用于光电器件的插座 本发明的技术背景
1．本发明的技术领域
本发明一般涉及使光导纤维互相连接的器件，特别涉及一种用来端接在一有源光学器件、诸如光电探测器或固态光源上的、作远距离通讯线(声音、数据、图象等)用的、至少一根光导纤维的器件。
2．现有技术的描述
光导纤维已经代替铜线作为传输远距离通讯信号的较佳介质。如铜线一样，在纤维的安装、维修或更换过程中，必须使光导纤维互相连接，并将光导纤维端接于有源光学器件。光学器件包括(例如)光学传感器(光电二极管)和光源(发光二极管，激光二极管)。一根光导纤维的端接可是间接的，即，在光束进入有源光学器件前，纤维可连接在某些其它(无源)光学器件、诸如束分离设备或偏振镜上。本发明一般涉及供光导纤维端接用的插座。
在第5，381，498号美国专利所述的光导纤维连接器里，该连接器具有一插头和一插座，插头具有一接纳纤维的V形槽，以供各纤维互相连接，而纤维的端部端接在该凹槽的中间。插座具有一当插头插入时可缩回的板，由此使另一纤维往下放入插头的V形槽里。当插头完全插入时，两根纤维的端部接触，而固定在插座上地纤维弹性变形，以便在纤维的末端之间维持一连续的压力。这种连接器提供了快速分离和重新连接许多光导纤维对，而不需要使用套圈或其它对齐装置。可使用高强度的纤维，以便经受反复插入和弓起变形。由于公差是通过松动弓起的插座纤维(固定在插头里的纤维的末端不是弓起的、始终保持笔直)提供的，因此纤维的准确长度(即，它们的末端在插头和插座里的相对位置)并不是十分关键的。纤维的端部可进行简单的分开和倒角；它们的端面可有选择地分开一个角度(即，与纤维轴线非正交)，以减少信号反射。
许多光导纤维的拼接使用具有纤维接纳凹槽的板，并且还带有将纤维末端夹在一共用凹槽里的装置。这些器件中的一些器件还被设计成能使许多对纤维互相连接，诸如第5，151，964号美国专利显示了这样一种拼接装置。在第4，028，162号美国专利中，纤维以一掠射角接近对齐凹槽并被暂时保持，同时，一连接器板粘附在互相连接的纤维上。至于涉及使弓起的纤维进入凹槽的技术的其它例子可参看第4，077，702号、第4，148，559号和第5，080，461号美国专利和第2，660，442号法国专利申请。某些连接器结构使用了使进入纤维对齐凹槽的纤维弓起的原理，但它们的结构相当复杂并需要许多零件，诸如第4，045，121号、第4，218，113号和第4，767，180号美国专利所述的结构。在第4，322，127号美国专利里，一对齐板将一根纤维保持在一模型的凹槽里，且一内模环绕着该纤维。然后，可将固化的插头从该模型里取出。
’498号专利所述的连接器使用了纤维弓起的原理，但具有一些缺陷。例如，由于纤维的端部暴露在纤维接纳凹槽之上，这种插头结构将使灰尘方便地沉积在纤维的端部。由于当插头不存在时没有门或其它装置关闭开口，因此插座里的纤维同样地受到污染。虽然’498号专利所述的连接器与大多数套圈连接器相比具有较少的零件，但它最好还能消除移动的零件，诸如滑板和在插座内的弹簧。该结构还推荐在插座里使用高强度的纤维，致使与标准纤维的嵌入底座较少相容。正如上面所述的几个专利一样，这个专利没有说明该器件是如何用于端接的。因此，最好有一种有源器件插座，它同样能提供至少一根以上光导纤维的快速分离和重新端接，且安装和使用非常简单，但它又能在不牺牲功能和成本的情况下克服上述缺陷。
本发明的简要说明
本发明提供一种光导纤维插座，一般包括(1)一端接定位器，它具有一带有纤维对齐凹槽的突出，以及一固定在该突出上的底座，该底座具有一纤维挡块，以及(2)用来使终端定位器与一有源器件对齐的装置。该插座可方便地与一插头一起使用，而该插头具有一带远端的中空插头本体，该插头本体内部具有足够的空间供一赤裸的光导纤维的末端部分弓起，该远端具有一缝槽以供纤维的末端进入。该插座具有一可接纳插头本体远端的开口，且设置一终端定位器，以便使纤维对齐凹槽定位，并在插头本体插入插座时接纳插头纤维的末端部分。当插头完全插入插座时，插头纤维弓起，以便保持一作用在纤维挡块上的连续的压力。插头纤维的弯曲也使纤维牢牢地位于纤维对齐凹槽里。最好提供锁闩装置，以便将插头本体可释放地固定在插座上。插头可被偏置在互相连接的位置上，以便向后推压锁闩装置，使制造公差的影响减少到最低程度。
诸如光电探测器或固态光源等各种有源器件可相对终端定位器适当地定位，以便与定位器底座的光线传输部分，即纤维的末端有效连接。终端定位器可安装在一还支承着有源器件的基底上，而该基底位于插座里。可提供一具有许多开口的较大的插座，以便容纳一系列终端定位器，同时端接许多纤维。这种有源器件插座给连接器提供了许多优点，诸如使用方便和能快速端接、分离和重新端接。终端定位器还可设计成能接纳许多不同光学板(例如具有透镜)中的一块，以便于制造和组装。
附图的简要说明
通过参考附图可更清楚地了解本发明，其中：
图1是一光导纤维连接器的纵向剖视图，它包括本发明使用的插头；
图2是图1所示的插头和纤维对纤维互连插座的立体图，其中，局部剖视以显示在插头内部的弓起的纤维；
图3是本发明使用的插头的一实施例的立体图，它带有滑动门；
图4是本发明使用的插头的另一实施例的立体图，它省略了插头罩盖，以显示内部细节；
图5是与图1-4中的插头一起使用的纤维对纤维互连插座的一实施例的立体图，它带有铰接的门，该门具有与插头门上的凸轮表面配合的凸轮表面；
图6是一可用于本发明的有源器件插座的终端定位器的立体图；
图7是利用一插头和图6中的终端固定件的一终端装置的纵向剖视图；
图8是用来清洁一插头里的纤维末端的工具的剖视图；
图9是用来清洁一插座里的纤维末端的工具的剖视图；
图10是本发明的有源器件插座的一实施例的侧视图；
图11是图10所示的有源器件插座的仰视立体图；
图12是显示两个光导纤维终端固定件和与至少一个固定件一起使用的光学板的立体图；
图13是一块光学板的侧视图；
图14是为电气连接而安装在一基底上的、诸如一系列这种固定件中的一个终端固定件的侧视图；以及
图15显示了终端固定件的两个可选择的改进。
较佳实施例的详细说明
现在参看附图，特别是参看图1和2，它们描述了一种光导纤维连接器10，而该连接器具有特别适用于本发明的插头12。参看申请号为08／577，740的美国专利申请。连接器10被设计成用于纤维对纤维的互相连接，且一般还包括一纤维对纤维互连插座14。图1是连接器10的纵向剖视图，显示了插头12完全插入插座14，而插座14安装在一支承表面或隔板16上。图2是省略隔板16的立体图，它带有局部纵向剖视图，以显示连接器的内部。所示的实施例是为两对纤维的互相连接而设置的，但本技术领域的技术人员可以理解，这里所述的发明思想除了可用于多对纤维互相连接以外，还可延伸到一对纤维互相连接。
插头12(图3也显示了)包括一由两夹持元件或块20和22组成的纤维夹具18，和固定在纤维夹具18上的插头本体或罩盖24。罩盖24通过(例如)一体模制在夹持块20和22上的锁闩26与形成于罩盖24对应壁上的切口28啮合而可拆卸地固定在插头纤维夹具18上。准备互相连接或端接的纤维30和32通过夹具18并进入罩盖24的中空内部。纤维的端部是赤裸的，即，它们不连接在诸如一套圈的任何对准件上。因此，罩盖24不仅有助于插头12在互连插座14里机械定位，而且提供了对纤维的暴露的端部的保护(如果需要，罩盖可制成能伸缩的，以便完全暴露纤维端部)。夹具18具有形成于夹持块20和22相邻表面上的纤维接收凹槽34；且这两个零件可是完全相同的零件。夹具18可(例如)通过夹持、粘接或这两者固定纤维。也可用其它的手段将纤维固定在夹具18上。夹具18可具有一环绕纤维的、以便提供额外的应变消除和夹持的延伸部分36。保护罩38可提供进一步的应变消除和夹紧在纤维光缆里的加强件(KEVLAR线股)，并有助于夹持插头12。该加强件不需要卷曲但可粘接在夹具上。通过在保护罩里的插头纤维夹具的直壁部分的压配合可获得加强件的应变消除。它取决于对用来作保护罩和插头纤维夹具的材料的选择，并提供不需要卷曲环和有助于制造方便和减少所需零件数量的结构。此外，可在夹具上形成一带有“弯曲”(不规则)通道、以夹住线股和与保护罩保持压配合的延伸部分。在插头纤维夹具表面上的单向倒钩有助于将保护罩固定在插头纤维夹具上，还有助于光缆固定在插头上。
在图1和2所示的实施例里，一锁闩40一体模制在罩盖24的一侧上，以便可释放地将插头12固定在插座14上。锁闩40还给插头提供机械定位作用，即，它只能沿一个方向插入插座14。通过形成于插座40内侧的一跳板(一可弯曲的悬臂)可使插头12偏向互连位置，从而向后推压锁闩40，使制造公差的影响减小到最低程度。
图4显示了一个可与本发明的有源器件插座一起使用的插头12’的一个略有不同的实施例。该实施例使用一个类似的罩盖，为较好地描述替换的纤维夹具18’和内部特征，该罩盖被省略。夹具18’也由两夹持块20’和22’组成，但在本实施例里，这两夹持块并不是完全相同的。首先，夹持块22’有一个延伸部分或平台42，它具有若干直立的柱44、46和48。这些柱将罩盖24里的纤维引导到适当位置，以便如下面将讨论的，使其位于插座14的V形槽里，限制纤维偏移，确保纤维末端与罩盖24里的开口适当对齐。锁闩40’沿着平台42的下侧模制在夹持块22’上。其次，夹具18’上的纤维通道是这样形成的，即只在夹持块22’上提供V形槽34’，并使夹持块20’的对应表面是平的，以便只提供三个夹住纤维的表面。V形槽34’凹入夹持块22’里，而在夹持块20’还形成有可进入凹槽、以便有利于夹持块适当地固定在一起的台阶50。
当插头12(或插头12’)不安装在插座14里时，纤维30和32一般在罩盖24里笔直延伸。纤维“通常”是笔直的，不会呈显著弓形延伸，虽然(例如)由于重力或塑性变形也可能使纤维略微弯曲。然而，在罩盖24里有着足够的空间，如图1和2所示，当插头完全插入插座时，容许纤维显著地弓起。罩盖24的前端52形成有一对缝槽54和56，它们可供位于罩盖24里的纤维末端出入。一挡板或门58可滑动地安装在罩盖24的前端52上，它具有两个盖或杆60和62，当门58位于图3所示的关闭位置上时，杆60和62分别覆盖在缝槽54和56上。当门58滑动到打开位置，杆60和62移动，容许纤维30和32分别通过缝槽54和56出入，从而不需要纤维延伸到罩盖24外面，虽然在另一种结构里这是可以接受的。门58利用两个舌槽结构64和66(图1)可滑动地安装在罩盖24上。除了防止灰尘通过缝槽进入外，门58还能防止在插头纤维里的光线逃逸和伤害使用者的眼睛。如下面参考图8进行的讨论，门58在打开位置时还可露出在罩盖24顶部上的一个以上的孔，以便可以接纳推杆，使纤维露出在缝槽54和56之外，从而可清洁纤维末端。
可给插头提供其它的门结构。例如，可以有一种门(未画出)，在插头插入过程中，它将垂直升起。这是通过使门坐在另一个可在罩盖本体里移动的零件、诸如一梭子上实现的。该梭子在它的各侧壁上有一垂直缝槽，并在各端上敞开。该整体门有一个柱，它突出通过梭子侧壁，并进入在罩盖上的、具有下述形状的缝槽。各缝槽自一向上角度(约30°)开始并延伸约1mm，然后水平延伸大部分距离，然后再升高约1mm，最后以第二水平轨道(约1．5mm)结束。当插头与插座里的一挡块接触时，它将梭子推回当罩盖里。在头几毫米的移动过程中，门升高至其第一位置。在这个位置，纤维与门接触，这将使纤维成钝角向下偏斜，虽然这是不需要的。门也可作为对齐机构。这有助于在插头纤维与V形槽接触时防止它们的端面与V形槽接触。在插头完全插入前，梭子到达罩盖里的第二有角度缝槽。这时，门升高到其最终位置，在那里，门不再与纤维接触，从而使它们自由地弓起并给插座提供适当的压力。通过在纤维夹具和梭子之间推压的一个弹簧可使梭子和门返回。这种结构的优点是，它暴露了插头的整个端部，而没有必须供纤维通过、以便与V形槽接触的缝槽。
在另一种门结构(未画出)里，门在插入过程中可在插头上滑动，并也使用可在罩盖本体里移动的梭子。该梭子在各侧壁上有一垂直缝槽，并在最靠近纤维夹具的一端上敞开。最靠近罩盖前端的一端有一附加端，其上有两个垂直的、与纤维相配的、从顶部延伸到底部的缝槽。门不外是一矩形板，具有两个垂直缝槽，该缝槽自底部延伸至距顶部约两个材料厚度处。此外，它还有一个在其顶部切割出来的凹口，以便骑在罩盖的一凸缘上。该凸缘可作为门的凸轮机构。该凸轮位于罩盖顶部的内侧。它以一个钝角从前端开始，直至到达中心，从那里它向下经过其本体的长度。在关闭位置，在梭子和门上的两组缝槽互相偏移，提供一个关闭的插头。当插头与插座里的一挡块接触时，它将梭子推回到罩盖里。在第一次少量毫米的移动过程中，门在罩盖里侧向滑动，同时，梭子向后移动。一旦两组缝槽对齐，提供一敞开的缝槽，以便纤维退出，而门到达凸轮的笔直部分。在该点，门停止侧向移动，并通过梭子回到罩盖里。梭子和门的返回是通过在纤维夹具和梭子之间推压的一个弹簧实现的。该结构也暴露插头的整个端部，并使门平稳操作。在参考了上述描述后，对于本技术领域的技术人员来说，本发明的插头结构的许多变化将变得很清楚。
可利用一测试插头来测试插座的操作。该插头基本上与前面所述的插头相同，除了它接受一成环的、具有向插座延伸的两个端部的单根纤维。这样，可将一信号沿插座纤维之一发送，并被插头里的活套纤维接受，然后变更方向到另一插座纤维，它将该信号输送到一测试检测系统。
插座14(图5也显示)包括一本体或壳体70，以及另一纤维夹具72。壳体70有一开口74，其大小和形状一般与插头12的前端52对应。壳体70也可以具有适当的特征(诸如锁闩臂76)，以便使它可释放地安装在隔板16上，而该隔板(例如)可能是一接线板或工作站出口(暗线箱面板)。该锁闩装置可供安装在接线板的前面，从而容许所有的准备工作在接线板的前侧面进行，或可供安装在接线板的后面，从而容许所有的准备工作在接线板的后侧面进行。插座纤维(在图1和2中只可看到其中的一根纤维78)通过夹紧、以及利用一夹板80固定在插座纤维夹具72上，该夹板在夹具72的第一端夹住纤维。插座纤维的末端延伸进入在插座纤维夹具72第二端的突出或钩爪82和84上形成的纤维对齐凹槽里。这些凹槽较佳的呈V形，虽然它们也可以是圆形的，例如呈U形。纤维对齐凹槽的中间部分86被弯曲，从而利用略微弓起的纤维的弹性推动，使插座纤维保持在凹槽里。还可提供其它装置，诸如图9所示的纤维压板，以便使纤维牢牢地位于凹槽里。纤维不延伸至钩爪82和84的最末端，而宁可在离末端足够距离处终止，以便在使用连接器时，容许给插头纤维适当的支承。如果纤维对纤维接触在非常靠近V形槽的末端处发生(或如果插头插入太远)，插头纤维可能在该凹槽前弯曲并升起而离开该顶点，从而使连接断开。
插座14可具有与插头12里的纤维一样多的、带纤维对齐凹槽的钩爪。当插头12完全插入插座14时，钩爪82和84的形状使其能分别进入罩盖24上的缝槽54和56。钩爪82和84以相对于插头轴线、即当插头在罩盖24里笔直延伸时由纤维30或32限定的轴线成一倾斜(非零)角度的方式进入罩盖24。该角度较佳的是约42°，它可平衡与纤维端面接触压力、对着V形槽的纤维压力、摩擦作用、以及理想的公差范围(较大的角度将增加公差)有关的各种利害关系。由于插座纤维不是对着开口74，因此没有逃逸的光线伤害使用者的眼睛的危险。插座纤维夹具72通过在夹具72的第一端提供可与插座壳体70上的切口或钩子88扣接的柱而可枢转地安装在壳体70上。夹具72利用在其侧面形成的、可与插座壳体70上的孔89啮合的凸耳或短轴而可释放地锁定。也可使用插座纤维夹具的一种替换结构，其中，夹具与一断开的顶板或盖板模制成一体，而该盖板可扣接在其底部，该底部具有纤维定位凹槽。
互连插座14(以及下面所述的终端插座)还可具有一活盖或门90，以便使通过开口74进入的污染物降至最低程度。这里公开的实施例使用一插座门，它与插头门配合，当插头12插入插座14时可在关闭和打开状态之间操纵插头门58。特别是，插座门90具有两个凸轮表面92和94，它们分别与插头门58上的凸轮表面96和98交互作用。插座门90通过其侧边上的柱100与插座壳体70上的切口102扣接而被铰接。可利用诸如弹簧或模制成一零件的凸轮连杆机构等装置将门90偏压在关闭位置上。当插头12插入插座14时，前端52和插头门58推动插座门90，使其升起并打开。然后，倾斜的凸轮表面94开始用力抵顶在插头门58上的凸轮表面98，并将门58推向一侧以露出缝槽54和56。如果接着将插头12移离插座14，那么当移去插头时，倾斜的凸轮表面92类似地推动凸轮表面96，使插头门58向后滑动到其关闭位置。罩盖24具有凹槽或缺口104和106，以便当插头在插座里时容纳凸轮表面92和94，此外，它们还可以用来进一步稳定连接。其它的门结构也可与插座14配合使用，诸如一种可用手向外打开和扣接关闭的门。
插座也可有一作锁闩用的门，以便保持插头。在这种替换的结构(未画出)里，插头本体(罩盖)具有在其底部的带槽口区域。在插座上的该门是一矩形的、受弹力作用的板，带有一突出部，当门在关闭位置上时，该突出部从其底部突出。当插头插入插座时，门从垂直位置转动到水平位置。一旦插头完全插入，该槽口清除门的顶缘。然后，门弹簧倒转几度，而底部在槽口区域外。这将在两个零件之间提供锁定。卸下插头是通过推挤插头和门的突出部实现的。这将使门回到它的水平位置，并容许插头滑动退出插座。该突出部是这样形成的，当卸下插头时，不会有足够的摩擦使钩爪保持在突出部上。这种构造提供了一种较简单的插头结构。
插座还可进一步改进，以便带有可被安装在壁和隔板的两个不同位置上内部锁闩，在第一位置，它是完全可供使用并与壁齐平，在第二位置，它略微突出壁外。由此可进入插座内部进行清洁。
插头-插座锁闩机构可有效地进行设计，以便在插头光缆(诸如某人被光缆绊倒)被过度拉拔时可防止插头组件断裂。这通过改进锁闩的几何结构是可以实现的，这种锁闩结构将在作用于光缆上的张力超过给定的拉出力时容许插头从插座里拉出。这将使插头从插座里释放出来，而不是将光缆从插头里拉出来，这种情况是非常令人满意的，因为当从插座卸下时插头门会自动关闭。
连接器10的所有零件(除了插头保护罩38)可由任何耐用材料制成，较佳的是诸如聚碳酸酯、VALOX(一种由General Electric销售的聚酯)或RACEL(一种由Amoco销售的聚芳基砜)之类的注射成型聚合物。该材料可包括导电填料，以使零件变成半导体，从而将可能招致纤维端部污染的摩擦电荷减至最低程度。保护罩38较佳的是用低模数的共聚多酯，诸如可从明尼苏达州威诺纳的RTP得到的、材料号为1559X67420B的那种。
连接器10的组装和安装是简单的。插头12一般是在工厂里组装的，虽然在工地上也可方便地进行组装。在这方面，这里使用的术语“预端接”只涉及光导纤维在插头12或插座14上的固定，而与这种固定是否在工厂、工地或其它别的地方进行的无关。还应该知道，插头12和插座14可安装在一跨接电缆或连接电缆上，而它们带有在纤维另一端上的任一种类的光学接头。这里推荐使用当暴露在室内环境时具有较长寿命的纤维，诸如可从3M公司(本发明的共同所有人)得到的高强度纤维。这些纤维具有传统的芯线和包层，而它们被美国专利第5，381，504号所述的、一种新颖的三层结构所包围。本技术领域的技术人员还将看到，本发明的连接器可容纳不连续的光导纤维或多纤维带状物，以及单模和多模纤维。
应该对准备预端接在插头12或插座14上的纤维进行剥皮、分开和清理。如果纤维成带状物，它是光缆中一组包扎的带状物的一部分，那么必须首先将光缆外套的一部分割掉，以便露出带状物。大多数光缆具有若干保护层，而每一层必须去掉，以便接近纤维带状物。必须用类似的步骤去掉具有单根不连续纤维的光缆的保护层。在纤维从起保护作用的光缆外套中卸下后，将它们剥皮。然后，准备对剥了皮的纤维进行分开，而这可以利用若干种可从市场上得到的纤维分开器中的任一种、诸如美国专利第5，024，363号所述的一种实现。以便将纤维固定在插头12上的分开长度是来自纤维夹具18的距离，在较佳的实施例里，它大约是23mm。为了将纤维固定在插座14上，分开的长度是来自纤维夹具72的距离，在较佳的实施例里，它大约是15mm。应该利用不起毛的布将任何碎片从纤维上清除掉。在将纤维从分开器上卸下前，工匠可检查纤维，以确定所有纤维上的端面是合适的，即，它们是光滑分开的，没有尖端。第5，210，647号美国专利公开的纤维观察器可用于这个目的。一旦工匠感到满意，即各纤维具有合适的端面，可将纤维从分开器上卸下。在较佳的实施例里，纤维端面是平的，带有倒角的或成斜角的外周(或至少部分成斜角)，以获得与纤维端部轮廓有关的有益效果，如美国专利申请第08／122，755号所详细讨论的。纤维的端面也可以成圆角(一般是球形的)。此外，可对这些纤维有选择地提供不对称处理，例如分开，以便给予一个有角度的端面，如第5，048，908号美国专利所述的。如果这样，为了将插入损耗和反射减至最低程度，纤维应该这样插入，使(在插头12上的)一组纤维的有角度的端面的方向与(在插座14上的)另一组纤维的有角度的端面的方向互补。对于插头纤维来说，纤维的准备可在纤维光缆穿过保护罩38之后进行。
插头12的最后组装包括将纤维夹在夹具18的V形槽里和将罩盖24扣接在夹具18上这些简单的步骤。可使用一组装卡具，以便将罩盖24引导到插头纤维夹具上，从而在它们插入罩盖时避免损坏纤维。插头纤维的端部应该在距罩盖端部大约0．5mm处终止。插座14的完工也很简单。利用夹板80将插座纤维夹在纤维夹具72上，而插座纤维的端部在距钩爪82和84末端约15mm处的纤维对齐凹槽里终止。在将插座纤维固定在纤维夹具里后可将它们分开。利用V形槽可将这些纤维组装在夹具里，从而将纤维夹具从分开器里取出，如果连接和引导工作是在一个或两个零件里进行的话，还就避免纤维末端受到污染。也可使用一种穿孔工具，以简化组装。通过先将起枢轴作用的柱推入切口88、然后将短轴扣接在孔89上可将纤维夹具72安装在壳体70上。在将纤维安装在V形槽里和将夹具安装在插座里的过程中，还应该注意不要污染纤维末端。
连接器10的安装同样是简单的。利用传统的装置、诸如锁闩臂76(也可在壳体70上模制其它的结构，以便客户安装)可将插座14有选择地安装在任何所需的表面上。若干插座也可安装在单个模块上，并且它们可以设计成正面或反面承载，或侧向滑动。在插座14安装好之后，通过简单地将插头12插入开口74就可完成连接。利用锁闩40可从插座14上取下插头12。
图1和2显示插头完全插入。当插头12插入时，门90象上面所述的那样打开，容许钩爪82和84分别进入缝槽54和56。插头纤维30和32与纤维夹具72里的纤维对齐凹槽接触并滑动，直至它们的端面靠近插座纤维的各端面，然后，当插头完全插入时，它们开始弓起。插头纤维可经受S形的弯曲。作用在纤维对纤维分界面上的所有力来自弓起的纤维30和32的弹性(弹性变形)，它们在端面之间维持一连续的、有压缩力的负载。较佳的是将连接器10设计成可使纤维维持0．3”(7．6mm)的最小弯曲半径。
连接器10的各种零件的尺寸可根据所需的用途进行改变。下列大致尺寸被认为是可取的。插头12具有57mm的全长，12mm的宽度，和8mm的厚度，而插头纤维夹具18提供13mm长的夹紧凹槽。插头罩盖24在夹具18的前面再延伸25mm，并提供一长24mm、宽10mm和高6mm的内部空间。插座14的开口74是12mm×10mm。它的整个高度和深度是38mm和36mm。插座纤维夹具72长20mm(从纤维被夹在的端部到钩爪82和84的末端)，宽12mm和厚1．5mm。在钩爪82和84里的纤维对齐凹槽长11．5mm，并具有2mm的最大深度，这适于容纳最常用的光导纤维。V形槽的内部角度不应该太窄，因为这可能造成纤维的过度摩擦，但也不应该太宽，因为这将不能维持对纤维的适当引导。一个90°的内部角度被认为是一个较好的折衷。
本发明涉及光导纤维的端接，它特别适用于上述的、供纤维对纤维互连用的连接器。图6显示了适用于一有源器件的、本发明的一终端定位器110的一实施例。定位器110实质上替代纤维对纤维插座14的插座纤维夹具72，并具有一底座112和一类似于钩爪82和84的突出或钩爪114。钩爪114有一纤维对齐凹槽116，以便接纳一根插头纤维，其末端面固定在一纤维挡块或表面18上，如图7所示。施加在纤维上的力被设计成足以在纤维端面和表面118之间消除任何空气间隙，但不能太大，以免在纤维端面移动经过表面118时因括擦而破坏纤维端面。形成表面118的光线传输材料通常是透明的(即，对于在光导纤维里传输的光的波长是透明的)，容许有源光学器件被安装在底座112的另一侧，由此使光信号通过该材料；该材料可涂敷或以别的方式制造，以影响光信号，诸如控制它的强度或使其偏振。形成于底座112上的柱120可用来使定位器110与有源器件基底、例如一印刷电路板(PCB)对齐并固定。还可将纤维抽头放置在V形槽116里，使纤维抽头的一端在纤维挡块118上，而另一端位于V形槽116的中间部分，与准备端接的纤维互连。
定位器110较佳的是具有一整体结构，由透明的、可注射成型的聚合物、诸如ULTEM(一种可从General Electric得到的polyetherimide)制成，并且还可包括形成于表面118另一侧的透镜122，以便对来自／朝向纤维的光线聚焦。可以使用用来引导朝向或来自有源器件的光线的其它无源光学器件，并且可以使用不同几何结构的终端定位器，以便将光线引导或聚焦到一特别位置，所包括的几何结构可用于全内反射(TIR)。用于本发明的、来自作用在光电探测器的裸纤维、或进入一纤维的光源的耦合光线的TIR方法具有许多优点。一个优点是纤维的位置由纤维挡块决定，并容许抽头纤维可释放地位于同一位置。这样，纤维端部的位置由模制零件的公差和有源元件、即光电探测器或光源的位置精度预先确定，这样，可避免使有源光学器件对齐的需要。另一个优点是，由于与S形弯曲的纤维耦合，收发机模块的整个高度可以减少。一个S形弯曲也可用于供两个平行的、但不是同轴的纤维用的连接器。最后，收发机电子线路可安装在一仪表板上，而该仪表板位于也插接连接器的同一平面上。一纤维抽头也可用于一有源器件端接，该抽头(未画出)固定在一类似插座夹具72的夹具上。
除了可以提供快速方便的连接和分离外，连接器10还具有若干其它的优点。如上述提到的，它可以象在工厂里一样在工地上方便地进行预端接。即使在插头或插座里的纤维没有精确地端接在所需的位置上，由于弯曲纤维的弹性应力提供了正的对接力，在完成的连接中它们仍然是完美的纤维对纤维接触；换句话说，一对纤维的相对位置的公差可通过松动插头纤维而减轻。由于这种偏压，插头12也固有地能够抗拉。由于V形槽36可用来使纤维对齐，且纤维被压向凹槽的顶尖部，因此，在给定的一对纤维的横向位置之间的公差也不是关键性的。纤维对齐凹槽的表面光洁度应该是光滑的，而凹槽角度应该是较好限定的；利用标准的注射成型技术可方便地达到该光洁度。V形槽较佳的是具有不超过0．001”(0．025mm)半径的锐度。最好使用一种硬的、耐磨损的、但又具有较低摩擦系数、以便纤维在该凹槽里滑动时减少作用在纤维上的摩擦力的材料作为V形槽的基体。此外，由于插座纤维以相对插头轴线成一斜角(大于90°)进入壳体70，它需要非常小的深度进行安装。还有，该安装方法与RJ45插座的安装方法是相容的。最后，减少零件数量和所有零件可注射成型有助于提供非常低成本的连接器。
参看图8和9，它们显示了可与本发明一起使用的、用来清洁各种光导纤维末端的工具。图8显示了一种可用来清洁插头12里的纤维末端的工具130。工具130具有一可握在手里的本体132，在本体130上有一用来接纳插头12的开口134。工具130还有一可枢转地安装在本体130的部分138处的驱动件或杠杆136。在图8中，显示杠杆136在驱动位置上，在该位置，一推杆或突出部140进入在插头罩盖顶部的孔或缝槽142，与插头纤维接触，通过缝槽54和56将它们压出罩盖。在非驱动位置，杠杆136摆动离开开口134并收回推杆140，由此可使插头12进入工具130而不受推杆的干扰。杠杆136较佳的是(例如)在一弹簧的作用下被压向非驱动位置。
开口134和杠杆136是这样安排的，当推杆被推入罩盖缝槽时，插头纤维被用力依靠在一条胶带146的粘胶表面144上。从安装在工具本体132里的胶带辊148上剥下胶带146。提供两滚筒150和152，以便胶带向前移动，从而使新鲜的表面面对纤维末端。为方便使用，可让胶带146卷绕在另一滚筒154上，它形成一个与棘爪156啮合的棘轮。棘爪156安装在另一把柄或枢转杠杆158上，而把柄158通过部位160安装在工具本体上。这样，通过推挤把柄158并握住工具，使用者可向前移动胶带并清洁插头纤维。通过(例如)一弹簧可将把柄158压向最外侧位置。
图9显示了用来清洁在一改进的插座14’里的纤维末端的工具162。工具162的形状使人想起插头12，因此它适合于以类似的方式插入插座14’。插座14’一般与插座14相同，除了某些器件的构造被设计成可抬高插座纤维，以便它们离开V形槽进行清洁。这些器件包括一纤维压板或保持器164和斜拉杆166。纤维保持器164在部位168处可枢转地安装在纤维夹具上，并包括一位于保持器臂172一端上的块或垫170，它可将纤维推入V形槽里并让它们适当地堆叠在里面。垫170可模制在纤维压板上。在保持器臂172的另一端上形成有一凸台或凸块174，如图9所示，当保持器臂172处于驱动位置时，它推顶着插座纤维。凸台174对纤维的推顶使纤维偏移到V形槽外面。较佳的是(例如)通过一弹簧176将纤维保持器164压向非驱动位置，即推动垫170顶着纤维，使它们保持在V形槽里。
工具162包括一本体178，它类似工具130，也安装着一供胶带182用的供应轴180。滚筒184和186用来确定胶带182的位置，这样，其胶粘表面就能向前移动并清洁纤维末端。当工具162进入插座14’时，通过斜拉杆166使纤维偏移，而斜拉杆包括一起固定在另一枢转点192上的两斜臂188和190。当工具插入插座时，一形成于工具162前端的凸块或致动凸缘194推顶斜臂188。这使斜臂190转动并推顶固定在纤维保持器164上的挡块或钩爪196。斜臂190和钩爪196之间的用力接触使纤维保持器164绕部位168枢转，由此推动凸台174抵顶纤维，使它们偏移离开V形槽。工具里的胶带182可卷绕在另一卷轴198上或用类似于图8所示的、用于工具130的方式离开工具本体178。可安装一小刻度盘或扭杆以转动卷轴198，它们在本体178外延伸，以便使用者向前移动胶带。
图10和11显示了本发明的有源器件插座200的另一实施例的其它器件。在该实施例里，有源器件插座200包括一本体或壳体202，里面安装着一终端定位器110，并能接纳诸如插头12那样的光导纤维插头。壳体202有一受弹簧作用的门204，以便在插座不使用时防止碎片卷绕插座开口。门204具有适当的锁闩结构206，以便与上面所述的插头锁闩40’互补。定位器110通过其上的柱120安装在一诸如印刷电路板(PCB)的基底208上。PCB 208上和支承着光电器件210(诸如光电探测器或半导体光源)，它们相对终端定位器、即相对透镜122位于PCB 208的适当位置上，从而与端接在定位器上并抵靠着纤维挡块118的任何纤维的末端连接。可使用任何传统的有源器件。其它的电子零件也可安装在PCB 208上，诸如LED(发光二极管)激励器或数据编码器。为了使定位器的突出114位于一适当角度以接纳纤维的末端，PCB 208较佳的是以相对插座壳体轴线、即当插头插入插座时相对插头的轴线成约48°角安装。
参看图11，可提供一种构造将插座200固定在另一结构上，诸如另一PCB(母版)上，在这个实施例里，该构造包括若干固定在壳体202底面上的柱212。柱212可一体形成于底板214上，而底板214通过形成于其上的、可与形成于壳体202侧壁上的开口或缝槽218啮合的、附加的锁闩臂216可拆卸地安装在壳体202上。锁闩臂216还可用来固定基底208，如图10所示。
图12显示了怎样才能成排地、肩并肩地安装许多终端定位器，以便在一小空间里接纳许多光导纤维引出端。图12还显示使用了一插入片或光学板220，它可固定在任何终端定位器上，以改变所需的光学性能。例如，光学板220可具有一透镜222，以补充或代替透镜122。在所示的实施例里，该透镜是由模具里的金刚石针形成的，并具有约0．01458”(0．37mm)的曲率半径；透镜的高度是0．004”(0．10mm)，而光学板220的其余厚度约是0．022”(0．56mm)。透镜222与具有约0．01193”(0．30mm)曲率半径和约0．01”(0．25mm)高度的透镜122一起使用。当光学板220适当地位于定位器110的底座112上时，透镜122位于光学板220上表面的上方约0．02”(0．51mm)处。挡块118表面到定位器底面(即到PCB基底208顶部)的距离约是0．12”(3．05mm)。定位器底座的光线传输部分的厚度(从透镜122的顶端到纤维挡块118)约是0．04”(1．02mm)。根据需要还可使用其它的光学器件，诸如偏振镜、绕射或全息光栅、滤光镜、微结构表面、菲涅尔透镜等等。这些器件适当地置于光学板220上，以便与纤维挡块118对齐，且光学板220还可机械偏振或楔固，从而可以唯一取向置于定位器110的底座112上。通过形成于光学板220上的凸缘224与形成于底座112下侧的凹口配合可提供上述楔固。
图14显示了怎样才能将一系列终端定位器中的一个以图12所示的肩并肩方式置于一基底、诸如另一PCB 226上。在PCB 226的另一侧可形成导柱228，以便使各有源器件与其它控制电子线路互连。
图15对终端定位器的两个可选择的改进。改进的定位器230具有两个钩爪和突出232和234，它们各具有一纤维接纳凹槽，使准备端接的纤维出现双弯曲或S形弯曲。定位器230还具有被设计成供光学信号总内反射用的底座部分238。定位器230可由两部分形成，一部分具有V形槽突出和一体模制的透镜，而另一部分具有至少带有一个以上模制透镜的TIR底座。底座的各表面可进行涂敷，以提供改进的反射，或形成透镜或其它结构的表面，以便以任何所需的方式在内部聚焦光线。透镜的质量要求对于发射机和接收机可以是不同的。在某些用途里可通过使用涂层来控制光线反射数量。
虽然参考具体的实施例描述了本发明，但不能以狭隘的观点来解释这些描述。对于本技术领域的技术人员来说，在参考了本发明的描述后，对于公开的实施例的许多改进和本发明的替换的实施例将是显而易见的。因此，可以设想，在不超出由附后的权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下可作出这些改进。