光导管制造技术

本发明专利技术公开了一种以光导管（２００）为特征的三维光电路，该光导管（２００）用于组织、引导并保护各光纤。该光导管在一端具有大量输入口（２１０），该输入口（２１０）以第一有序排列，并通过通路连接到另一端的多个以第二有序排列的输出口（２２０）。可以将多条光纤插入光导管的通路以产生诸如混洗的三维光电路。可以与大量连接器或终端一起使用该光导管，以形成各种光模块。可以配置这些光模块，以便机架装配在电子部件的外壳内。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及三维光电路，更具体地说，本专利技术涉及包括光导管的三维光电路组件及其制造方法。
技术介绍
在现代电信系统、高速路由器、计算机系统以及用于管理大量数据的其他系统中，光纤网络越来越常用。光纤网络通常包括大量经过较长距离的光纤，以便相对于传统电信号的传播过程，提高传输速度和效率。通常需要在建立“光电路”的整个系统内的各单独连接点之间，确定各光纤的路线。当前使用的一种更常见光电路称为“光混洗(optical shuffle)”。仅作为例子，可以利用8条其内分别包含8条单独光纤的光缆实现简单光混洗。在在此使用该例子的光纤、可以被称为“完全混洗”的光电路中，进入的8条光缆中每条光缆的光纤1可以路由到出去的单个第一光缆，而进入的8条光缆中每条光缆的第二光纤可以被路由到出去的单个第二光缆，等等。现在，参考附图说明图1，该简化示意图中示出该特定光混洗，其中Cm表示输入带状光缆或光缆，CmFn表示起始于光缆Cm的各光纤Fn，而Cm’是光混洗后面的输出带状光缆或光缆。显然，尽管该特定例子以只有64条光纤为特征，但是光电路通常包括必须确定其路线的大量光纤。因此，手工制造光混洗和其他光电路结构令人厌烦，而且非常容易出错。人们容易设想一套位于输入光缆与输出光缆之间的光路中的缠结光纤。已经建议了几种解决方案来建立各种光路，而不是简单利用手工使光纤通过非常混乱的其他光纤从输入点到达输出点。一种解决方案是，使用半自动机械将各光纤编排成所需的光路排列。该解决方案通常需要在机械方面投入大量资金，而该机械在不是编排光纤的应用中几乎无用或根本无用。关于建立光路的问题的另一种解决方案包括多次尝试在柔性聚合物基底上确定光纤的路线。仅作为例子，以Flex Foil出售一种通用形式的这种结构。授予Bonann等人的第5,204,925号美国专利对这种柔性光电路解决方案的一种方法进行了描述和说明。该参考文献描述了一种其中利用压敏粘合剂(PSA)喷涂诸如Mylar或Kapton的柔性聚合物基底，而且该柔性聚合物基底具有安装在其上的光纤的解决方案。在以适当排列，将大量光纤布置到该基底上后，可以将通常与基底是同一种材料的保护层接合到该光纤的上面。当然，可以利用粘合剂本身大致喷涂该保护层的裸露面，而且可以以叠层结构形式，建立光纤的附加层和覆盖材料。然而，光纤的层叠(lay-up)过程是劳动密集型工作，而且与光纤的编排过程非常类似，为了实现自动化，需要非常专用的设备。Bonanni等人进一步披露使用柔性侧接头或基底材料的薄型带，该薄型带从发生混洗的主体开始横向延伸，而且允许光纤弯曲90°角或以90°角回转，以便将光纤从水平位置重新定向到垂直位置。授予Knasel的第6,005,991号美国专利对引入柔性光电路的另一种方法进行了描述。该特定参考文献公开了一种印刷电路板(PCB)组件，该印刷电路板组件包括其上安装了柔性光电路的内部部分。与Bonanni等人的参考文献非常类似，Knasel排列位于柔性板之间的大量光纤。在本
内已知，这些柔性板通常由Mylar等成型，而且使光纤保持在适当位置，然后，将它与采用压敏粘合剂的另一个柔性板接合在一起。在该参考文献中，通过在光纤的相应第一端安装多光纤连接器，而在光纤的第二端使用单光纤连接器，沿印刷电路板的边缘保留空间，这样更容易使用该空间，例如印刷电路板的较少填充的内部部分。还应该注意，通常以具有预定路线光纤网络的大柔性板或具有安装在其上的柔性光电路部分的印刷电路板的形式，实现这两种柔性电路方法。在这两种情况下，这些电路在光电路的输入端和输出端通常具有联接板(splice)，从而有助于在安装过程中，连接到输入光缆和输出光缆。通常，为了克服从柔性电路的主体伸出的接头的长度限制，需要使用联接板。此外，联接板可以用于将专用连接器安装到该电路的输入端和输出端，用于连接坚固的光缆。位于混洗或光学电路的输入端和输出端的联接板导致光信号损耗(loss)，在该光信号损耗施加在整个光网络上时，对于用户来说，该光信号损耗显著而且不可接受。此外，机械和熔融(fusion)联接板通常需要大量空间，因为需要利用机械方法，增强或加强该联接板。此外，在此描述的柔性光电路方法通常不允许使用引到柔性电路的、保护屏蔽的或“坚固的”光纤带，而且在一层聚合物薄膜提供的弱保护之外，它们不对该电路或混洗内的光纤提供强保护。不仅如此，柔性光电路设计不隔离和保护各光纤，因为在电路内的各交叉点，许多这些光纤互相直接接触。因此，需要无需昂贵编排机械就可以建立的，而且更容易在不同混洗排列中确定它们的路线的三维光电路。需要与建立Mylar薄膜、压敏粘合剂以及光纤的多层叠层结构相比劳动密集程度低的、一次多股光纤的光电路排列。还需要允许坚固带状光缆布置到该电路，并从该电路伸出，而且在混洗期间对光纤本身提供坚固保护环境的光电路。需要具有较少光纤联接板和减少的光信号损耗的三维光电路。此外，需要通过更有效层叠该混洗以完全利用垂直方向上的空间(z轴)、适于具有有限表面积(x-y轴)的环境的三维光电路。
技术实现思路
以下描述的三维光电路设备和方法可以满足上述所有需要，而且还具有大量附加好处。在一个实施例中，本专利技术是利用快速成型(prototyping process)方法，例如但并不局限于立体印刷(“SLA”)、熔化沉积成型方法(“FDM”)、选择性激光烧结方法(“SLS”)等构造的刚性、整体的、三维光导管。请注意，关于本专利技术，术语“快速成型”和“快速制造”是可互换的，其在于不仅可以用于建立模型，而且可以实际制造。尽管用于实现SLA方法和其他快速成型技术的设备是比较昂贵的机器，但是这些系统是通用的，而且容易使用。可以容易地对SLA机器和其他所述快速成型机器进行编程，以实际制造通过计算机辅助设计(“CAD”)系统设计的三维物体。因此，可以以任何数量的配置或排列，布置用于确定大量光纤的路线的三维光导管的设计，配置或排列的数量仅取决于CAD系统的能力或设计者的想象力。此外，还可以对这些系统进行编程，以制造用于确定光纤的路线的通路或沟槽，以便提供适当弯曲半径，并将光信号损耗降低到最小，及隔离并保护通过光电路的各条光纤。此外，可以制造利用传统成型或形成技术不容易制造的光电路。根据本专利技术的光纤光导管可以具有任意数量的可能实施例，该可能实施例包括具有多个将输入点与输出点连接在一起的空腔通路或大量也具有大量输入点和输出点的刚性空腔管的固体块。仅作为例子，可以以具有同等数量的行和列的矩阵的形式排列这些输入口。对于分别具有8条光纤的8条光纤光缆，需要具有64个输入口、64个输出口以及连接在它们之间的64条通路的光导管。如果正确标记光导管的输入端和输出端，则用户应该可以较容易地确定将哪条光纤插入正确口中，并从光导管另一端的正确口中出来。此外，由于仅有一条通路将特定输入端与特定输出端连接在一起，所以无需担心光纤会互相缠结在一起，或使人们混乱引导它们通过光导管。在又一个实施例中，本专利技术是用于制造三维光电路的方法，该方法包括步骤提供刚性、整体光导管，该光导管具有输入端和输入端；排列多条引导到光导管的输入端的光缆，并排列从光导管的输出端引出的光缆；分出每条输入光缆的各条光纤，并将每条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光导管，该光导管包括：单一主体，其具有输入端和输出端；所述输入端具有多个以第一有序排列的输入口；所述输出端具有多个以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的输出口；所述单一主体进一步包括多个集成成型的通路， 其中每个所述通路分别将一个输入口与一个输出口连接在一起。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：理查德L西蒙斯，柯蒂斯L休梅克，肯尼思L科内尔，哈里A洛德，爱德华B卢里，马里恩A卡塞尔伯格，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]