CN1756978A - 渐缩光学元件与光纤的联结 - Google Patents

Abstract

一种光纤联接器包括金属管(20)和透明的中空硅树脂插件(10)，所述插件具有包括第一组抓钩(11)的渐缩区(15)和具有第二组抓钩(12)的恒定面积区(17)。当通过使用标准的皱缩夹紧工具，对金属管和硅树脂插件在接近第一组和第二组抓钩的区域中进行皱缩夹紧，而使渐缩光学元件和光纤被机械地固定时，渐缩光学元件(40)被联结到光纤(50)上。

Description

渐缩光学元件与光纤的联结

技术领域

本发明涉及光纤照明领域，更具体而言，涉及一种适合于将渐缩的光学元件附接到光纤上的联接器。

背景技术

虽然已公知了一些用于联结光缆的方法，但是这样的方法已被证明不适合用于将渐缩的光学元件，例如morphing聚能器(concentrator)联结到光纤上。因此，特别是在非成像光学应用中，存在一种能够具有成本效率地将光纤联结到渐缩的非成像光学元件上的需求。

发明内容

本发明描述了一种使用联接器将渐缩光学元件联结到光纤上的装置和方法。在优选实施例中，本发明的联接器包括用来定位光纤和渐缩非成像光学元件的位于金属管中的中空硅树脂插件。皱缩夹紧工具使金属管和联接器产生足够大的变形，以将光纤和非成像光学元件排列整齐进行固定。硅树脂插件能够直接与非成像光学元件接触，而不损失全内反射。根据本发明，硅树脂插件包括围绕该部件夹紧的“抓钩功能部件”。有利地，折射率匹配介质与该部件的相对面接触，使费涅反射损耗从8％降低到小于1％。

根据第一方面，本发明提供了一种用于渐缩光学元件的光纤联接器，包括：

具有内周面、第一开口圆形端、和第二开口圆形端的金属管；

设置在金属管内周面内并且邻接金属管内周面的、折射率小于渐缩光学元件的透明中空插件；

该中空插件包括：

输入渐缩区，其沿中心轴线自第一开口圆形端延伸出第一预定距离，该渐缩区域包括第一组多个抓钩，其中该第一组多个抓钩中的每个从金属管的内周面径向地延伸，并且该第一组多个抓钩共同限定出从该第一开口圆形端延伸出的锥体的第一部分，

联接区域，从距离第一开口圆形端第一预定距离的地方开始，并且沿中心轴线延伸出第二预定距离，所述联接区域的径向厚度限定出从第一开口圆形端延伸出的锥体的第二部分，和

从距离第一开口圆形端第二预定距离的地方开始并且沿中心轴线延伸至第二开口圆形端的恒定面积区，所述恒定面积区包括第二组多个抓钩，其中第二组多个抓钩中的每个自该内周面径向地延伸出第三预定距离。

根据第二方面，本发明提供一种用于将渐缩光学元件联结到光纤上的方法，包括以下步骤：

将透明的硅树脂插件设置在具有第一开口圆形端和第二开口圆形端的金属管的内周面上；

形成所述透明的硅树脂插件的输入渐缩区，所述渐缩区包括第一组多个抓钩，其自所述金属管的内周面径向地延伸；

形成所述透明的硅树脂插件的联接区域，所述联接区域从距离所述第一开口圆形端第一预定距离的地方起始，并沿所述金属管的中心轴线延伸第二预定距离；

形成所述透明的硅树脂插件的恒定面积区，所述恒定面积区包括第二组多个抓钩，其自所述金属管的内周面径向地延伸；

将所述渐缩光学元件插入所述金属管的所述第一开口圆形端，并且与所述第一组多个抓钩接触；

将所述光纤插入所述金属管的所述第二开口圆形端，并且与所述第二组多个抓钩接触；并且

皱缩夹紧所述金属管，以便机械地固定渐缩光学元件和光纤。

在研究过下面的本发明的详细说明之后，或者在本发明的实践学习之后，本发明的新特征对本领域技术人员来说将会是显而易见的。然而应该理解为，本发明的详细说明和所示出的具体实施例仅是用来例证说明的，因为在发明的范围和精神之内各种的改变和变型对本领域技术人员来说将会显而易见。

附图说明

图1示出了根据本发明的一个具体说明性实施例的光纤联接器。

图2示出了在根据本发明使用之前图1中的光纤联接器的内部结构。

图3示出在皱缩夹紧(crimping)之前，使用本发明第一实施例的光纤联接器被光学连接到光纤上的渐缩光学元件。

图4示出了皱缩夹紧后的图3中的光纤联接器。

图5示出了在皱缩夹紧之前，使用本发明第二实施例的光纤联接器被光学连接到光纤上的渐缩光学元件。

图6示出了皱缩夹紧后的图5中的光纤联接器。

具体实施方式

首先参见图1，根据本发明的一个实施例的光纤联接器包括一个位于可变形管20内的例如由硅树脂等材料制成的透明中空的插件10。被用作透明中空的插件的该材料有利地具有比渐缩光学元件更低的折射率，或者更低折射率涂层被设置在中空插件10和渐缩光学元件之间，以防止漏光。在一个特定实施例中，管20由金属制成，并且具有5.7毫米的外径和5.2毫米的内径。

图2示出了在用作联接元件之前的图1所示光纤联接器的内部结构。该透明中空的插件10包括输入渐缩区15、联接区16和恒定面积区(constant area region)17，并且有利地是设置贴靠在金属管20的内表面上的模制部件。该输入渐缩区15由第一组逐渐靠近在一起的抓钩11来限定。第一组抓钩11中的每一个从金属管20的内周面放射状地延伸，并且共同限定出锥体的第一部分。有利地，该锥体的锥度与渐缩光学元件的锥度相匹配。

该输出恒定面积区17由相互等距离隔开的第二组抓钩12限定出。第二组抓钩12中的每一个自内周面放射状地延伸预定距离。有利地，该预定距离与光纤的直径相匹配。

有利地，这些抓钩区域提供皱缩夹紧区域，如下所述，其允许利用标准皱缩夹紧工具，如由Paladin制造的CrimpALL系列的皱缩夹紧工具。

下面参见图3，图中示出了一种光纤联接器，在进行皱缩夹紧操作之前，包括金属管20和透明的中空插件10。如上所述，该透明的中空插件包括具有第一组抓钩11的渐缩区15、联接区和具有第二组抓钩12的恒定面积区17。渐缩光学元件40在本发明的联接器内紧靠着光缆50进行设置。该渐缩光学元件40被插入输入渐缩区15中，且光缆50通过联接器的相对端被插入恒定面积区17中。渐缩光学元件40和光缆50都伸入联接区域16中，在那里透明中空的插件的材料具有足够大的挠度以容纳渐缩光学元件40的一部分。折射率匹配介质60被设置在渐缩光学元件40和光纤50的接合面之间。

在一个优选实施例中，折射率匹配介质是微密封的硅树脂60，其在制造时被注入联接器的中心，并且在使用前不会固化或者变干。在与相对的光学器件表面接触后，密封剂破裂，并且折射率匹配介质与光学器件相接触。在该优选实施例中，折射率匹配介质60被插入渐缩光学元件40表面和光纤50的相应面之间的光学界面处。

在另一个实施例中，折射率匹配介质是一种硅树脂薄膜，其为透明的中空插件10的一部分。在皱缩夹紧后，足够大的能量被传递给薄膜以允许它充分流动从而提供联接介质。

下面参见图4，图中示出了进行皱缩夹紧操作之后的本发明的联接器。在渐缩光学元件40和光缆50插入联接器中后，通过在第一皱缩夹紧区31和第二皱缩夹紧区32处使金属管20和联接器10皱缩夹紧，而将它们机械地固定。

图5示出了本发明的第二实施例，其中微密封的硅树脂61被嵌入或者注入到透明中空插件的联接区16中。如图6所示，在皱缩夹紧过程中，一些微囊破裂并且释放出折射率匹配的硅树脂60。该折射率匹配硅树脂60与渐缩光学元件40和光纤50的相对面光学连接。

使用本发明的联接器，采用以下步骤，将渐缩光学元件与光纤联接在一起。首先，将渐缩光学元件40插入联接器的第一开口圆形端，并且与第一组抓钩11相接触。其次，将光纤50插入联接器的第二开口圆形端，并且与第二组抓钩12相接触。最后，皱缩夹紧联接器和外部的金属管20，以便机械地固定渐缩光学元件40和光纤50。

其它可选实施例

在不偏离本发明的精神或者范围的条件下可设计出其它可选的实施例。

Claims (15)

1、一种用于联结渐缩光学元件的光纤联接器，所述联接器包括：

a)具有内周面、第一开口圆形端、第二开口圆形端和中心轴线的金属管(20)；和

b)设置在所述金属管的内周面内的透明中空插件(10)，所述中空插件包括：

i)沿所述中心轴线自所述第一开口圆形端延伸出第一预定距离的输入渐缩区(15)，所述渐缩区包括第一组多个抓钩(11)，所述第一组多个抓钩中的每个自所述金属管的所述内周面径向地延伸，并且所述第一组多个抓钩共同限定出从所述第一开口圆形端延伸出的锥体的第一部分，

ii)从距离第一开口圆形端所述第一预定距离的地方开始，并且沿所述中心轴线延伸出第二预定距离的联接区域(16)，所述联接区域的径向厚度限定出从所述第一开口圆形端延伸出的所述锥体的第二部分，和

iii)沿所述轴线延伸至所述第二开口圆形端的恒定面积区(17)，所述恒定面积区包括第二组多个抓钩(12)，其中第二组多个抓钩中的每个自所述内周面径向地延伸出第三预定距离。

2、结合有被插入所述第一开口圆形端中的渐缩光学元件和被插入所述第二开口圆形端中的光纤的根据权利要求1所述的联接器，其中所述金属管变形，以便将渐缩光学元件和光纤对正进行固定。

3、根据权利要求2所述的组合件，进一步包括折射率匹配介质(60)，其与所述渐缩光学元件和所述光纤的相对面光学连通。

4、根据权利要求3所述的组合件，其中所述折射率匹配介质是微囊密封的硅树脂。

5、根据权利要求1所述的联接器，其中所述金属管具有大约5.7毫米的外径和大约5.2毫米的内径。

6、根据权利要求1所述的联接器，其中所述透明中空插件包括硅树脂。

7、一种联结渐缩光学元件(40)和光纤(50)的方法，包括以下步骤：

a)将具有比所述渐缩光学元件更低折射率的透明中空插件(10)设置在具有第一开口圆形端和第二开口圆形端的可变形管(20)的内周面内，所述透明中空插件具有：

i)包括从所述可变形管的内周面径向地延伸出的第一组多个抓钩(11)的输入渐缩区(15)，

ii)从距离所述第一开口圆形端第一预定距离的地方起始，并且沿所述可变形管的中心轴线延伸出第二预定距离的联接区域(16)，以及

iii)包括从所述可变形管的内周面径向地延伸的第二组多个抓钩(12)的恒定面积区(17)；

b)将所述渐缩光学元件插入所述可变形管的所述第一开口圆形端，并且与所述第一组多个抓钩相接触；

c)将所述光纤插入所述可变形管的所述第二开口圆形端，并且与所述第二组多个抓钩相接触；以及

d)在所述第一组和第二组多个抓钩处皱缩夹紧所述可变形管，以便机械地固定该渐缩光学元件和光纤。

8、根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：

a)在所述渐缩光学元件的表面和所述光纤的相应表面之间设置折射率匹配介质(60)。

9、根据权利要求7所述的方法，其中皱缩夹紧所述可变形管的步骤进一步包括：

a)在第一皱缩夹紧区邻近所述第一组多个抓钩的地方皱缩夹紧所述可变形管，从而机械地固定所述渐缩光学元件；以及

b)在第二皱缩夹紧区邻近所述第二组多个抓钩的地方皱缩夹紧所述可变形管，从而机械地固定所述光纤。

10、根据权利要求6所述的方法，其中可变形管是金属管并且该透明中空的插件是模制的硅树脂部件，并且所述设置步骤包括：

a)将模制部件插入并与金属管的内周面相接触。

11、一种用于联结渐缩光学输入装置和光纤输出装置的光纤联接器，所述联接器包括：

a)可变形管；和

b)设置在所述管之内并且邻接所述管的内表面的中空硅树脂插件，所述硅树脂插件包括：

i)具有径向地向内延伸的第一组抓钩的渐缩输入区，并且渐缩光输入装置延伸到该区域内，

ii)具有径向地向内延伸的第二组抓钩的恒定半径输出区，并且光纤输出装置延伸到该区域内，和

iii)在所述渐缩输入装置和所述恒定半径输出区域之间的联接区域，并且在该区域内渐缩光学输入装置和光纤输出装置的相对表面将联接在一起。

12、根据权利要求11所述的光纤联接器，其中硅树脂插件的渐缩输入区的锥度与渐缩光学输入装置的锥度相匹配。

13、根据权利要求12所述的光纤联接器，其中所述第一组抓钩朝向所述联接区域逐渐地靠近在一起。

14、根据权利要求13所述的光纤联接器，其中所述第二组抓钩在所述恒定半径输出区域中彼此等间距。

15、根据权利要求11所述的光纤联接器，其中所述可变形管是金属的，并且所述中空硅树脂插件是插入并且邻接所述金属管内表面的模制部件。

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