用于通过包含精确约束原理使制造缺陷和配合不对准最小化的光学连接器插芯制造技术

提供一种插芯组件。在优选实施例中，第一插芯、第二插芯以及对准部件在第一和第二插芯的配合接口处相互作用以提供三个约束线。第一插芯主体包括用于保持第一对准部件的第一表面部分和用于保持第二对准部件的第二表面部分，第一和第二表面部分是Ｖ型的。第二插芯具有一个主体，该主体具有至少一个槽用于接受至少一根光纤。第二插芯主体包括用于保持第一对准部件的第一表面部分和用于保持第二对准部件的第二表面部分，第一表面部分是Ｖ型的，第二表面部分是平面的。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
相关申请的交叉参考本申请要求2001年8月31日提交的题目为“用来通过包含运动学概念适应制造误差范围和缺陷的插芯”的美国临时申请60/16,593的优先权。
技术介绍
本专利技术涉及光学连接器插芯。更特别地，本专利技术涉及通过精确约束原理设计用于支撑和对准精密光纤的光学连接器插芯以使制造缺陷和配合不对准最小化。随着社会对带宽需求的增加，基于铜线的有线通信系统由于数据传送能力的局限性逐渐难以满足要求。于是，具有传输代表数据信号的光的光纤传输路径的高速系统得以发展以满足带宽的需求。在一根光纤里数据可以以非常高的速率(例如每秒10G bit)传输。为了使光纤能提供如此高的数据传输速率，它必需制造为具有精确的容差并且由专门材料制成。通常，光纤是用超纯硅制成，其中有控制地加入搀杂剂(如氧化镉GeO2)。光纤具有一个内部硅层，称为“纤芯”，纤芯外面覆盖有包含不同掺杂剂混合物的第二层硅，称为“覆盖层”。由于光纤纤芯和覆盖层之间的折光率差，传输通过光纤纤芯的光通过全内反射引导。在纤芯和覆盖层里适当混合搀杂剂产生这种折光率差。只有一种传输模式的光纤称为“单模式”光纤，允许多种传输模式的光纤称为“多模式”光纤。单模式光纤传输数据距离更远，因为它比多模式光纤有较小的距离散射。多模式光纤的纤芯直径较大，使得在光学连接器中对准光纤容易些。为了以低信号失真将一个光纤连接于另一个光纤，正确对准纤芯是必要的，以便允许光从一个纤芯引导到下一个。为此，使用光学连接器或机械接头。通常，光学连接器包括一个插芯用于将光纤固定在精确的位置上。对于将被连接的两个插芯，通常使用对准销在每个插芯里引导和精确定位光纤。在大部分应用中，其中一个插芯定义为阳件另一个定义成阴件。这意味着其中一个插芯有精确定位销，另一个仅仅有精确销孔。这种传统的方法对决定光纤之间的相对位置不是过度约束就是缺乏约束。在结合时对准部件(销在孔中)相互干涉产生过度约束。啮合后，对准部件之间的界面处的弹性或塑性变形的平均效果决定了插芯的相对位置和方向。为了得到高度可重复性的对准，对准部件必须制造为具有严格的尺寸和几何容差，这通常显著增加了生产成本。尽管增加了成本和精力，过度约束系统仍然会由于缺陷和配合不对准引起信号失真。缺乏约束的状态是销/孔接合存在间隙的状态。在这种情形下，两个插芯在间隙横截面内随机对准。如果有任何的偏移力，就会影响插芯的位置。因此，缺乏约束的系统通常会在光纤之间的接口处产生信号失真。需要注意的是过度约束系统通常会磨损成为缺乏约束系统。由于所使用的光纤的尺寸，典型地多模式光纤直径是125微米(10-6米)，纤芯直径是50微米，单模式光纤直径是125微米，纤芯直径是8.6-9.5微米，因此保持插芯精确的容差十分关键。任何细小的制造缺陷或配合不对准都将导致光纤接口处显著的信号失真。已经提出了许多不同的插芯设计。例如，日本电报电话公司(Nippon Telegraph and Telephone Corporation)开发的MT(“机械传输”)插芯，利用精密模制直线形玻璃填充的塑料壳来支撑带缆里的光纤阵列。美国电话电报公司(AT&T)开发的MAC(“多芯阵列连接器”)连接器，利用照相平版印刷技术在硅片上精密蚀刻出中心相距250微米的V型槽，用来容纳带缆里的光纤阵列。在题目为“具有在上下表面包括相对开口的树脂模制部分的光学连接器”的美国专利5,416,868、题目为“光学连接器的对准适配器及其制造方法”的美国专利6,168,317、以及题目为“多终端光学互连系统”的美国专利6,328,479中公开了各种插芯设计，以上所有专利作为参考包含于本文。但是，这些已有的插芯设计，要么是过度约束要么是缺乏约束，存在上述的缺点。本专利技术的专利技术人设计了一种插芯，较好地适应了缺陷和配合不对准，从而使得光纤接口处的信号失真最小。这里所述和所要求保护的插芯设计是他们的努力结果。
技术实现思路
本专利技术总的目的是提供一种插芯设计，能适应缺陷和不对准以提供精确和可重复的光学耦合，从而使光纤接口处信号失真减至最小。本专利技术的这一和其他目的通过一种插芯组件实现，在一个优选实施例中，该插芯组件包括第一插芯、第二插芯、以及至少两个对准部件用于在配合时对准第一和第二插芯。第一插芯、第二插芯和对准部件在第一和第二插芯的配合接口处相互作用以提供三个约束线。在一个实施例中，第一插芯具有一个主体，该主体具有至少一个槽用来容纳至少一根光纤。第一插芯主体包括用于保持第一对准部件的第一表面部分和用于保持第二对准部件的第二表面部分，第一和第二表面部分是V型的。第二插芯具有一个主体，该主体具有至少一个槽用于容纳至少一根光纤。第二插芯主体包括用于保持第一对准部件的第一表面部分和用于保持第二对准部件的第二表面部分，第一表面部分是V型的，第二表面部分是平的。附图说明图1是本专利技术插芯组件的一个优选实施例的透视图；图2A是图1插芯子组件之一的分解图；图2B是图2A中的插芯子组件沿着线2B-2B的端视图(没有分解)；图3A是插芯子组件的局部端视图，显示V型表面部分；图3B和图3A一样，其中V型表面部分是一个“尖端拱门”式V型；图4A是图1插芯子组件中另外一个的分解图；图4B是图4A中插芯子组件沿着线4B-4B的端视图(没有分解)；图4C是图4A中插芯子组件(没有分解)配合后沿着线4C-4C的横截面图；图5显示另一个独立插芯子组件的横截面图；图6显示可以配合于图5的独立插芯子组件的另一个附属插芯子组件的横截面图；图6A是图6附属插芯子组件中光纤配合接口处的约束线的示意图；图7显示另一个独立插芯子组件实施例的横截面图；图8显示可以配合于图7的独立插芯子组件的另一个附属插芯子组件的横截面图；图8A是图8附属插芯子组件中光纤配合接口处约束线的示意图；图9显示另一个独立插芯子组件实施例的横截面图；图10显示可以配合于图9的独立插芯子组件的另一个附属插芯子组件的横截面图；图10A是图10附属插芯子组件中光纤配合接口处的约束线的示意图； 图11表示插芯组件的另一种结构，其中对准销只位于其中一个插芯子组件上；图12显示三种不同的插芯组件配置来说明一点不足是怎样影响插芯组件的性能的；图13表示用于将对准销保持在插芯的槽中的另一个实施例；图14表示用于将对准销保持在插芯槽中的另一个实施例；图15显示用于结构类似于图2A，2B的插芯子组件的另一个保持装置；图16表示在先技术的MT插芯的横截面图；以及图17表示公开在美国专利5,416,868中的在先技术插芯的横截面图。具体实施例方式图1是本专利技术插芯组件的一个优选实施例的透视图。该插芯组件10包括容纳光纤的带缆22的第一插芯子组件20和容纳光纤的带缆52的第二插芯子组件50。该插芯组件10将第一和第二插芯子组件20和50的光纤42、72的光纤端面21，51对准。图2A和图4A显示光纤42、72，图4A显示光纤端面51。将在下面非常详细介绍的本专利技术的插芯组件优选地利用和包含了精确约束，提出当约束两个主体的相对位置和方向时，刚性约束的数目应等于受限自由度的数量。术语“精确约束”意味着两个主体既不是受到具有太多约束的过度约束也不是受到具有很少约束的缺乏约束。在题目为“精确约束利用动力学原理的机械设计”，A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种插芯组件，包括：第一插芯；第二插芯；至少两个对准部件，用于在配合时对准第一和第二插芯；并且第一插芯、第二插芯和对准部件在第一和第二插芯的配合接口处相互作用以提供三条约束线。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞佩赫肯亚尼，瑞安R瓦兰斯，
申请(专利权)人：泰拉丁公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]