所述側(cè)槽4為一條，側(cè)槽4的橫截 面為矩形或不規(guī)則圓弧形或圓形。圖4所示技術(shù)方案中設(shè)置的是橫截面為矩形的一條側(cè) 槽，效果是最理想的，但是可以設(shè)置更多條側(cè)槽，成本會(huì)相對較高。矩形或圓形的側(cè)槽4可 以采用注塑或擠塑工藝制造，不規(guī)則圓弧形的側(cè)槽4可以采用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽，例如可 以采用0. 080mm的鋼絲在插芯孔2內(nèi)開槽，側(cè)槽截面形狀由于微米尺度加工，很難保持規(guī)則 形狀，故采用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽只能制成不規(guī)則圓弧形的側(cè)槽4。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖5所示，所述側(cè)槽4為三條，所述三條側(cè)槽4的橫 截面分別為同一個(gè)三角形的三個(gè)角之一，插芯孔2的直徑大于該三角形的內(nèi)切圓，且小于 該三角形的外接圓。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖6所示，所述側(cè)槽4為四條，所述四條側(cè)槽4的橫 截面分別為同一個(gè)矩形的四個(gè)角之一，插芯孔2的直徑大于該矩形的內(nèi)切圓，且小于該矩 形的外接圓。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，如圖4所示，橫截面為圓形的插芯孔2的直徑為 0. 125mm。當(dāng)采用橫截面為矩形或三角形或橢圓形或卵圓形的插芯孔2時(shí)，應(yīng)確保插芯孔2 能容納直徑為0. 125mm光纖插入。本發(fā)明還給出了光纖插芯的制備方法當(dāng)側(cè)槽4的橫截面為不規(guī)則圓弧形時(shí)，采 用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽；當(dāng)插芯孔2的橫截面為矩形、三角形、橢圓形、卵圓形或圓形時(shí)，采用 現(xiàn)有注塑或擠塑方法制備；當(dāng)側(cè)槽4的橫截面為矩形或圓形時(shí)，采用現(xiàn)有注塑或擠塑方法 制備；插芯孔2采用直徑逐步變大的鋼絲采用現(xiàn)有工藝?yán)贫?。即采用現(xiàn)有注塑或擠塑 方法可以制備任意形狀的側(cè)槽4，適用范圍更廣。以下給出幾種可選擇的制備工藝制備工藝1 采用現(xiàn)有同心圓125微米孔陶瓷插芯，使用自動(dòng)化鋼絲鋸用小于125 微米的鋼絲開槽。例如可以采用0. 080mm的鋼絲在插芯孔2內(nèi)開槽，側(cè)槽截面形狀由于微 米尺度加工，很難保持規(guī)則形狀，故采用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽只能制成不規(guī)則圓弧形的側(cè)槽4。具體工藝過程如下根據(jù)曲柄滑塊的原理，把待加工的插芯固定在滑塊上，把鋼絲穿過插芯孔后分別 固定住兩端，通過自動(dòng)化設(shè)備控制汽缸拉動(dòng)鋼絲做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，逐步調(diào)整微調(diào)螺旋給滑塊上 的插芯施加壓力，使插芯孔內(nèi)的鋼絲在一個(gè)固定的方向上對插芯孔的側(cè)壁產(chǎn)生一個(gè)持續(xù)的 壓力，120秒后，在插芯孔的單側(cè)壁開出槽孔。制備工藝2 采用注塑工藝，先將陶瓷粉料煉泥，進(jìn)而制成圓柱形陶瓷毛坯。同時(shí) 在陶瓷毛坯上預(yù)制前述形狀的內(nèi)孔(插芯孔2及側(cè)槽)。內(nèi)孔(插芯孔2及側(cè)槽)形狀及 外形尺寸由模具完成。將預(yù)制孔毛坯燒結(jié)后，再用直徑逐步變大的圓形截面鋼絲精致擴(kuò)大 加工好125微米圓形對接孔(尾錐孔幻。適用于側(cè)槽4的橫截面為矩形、三角形、橢圓形、 卵圓形或圓形時(shí)使用。亦可用于不規(guī)則圓弧形的側(cè)槽4。制備工藝3 采用擠塑工藝，先將陶瓷粉料煉泥，進(jìn)而擠塑成圓柱形陶瓷毛坯，其 長度可為數(shù)個(gè)乃至數(shù)十個(gè)陶瓷插芯長度。在擠塑毛坯的過程中在毛坯中放入與插芯孔2和 側(cè)槽形狀相同的低熔點(diǎn)金屬絲。該金屬絲在毛坯燒結(jié)時(shí)會(huì)溶化，形成預(yù)制內(nèi)孔(插芯孔2 和側(cè)槽)。再用直徑逐步變大的圓形截面鋼絲精致擴(kuò)大加工好125微米圓形對接孔(尾錐 孔3)。適用于側(cè)槽4的橫截面為矩形、三角形、橢圓形、卵圓形或圓形時(shí)使用。亦可用于不 規(guī)則圓弧形的側(cè)槽4。本發(fā)明還給出了一種快速接頭，該快速接頭為采用預(yù)埋光纖方法制作的快速接 頭，其內(nèi)部的準(zhǔn)直器件為上述的任意光纖插芯之一。所述快速接頭可以是SC(卡接式方 形)，SC/APC (呈8度角并做微球面研磨拋光)，ST (卡接式圓形)，LC (與SC相似，較SC小 一點(diǎn))，F(xiàn)C(圓形帶螺紋)預(yù)埋光纖施工現(xiàn)場使用“快速接頭”，還可以是預(yù)埋光纖“皮線”SC/ APC接頭。
權(quán)利要求
1.一種光纖插芯，包括圓柱形的插芯本體(1)，所述插芯本體(1)前端為錐臺(tái)形，其特 征在于插芯本體(1)內(nèi)設(shè)有插芯孔⑵和尾錐孔(3)，插芯孔(2)沿插芯本體(1)水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體(1)前端面，尾錐孔(3)沿插芯本體(1)水平軸向居中設(shè)置，且貫通插芯本體(1)后端面，所述尾錐 孔(3)為圓錐臺(tái)形，插芯孔⑵的后端與尾錐孔⑶的前端連通，所述插芯孔O)的橫截面為矩形，或三角形，或橢圓形，或卵圓形；或所述插芯孔O)的橫截面為圓形，且在插芯孔O)的圓形內(nèi)壁上沿插芯本體(1)水 平軸向設(shè)有至少一條側(cè)槽G)，側(cè)槽(4)的前端貫通插芯本體(1)前端面，側(cè)槽(4)的后端與尾錐孔C3)的前端連通。
2.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于所述尾錐孔(3)的橫截面的上下兩斜 邊的夾角α為60度。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于所述插芯本體(1)為氧化鋯陶瓷插芯， 或?yàn)樗芰喜逍净蚪饘俨逍荆鏊芰喜逍具x用熱塑塑料或熱塑定型塑料制成，所述金屬插 芯選用303、304或316不銹鋼制成。
4.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于側(cè)槽⑷在插芯孔(2)的開槽口的弧 度角β大于25度并小于180度。
5.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于所述側(cè)槽⑷為一條，側(cè)槽⑷的橫截 面為矩形或不規(guī)則圓弧形或圓形。
6.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于所述側(cè)槽(4)為三條，所述三條側(cè)槽 (4)的橫截面分別為同一個(gè)三角形的三個(gè)角之一，插芯孔O)的直徑大于該三角形的內(nèi)切 圓，且小于該三角形的外接圓。
7.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于所述側(cè)槽(4)為四條，所述四條側(cè)槽 ⑷的橫截面分別為同一個(gè)矩形的四個(gè)角之一，插芯孔⑵的直徑大于該矩形的內(nèi)切圓，且 小于該矩形的外接圓。
8.如權(quán)利要求1所述的光纖插芯，其特征在于橫截面為圓形的插芯孔O)的直徑為 0. 125mm0
9.一種權(quán)利要求1所述光纖插芯的制備方法，其特征在于當(dāng)側(cè)槽的橫截面為不 規(guī)則圓弧形時(shí)，采用自動(dòng)化鋼絲鋸開槽；當(dāng)插芯孔O)的橫截面為矩形、三角形、橢圓形或 卵圓形時(shí)，采用現(xiàn)有注塑或擠塑方法制備；當(dāng)側(cè)槽的橫截面為矩形或圓形時(shí)，采用現(xiàn)有 注塑或擠塑方法制備；插芯孔( 采用直徑逐步變大的鋼絲采用現(xiàn)有工藝?yán)贫伞?br> 10.一種快速接頭，其特征在于該快速接頭為采用預(yù)埋光纖方法制作的快速接頭，其 內(nèi)部的準(zhǔn)直器件為權(quán)利要求1至8所述的任意光纖插芯之一。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光纖插芯、制備方法及快速接頭，包括圓柱形的插芯本體，所述插芯本體前端為錐臺(tái)形，其特征在于插芯本體內(nèi)設(shè)有插芯孔和尾錐孔，插芯孔、尾錐孔一前一后沿插芯本體水平軸向居中設(shè)置，所述插芯孔的橫截面為矩形，或三角形，或橢圓形，或卵圓形?；蛩霾逍究椎臋M截面為圓形，且在插芯孔的圓形內(nèi)壁上沿插芯本體水平軸向設(shè)有至少一條側(cè)槽，側(cè)槽的前端貫通插芯本體前端面，側(cè)槽的后端與尾錐孔的前端連通。本發(fā)明所述的光纖插芯，采用插芯作為光纖耦合對接準(zhǔn)直器件替代玻璃毛細(xì)管，進(jìn)而制作光纖與光纖對接的低損耗機(jī)械式接線子，并采用預(yù)埋光纖方法制作一系列高品質(zhì)(低插入損耗，高反射損耗)的現(xiàn)場裝配“快速接頭”。
文檔編號(hào)G02B6/38GK102062906SQ201110037840
公開日2011年5月18日 申請日期2011年2月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月18日
發(fā)明者于小紅 申請人:麥普光通訊(深圳)有限公司