專利名稱：采用三維光電路的直插式混洗模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及三維光電路，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及包括光導(dǎo)管的光混洗模塊及其制造方法。
相關(guān)技術(shù)在現(xiàn)代電信系統(tǒng)、高速路由器、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及用于管理大量數(shù)據(jù)的其他系統(tǒng)中，光纖網(wǎng)絡(luò)越來(lái)越常用。光纖網(wǎng)絡(luò)通常包括大量經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)距離的光纖，以便相對(duì)于傳統(tǒng)電信號(hào)的傳播過(guò)程，提高傳輸速度和效率。通常需要在建立“光電路”的整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)的各單獨(dú)連接點(diǎn)之間，確定各光纖的路線。當(dāng)前使用的一種更常見(jiàn)光電路稱為“光混洗(optical shuffle)”。僅作為例子，可以利用8條其內(nèi)分別包含8條單獨(dú)光纖的光纜實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單光混洗。在在此使用該例子的光纖、可以被稱為“完全混洗”的光電路中，進(jìn)入的8條光纜中每條光纜的光纖1可以路由到出去的單個(gè)第一光纜，而進(jìn)入的8條光纜中每條光纜的第二光纖可以被路由到出去的單個(gè)第二光纜，等等?，F(xiàn)在，參考圖1，該簡(jiǎn)化示意圖中示出該特定光混洗，其中Cm表示輸入帶狀光纜或光纜，CmFn表示起始于光纜Cm的各光纖Fn，而Cm’是光混洗后面的輸出帶狀光纜或光纜。顯然，盡管該特定例子以只有64條光纖為特征，但是光電路通常包括必須確定其路線的大量光纖。因此，手工制造光混洗和其他光電路結(jié)構(gòu)令人厭煩，而且非常容易出錯(cuò)。人們?nèi)菀自O(shè)想一套位于輸入光纜與輸出光纜之間的光路中的纏結(jié)光纖。
已經(jīng)建議了幾種解決方案來(lái)建立各種光路，而不是簡(jiǎn)單利用手工使光纖通過(guò)非常混亂的其他光纖從輸入點(diǎn)到達(dá)輸出點(diǎn)。一種解決方案是，使用半自動(dòng)機(jī)械將各光纖編排成所需的光路排列。該解決方案通常需要在機(jī)械方面投入大量資金，而該機(jī)械在不是編排光纖的應(yīng)用中幾乎無(wú)用或根本無(wú)用。
關(guān)于建立光路的問(wèn)題的另一種解決方案包括多次嘗試在柔性聚合物基底上確定光纖的路線。僅作為例子，以Flex Foil出售一種通用形式的這種結(jié)構(gòu)。授予Bonann等人的第5,204,925號(hào)美國(guó)專利對(duì)這種柔性光電路解決方案的一種方法進(jìn)行了描述和說(shuō)明。該參考文獻(xiàn)描述了一種其中利用壓敏粘合劑(PSA)噴涂諸如Mylar或Kapton的柔性聚合物基底，而且該柔性聚合物基底具有安裝在其上的光纖的解決方案。在以適當(dāng)排列，將大量光纖布置到該基底上后，可以將通常與基底是同一種材料的保護(hù)層接合到該光纖的上面。當(dāng)然，可以利用粘合劑本身大致噴涂該保護(hù)層的裸露面，而且可以以疊層結(jié)構(gòu)形式，建立光纖的附加層和覆蓋材料。然而，光纖的層疊(lay-up)過(guò)程是勞動(dòng)密集型工作，而且與光纖的編排過(guò)程非常類似，為了實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，需要非常專用的設(shè)備。Bonanni等人進(jìn)一步披露使用柔性側(cè)接頭或基底材料的薄型帶，該薄型帶從發(fā)生混洗的主體開(kāi)始橫向延伸，而且允許光纖彎曲90°角或以90°角回轉(zhuǎn)，以便將光纖從水平位置重新定向到垂直位置。
授予Knasel的第6,005,991號(hào)美國(guó)專利對(duì)引入柔性光電路的另一種方法進(jìn)行了描述。該特定參考文獻(xiàn)公開(kāi)了一種印刷電路板(PCB)組件，該印刷電路板組件包括其上安裝了柔性光電路的內(nèi)部部分。與Bonanni等人的參考文獻(xiàn)非常類似，Knasel排列位于柔性板之間的大量光纖。在本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知，這些柔性板通常由Mylar等成型，而且使光纖保持在適當(dāng)位置，然后，將它與采用壓敏粘合劑的另一個(gè)柔性板接合在一起。在該參考文獻(xiàn)中，通過(guò)在光纖的相應(yīng)第一端安裝多光纖連接器，而在光纖的第二端使用單光纖連接器，沿印刷電路板的邊緣保留空間，這樣更容易使用該空間，例如印刷電路板的較少填充的內(nèi)部部分。
還應(yīng)該注意，通常以具有預(yù)定路線光纖網(wǎng)絡(luò)的大柔性板或具有安裝在其上的柔性光電路部分的印刷電路板的形式，實(shí)現(xiàn)這兩種柔性電路方法。在這兩種情況下，這些電路在光電路的輸入端和輸出端通常具有聯(lián)接板(splice)，從而有助于在安裝過(guò)程中，連接到輸入光纜和輸出光纜。通常，為了克服從柔性電路的主體伸出的接頭的長(zhǎng)度限制，需要使用聯(lián)接板。此外，聯(lián)接板可以用于將專用連接器安裝到該電路的輸入端和輸出端，用于連接堅(jiān)固的光纜。位于混洗或光學(xué)電路的輸入端和輸出端的聯(lián)接板導(dǎo)致光信號(hào)損耗(loss)，在該光信號(hào)損耗施加在整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)上時(shí)，對(duì)于用戶來(lái)說(shuō)，該光信號(hào)損耗顯著而且不可接受。此外，機(jī)械和熔融(fusion)聯(lián)接板通常需要大量空間，因?yàn)樾枰脵C(jī)械方法，增強(qiáng)或加強(qiáng)該聯(lián)接板。此外，在此描述的柔性光電路方法通常不允許使用引到柔性電路的、保護(hù)屏蔽的或“堅(jiān)固的”光纖帶，而且在一層聚合物薄膜提供的弱保護(hù)之外，它們不對(duì)該電路或混洗內(nèi)的光纖提供強(qiáng)保護(hù)。不僅如此，柔性光電路設(shè)計(jì)不隔離和保護(hù)各光纖，因?yàn)樵陔娐穬?nèi)的各交叉點(diǎn)，許多這些光纖互相直接接觸。
因此，需要無(wú)需昂貴編排機(jī)械就可以建立的，而且更容易在不同混洗排列中確定它們的路線的三維光電路。需要與建立聚合物薄膜、各種粘合劑以及光纖的多層疊層結(jié)構(gòu)相比勞動(dòng)密集程度低的、一次多股光纖的光電路排列。還需要允許堅(jiān)固帶狀光纜布置到該電路，并從該電路伸出，而且在混洗期間對(duì)光纖本身提供堅(jiān)固保護(hù)環(huán)境的光電路。需要具有較少光纖聯(lián)接板和減少的光信號(hào)損耗的三維光電路。此外，需要通過(guò)更有效層疊該混洗以完全利用垂直方向上的空間(z軸)、適于具有有限表面積(x-y軸)的環(huán)境的三維光電路。

發(fā)明內(nèi)容
以下描述的三維光電路設(shè)備和方法可以滿足上述所有需要，而且還具有大量附加好處。在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是利用快速成型(prototyping process)方法，例如但并不局限于立體印刷(“SLA”)、熔化沉積成型方法(“FDM”)、選擇性激光燒結(jié)方法(“SLS”)等構(gòu)造的剛性、整體的、三維光導(dǎo)管。請(qǐng)注意，關(guān)于本發(fā)明，術(shù)語(yǔ)“快速成型”和“快速制造”是可互換的，其在于不僅可以用于建立模型，而且可以實(shí)際制造。
盡管用于實(shí)現(xiàn)SLA方法和其他快速成型技術(shù)的設(shè)備是比較昂貴的機(jī)器，但是這些系統(tǒng)是通用的，而且容易使用?？梢匀菀椎貙?duì)SLA機(jī)器和其他所述快速成型機(jī)器進(jìn)行編程，以實(shí)際制造通過(guò)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(“CAD”)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的三維物體。因此，可以以任何數(shù)量的配置或排列，布置用于確定大量光纖的路線的三維光導(dǎo)管的設(shè)計(jì)，配置或排列的數(shù)量?jī)H取決于CAD系統(tǒng)的能力或設(shè)計(jì)者的想象力。此外，還可以對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行編程，以制造用于確定光纖的路線的通路或溝槽，以便提供適當(dāng)彎曲半徑，并將光信號(hào)損耗降低到最小，及隔離并保護(hù)通過(guò)光電路的各條光纖。此外，可以制造利用傳統(tǒng)成型或形成技術(shù)不容易制造的光電路。
根據(jù)本發(fā)明的光纖光導(dǎo)管可以具有任意數(shù)量的可能實(shí)施例，該可能實(shí)施例包括具有多個(gè)將輸入點(diǎn)與輸出點(diǎn)連接在一起的空腔通路或大量也具有大量輸入點(diǎn)和輸出點(diǎn)的剛性空腔管的固體塊。僅作為例子，可以以具有同等數(shù)量的行和列的矩陣的形式排列這些輸入口。對(duì)于分別具有8條光纖的8條光纖光纜，需要具有64個(gè)輸入口、64個(gè)輸出口以及連接在它們之間的64條通路的光導(dǎo)管。如果正確標(biāo)記光導(dǎo)管的輸入端和輸出端，則用戶應(yīng)該可以較容易地確定將哪條光纖插入正確口中，并從光導(dǎo)管另一端的正確口中出來(lái)。此外，由于僅有一條通路將特定輸入端與特定輸出端連接在一起，所以無(wú)需擔(dān)心光纖會(huì)互相纏結(jié)在一起，或使人們混亂引導(dǎo)它們通過(guò)光導(dǎo)管。
在又一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是用于制造三維光電路的方法，該方法包括步驟提供剛性、整體光導(dǎo)管，該光導(dǎo)管具有輸入端和輸入端；排列多條引導(dǎo)到光導(dǎo)管的輸入端的光纜，并排列從光導(dǎo)管的輸出端引出的光纜；分出每條輸入光纜的各條光纖，并將每條光纖引導(dǎo)到光導(dǎo)管的各輸入口，收集從光導(dǎo)管的輸出口伸出的各條光纖，將它們組合為光纜束。通常，可以僅從輸入光纜中剝離或分離光纖，并將它們輸送到光導(dǎo)管的輸入口內(nèi)，使它們通過(guò)光導(dǎo)管，然后，在僅在輸出端終接獲得的光纜組，而且在混洗本身內(nèi)可以沒(méi)有光纖接頭。因此，完全消除因?yàn)榘ɑ煜吹母鞴怆娐穬?nèi)的接頭產(chǎn)生的光信號(hào)損耗是切實(shí)可行的。如果要倍增整個(gè)光網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，這樣減少光信號(hào)的損耗可能非常顯著。
在進(jìn)一步實(shí)施例中，本發(fā)明是被配置用作直插式混洗模塊的三維光電路。盡管光混洗模塊可以采取多種不同形式，但是一種特定有用的實(shí)施例是直插式混洗，配置該直插式混洗以放置在所構(gòu)建的實(shí)用管道、電子設(shè)備外殼等內(nèi)通常對(duì)光纖束分配的空間內(nèi)?；煜茨K的一種形式可以是直徑約為1英寸的圓柱形，在每端分別對(duì)它裝配大量堅(jiān)固光纜附件。該特定直插式混洗在輸入端接收?qǐng)?jiān)固光纖束，通過(guò)使它們穿過(guò)特別小的光導(dǎo)管混洗各光纖以及在輸出端使光纖再組合成堅(jiān)固光纖束，所有均在通常容許干線光纜的空間內(nèi)。此外，如果在安裝過(guò)程中，將直插式混洗模塊設(shè)置光纜內(nèi)，則可以實(shí)現(xiàn)這種整體混洗，而無(wú)需拆分光纖。


通過(guò)結(jié)合附圖參考以下所做的詳細(xì)說(shuō)明，可以更全面地理解本發(fā)明的方法和設(shè)備，附圖中相同的參考編號(hào)表示相同的部分，附圖包括圖1是理想的8×8光混洗中的大量光纜和光纖的簡(jiǎn)化示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的、以用于確保光導(dǎo)管的輸入端和輸出端的各行與列之間具有適當(dāng)間隔和結(jié)構(gòu)剛性的交叉支撐部件為特征的光導(dǎo)管的透視圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例構(gòu)造的、以交錯(cuò)并排輸入和疊層輸出為特征的光導(dǎo)管的透視圖；圖4是根據(jù)圖3所示實(shí)施例、以用于在光導(dǎo)管的一端接收?qǐng)?jiān)固光纜的堅(jiān)固光纜附件為特征的光導(dǎo)管的透視圖；圖5是示出與圖4所示光導(dǎo)管對(duì)準(zhǔn)的間隔工具的詳細(xì)透視圖。
圖6是根據(jù)圖3所示實(shí)施例、以位于光導(dǎo)管的輸入端和輸出端的堅(jiān)固光纜附件為特征的光導(dǎo)管的透視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例、進(jìn)一步插入輸入端板、輸出端板以及安裝支架的光導(dǎo)管的透視圖；圖8是根據(jù)圖7所示實(shí)施例、清楚地示出位于光導(dǎo)管的角部附件的4個(gè)安裝孔的光導(dǎo)管的底視圖；圖9是根據(jù)圖7所示實(shí)施例、以位于輸入端和輸出端的集成端板為特征的光導(dǎo)管的側(cè)視圖；圖10是根據(jù)圖7所示實(shí)施例、以輸入端板和帶狀以及光纖編號(hào)系統(tǒng)為特征的光導(dǎo)管的詳細(xì)透視圖；圖11是根據(jù)圖7所示實(shí)施例、以輸出端板和帶狀以及光纖編號(hào)系統(tǒng)為特征的光導(dǎo)管的詳細(xì)透視圖；圖12是根據(jù)本發(fā)明通過(guò)疊層一系列具有刻槽或溝槽的板構(gòu)造的光導(dǎo)管的分解透視圖；圖13是通過(guò)疊層一系列具有刻槽或溝槽的板、構(gòu)造的圖12所示光導(dǎo)管的可替換的實(shí)施例光導(dǎo)管的分解透視圖；圖14是根據(jù)本發(fā)明通過(guò)疊層一系列具有多個(gè)固定在表面上以形成槽或溝槽的光纖引導(dǎo)件的板，構(gòu)造的光導(dǎo)管的分解透視圖；圖15是通過(guò)疊層一系列具有多個(gè)固定在表面上以形成槽或溝槽的光纖引導(dǎo)件的板，構(gòu)造的圖14所示光導(dǎo)管的可替換的實(shí)施例光導(dǎo)管的分解透視圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的、其中光導(dǎo)管密封在保護(hù)外殼內(nèi)并安裝在插件卡上的三維光電路的透視圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的、其中堅(jiān)固光纜被連接到光導(dǎo)管的堅(jiān)固光纜附件上的三維光電路的分解透視圖；圖18是示出具有套圈彈簧、按壓引腳連接器的混洗連接器，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三維光電路的分解透視圖；圖19是示出在圖18的三維光電路的組裝透視圖、并示出具有套圈彈簧、按壓引腳連接點(diǎn)的混洗連接器；以及圖20是示出具有堅(jiān)固光纖輸入、穿板(bulkhead)連接器輸出以及適于機(jī)架裝配的外殼的集成混洗模塊、根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的三維光電路的透視圖；圖21是引入用于確定光纖的路線的解決方案或方式、類似于圖7所示實(shí)施例的混洗光導(dǎo)管，但是物理配置完全不同的64條光纖緊湊混洗光導(dǎo)管的透視圖；圖22是示出典型尺寸為30mm最小彎曲半徑光纖的、圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的端視圖；圖23是示出典型尺寸為30mm最小彎曲半徑光纖的、圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的俯視圖；圖24是示出典型尺寸為10mm最小彎曲半徑光纖的、圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的俯視圖；圖25是設(shè)置圖21所示小型混洗光導(dǎo)管的外殼的簡(jiǎn)單管混洗模塊的透視圖；圖26是圖25所示簡(jiǎn)單管混洗模塊的分解透視圖；圖27是設(shè)置圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的外殼的堅(jiān)固圓柱形混洗模塊的透視圖；圖28是圖27所示堅(jiān)固圓柱形混洗模塊的分解透視圖；圖29是設(shè)置圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的外殼的鉸接堅(jiān)固圓柱形混洗模塊的透視圖；圖30是圖29所示鉸接堅(jiān)固圓柱形混洗模塊的分解透視圖；圖31是具有被剖開(kāi)詳細(xì)示出其內(nèi)部的鉸接部分的圖29所示鉸接的、堅(jiān)固圓柱形混洗模塊的端視圖；圖32是設(shè)置圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的外殼的一側(cè)堅(jiān)固的混洗模塊的透視圖；以及圖33是具有被去除頂蓋以詳細(xì)示出其內(nèi)部的圖32所示一側(cè)堅(jiān)固的混洗模塊的部分分解透視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參考附圖，特別是參考圖2至6，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的、用于提供可以插入諸如混洗的三維光電路的光導(dǎo)管的大量實(shí)施例和變換例。在此，術(shù)語(yǔ)“光導(dǎo)管”應(yīng)該指提供大量通路的三維光電路的部件，該通路用于將一組輸入口連接到一組輸出口，并用于在入口以第一有序排列接收大量光纖，而在出口以第二有序排列輸出大量光纖。在涉及光導(dǎo)管的輸入口和輸出口使用的術(shù)語(yǔ)“有序排列”不是指一個(gè)孔相對(duì)于另一個(gè)孔的實(shí)際空間關(guān)系或位置，而是指輸入口對(duì)輸出口的關(guān)系。
僅作為例子，參考如圖1描述的、用于實(shí)現(xiàn)完全混洗的光導(dǎo)管可以具有第一有序關(guān)系，在第一有序關(guān)系中，行1的各孔對(duì)應(yīng)于光纜1的光纖1-8，行2的各孔對(duì)應(yīng)于光纜2的光纖1-8，等等。關(guān)于該特定混洗，位于光導(dǎo)管輸出端的孔可以具有第二有序關(guān)系，在第二有序關(guān)系中，行1的各孔對(duì)應(yīng)于光纜1-8的光纖1，行2的各孔對(duì)應(yīng)于光纜1-8的光纖2，等等。因此，即使位于光導(dǎo)管兩端的各孔均布置為8×8陣列，位于輸入端的一個(gè)孔與另一個(gè)孔的有序關(guān)系仍可以與位于輸出端的該有序關(guān)系具有相當(dāng)大的差別。換句話說(shuō)，通過(guò)僅位移通過(guò)光導(dǎo)管的至少兩條光纖的相對(duì)位置，位于光導(dǎo)管的輸入端和輸出端的各孔的有序關(guān)系就一定不同。
可以從光纜中分出各光纖，引導(dǎo)通過(guò)光導(dǎo)管，然后，可以將各光纖與另一個(gè)光纖、光連接器、光波導(dǎo)管或附近的任何其他光學(xué)器件接合在一起。應(yīng)該進(jìn)一步注意，盡管對(duì)于總共64條單獨(dú)光纖，在此所示和所說(shuō)明的例子分別包括使用8條其每條分別含有8條光纖的光纜，但是這些光電路可以包括更多條或更少條光纜和光纖，這僅取決于設(shè)計(jì)者的想象力、CAD系統(tǒng)的限制以及立體印刷或其他快速模型機(jī)的物理限制。當(dāng)然，最通常情況是，光纖被捆扎成4條的束，以生產(chǎn)例如分別具有8條、12條、16條或24條光纖的光纜。還應(yīng)該注意，盡管在在此所示的例子中，由各種UV固化光聚合物構(gòu)造光纖導(dǎo)管，本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)對(duì)此已知，還可以利用各種陶瓷和金屬化合物，采用快速模型機(jī)技術(shù)。
一種非常普通的光電路是完全混洗的光電路，通過(guò)輸入對(duì)應(yīng)于行1、列1-8的各光纖并將它們的路線確定到列1、行1-8，輸入行2、列1-8的光纖并將它們的路線確定到列2、行1-8等等，可以實(shí)現(xiàn)該混洗。當(dāng)然，如圖7-11所示，還可以利用不完全混洗排列來(lái)排列各光纖，在不完全混洗排列中，從光導(dǎo)管的輸入端到輸出端，在行N的各光纖前面有N-1個(gè)列。例如，在行1中，對(duì)應(yīng)于輸入端的列1的光纖從列1出來(lái)。在輸入列8的光纖從輸出列8出來(lái)情況下，對(duì)應(yīng)于輸入端的列2的光纖從列2出來(lái)，等等。在輸入列8的光纖從輸出列1出來(lái)情況下，在行2，輸入列1的光纖將從輸出列2出來(lái)，輸入列2的光纖將從列3出來(lái)，等等。此外，顯然，可以對(duì)這些不完全混洗設(shè)置任何數(shù)量的通路(例如，N+1、N-2等)，這僅取決于所使用的CAD系統(tǒng)和快速模型機(jī)。在此描述的快速成型技術(shù)的一種優(yōu)選形式是立體印刷，而且盡管這不是本發(fā)明的焦點(diǎn)問(wèn)題，但是值得仔細(xì)注意，通常如何利用立體印刷生產(chǎn)它。
快速成型是對(duì)通常直接根據(jù)CAD數(shù)據(jù)源制造三維物體的相關(guān)技術(shù)的主機(jī)給予的名稱。這些方法的互相類似之處通常在于，它們通常通過(guò)以逐層方式制造材料來(lái)產(chǎn)生三維物體。還將快速成型稱為自由形式制造(free form fabrication)(“FFF”)、分層生產(chǎn)、自動(dòng)化制造以及這些術(shù)語(yǔ)的變換說(shuō)法。立體印刷(“SLA”)是最常用的快速成型技術(shù)。通過(guò)在液體光聚合物上掃描或掃射激光束，該技術(shù)一次可以產(chǎn)生一層的三維塑料部分或物體。每當(dāng)激光束照射液體表面時(shí)，該專用聚合物材料就迅速固化。一旦完成掃描該物體的一層，就將該物體一級(jí)上一層的厚度往下放到充滿光聚合物材料的容器中，然后，在第一層的上面，利用激光掃描第二層。該光聚合物實(shí)際上是自粘合劑，而且在建立各層以形成三維物體時(shí)，各層趨向于互相接合在一起。在產(chǎn)生三維部分后，可以將它從鉛版印刷設(shè)備上取下，并放置到紫外線(“UV”)后固化、干燥箱式設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)更完全固化并提高尺寸穩(wěn)定性。
在某種程度上，選擇性激光燒結(jié)技術(shù)與立體印刷類似，它們的類似之處在于，利用掃描表面上的圖形的激光，一次一層地建立物體。然而，聚合物或其他材料通常是粉狀的，并利用激光將它們加熱、熔融在一起，在該激光在掃描系統(tǒng)的引導(dǎo)下照射粉末時(shí)，粉末融化。與所使用的快速成型技術(shù)無(wú)關(guān)，在固化之后，獲得的三維物體是單個(gè)整體集成部分，而且為了生產(chǎn)制成品，即使需要，所需的進(jìn)一步加工也非常少。對(duì)于本發(fā)明的各種實(shí)施例，可以將這些三維部分稱為光導(dǎo)管，而且可以以任何數(shù)量的幾何形狀和排列布置它們，但是它們以大量用于從光導(dǎo)管的一個(gè)輸入口到一個(gè)輸出口分別確定各光纖的路線的空腔通路、管道或溝槽為特征。該光導(dǎo)管具有附加好處，它非常堅(jiān)固而且足夠堅(jiān)韌，可以防止光纖免受可能遇到的各種環(huán)境條件和危害。
現(xiàn)在，參考圖2，圖2示出疊層8×8混洗光導(dǎo)管200的透視圖。如圖所示，在以具有設(shè)置在其間的支承件230的疊層配置，分別排列輸入端的各列和輸出端的各行的情況下，以8×8矩陣形式，排列輸入口210和輸出口220。支承件230用于確保各列和各行的適當(dāng)間隔，而且還用于對(duì)制成零配件提高附加的強(qiáng)度和剛性。在充入光纖(未示出)時(shí)，該特定實(shí)施例生產(chǎn)完全混洗，在該完全混洗中，來(lái)自列1-8的行1的各光纖被納入輸出端的行1-8的列1。列1-8的輸入行2的各光纖將排列在輸出端的行1-8的列2，等等，列1-8的行8的各光纖被混洗到光導(dǎo)管的輸出端的行1-8的列8。請(qǐng)注意，對(duì)CAD系統(tǒng)進(jìn)行編程以確保不迫使所有光纖承受比臨界彎曲半徑更急的彎曲，從而將光信號(hào)損耗降低到最少，并將通過(guò)光導(dǎo)管的各光纖的機(jī)械壽命延長(zhǎng)到最長(zhǎng)。
現(xiàn)在參考圖3，圖3示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的光導(dǎo)管300的另一個(gè)實(shí)施例。在該特定設(shè)計(jì)中，光導(dǎo)管300的輸入口310和輸出口320也是互相并排一個(gè)疊層在另一個(gè)的上面或互相并行，但是去除了設(shè)置在它們之間的支承件。此外，在光導(dǎo)管300的輸入端，并排交錯(cuò)排列列1-8以在每組輸入口310之間提供附加間隔。
現(xiàn)在，參考圖4，通過(guò)附加大量引導(dǎo)到光導(dǎo)管400的輸入口410的堅(jiān)固光纜附件450，修改根據(jù)圖3所示實(shí)施例的光導(dǎo)管400。該光導(dǎo)管400適于接收至多8條堅(jiān)固光纜(未示出)。這些光纜中的每個(gè)具有可以連接到光纜附件450，然后通過(guò)光導(dǎo)管450確定其路線的撳鈕配合件。術(shù)語(yǔ)“堅(jiān)固”光纜通常指一種具有堅(jiān)韌聚合物護(hù)套的光纜，利用Kevlar或其他內(nèi)部受拉構(gòu)件，可以進(jìn)一步加強(qiáng)該堅(jiān)韌聚合物護(hù)套。這樣的光纜可以對(duì)光纖提供大量物理和機(jī)械保護(hù)，使它們免受外部環(huán)境的損壞。
現(xiàn)在，參考圖5，圖5詳細(xì)示出多光纖間隔工具500。該工具用于接收具有帶狀空間或帶狀間隔的光纖100，以在進(jìn)入光導(dǎo)管400之前，分出或展開(kāi)每條光纜的各光纖。多光纖間隔工具500確保適當(dāng)間隔而且使光纖對(duì)準(zhǔn)光導(dǎo)管的輸入口410。
當(dāng)然，如圖6所示，還可以在光導(dǎo)管的輸出口使用這種相同形式的堅(jiān)固光纜附件，以將各光纖納入光纜束?，F(xiàn)在，參考圖6，圖6示出圖3所示實(shí)施例的又一個(gè)變換例。在該特定的光導(dǎo)管600中，在光導(dǎo)管600的輸入端610和輸出端620設(shè)置了堅(jiān)固光纜附件650。
現(xiàn)在，參考圖7-11，特別參考圖7，圖7示出以輸入端板和輸出端板以及用于螺絲或其他安裝硬件的開(kāi)口為特征的不完全混洗的透視圖。請(qǐng)注意，在該特定光導(dǎo)管700實(shí)施例中，從下向上，輸入行被編號(hào)為1-8，而從左向右，輸入列被編號(hào)為1-8。如上所述，以步進(jìn)式方式重新排列該不完全混洗的各光纖。該混洗的方案是，對(duì)于行N，移動(dòng)光纖N-1列。因此，列1-8的行1上的光纖與列1-8的輸出列1相關(guān)，而且沒(méi)有任何移動(dòng)。列1-8的輸入行2的各光纖對(duì)應(yīng)于具有一步混洗的各列的輸出列2，在該一步混洗的各列中，在列8的輸入對(duì)應(yīng)于列1的輸出的情況下，列1的輸入對(duì)應(yīng)于列2的輸出，列2的輸入對(duì)應(yīng)于列3的輸出等等。同樣，在行3上，列1的輸入對(duì)應(yīng)于列3的輸出，列2的輸入對(duì)應(yīng)于列4的輸出等等，直到列8的輸入對(duì)應(yīng)于列2的輸出。通過(guò)行8繼續(xù)進(jìn)行該過(guò)程，在行8上，在輸入列8對(duì)應(yīng)于輸出列7的情況下，列1對(duì)應(yīng)于輸出列8，輸入列2對(duì)應(yīng)于輸出列1等等。
現(xiàn)在，參考圖8，圖8示出圖7所示光纖導(dǎo)管700的底視圖。從該圖可以觀察到，如何排列64條光纖管，以確保各條光纖不低于最小彎曲半徑，而且因?yàn)樗鼈兠芊庠诟鞴軆?nèi)，所以可以非常致密地重疊各條光纖，而不擔(dān)心它們纏結(jié)在一起。此外，該圖還示出輸入端板705、輸出端板715以及通過(guò)物體的整個(gè)深度延伸用于穿過(guò)螺絲或其他安裝硬件的孔730。應(yīng)該注意，光纖導(dǎo)管700可以安裝在任意數(shù)量的系統(tǒng)或配置中，而且可以安裝在與本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)已知的印刷電路板非常類似的可拆卸卡上。此外，盡管所示的光導(dǎo)管700在輸入端710和輸出端720沒(méi)有任何類型的連接器或終端，但是，顯然，可以在光導(dǎo)管700的輸入端和輸出端使用多光纖安裝件或單光纖連接器或終端，與圖4和圖6所示非常類似。圖8進(jìn)一步示出大量設(shè)置在光導(dǎo)管的管或通路之間的自由空間或開(kāi)口。此外，這些自由空間尤其可以用于機(jī)架裝配應(yīng)用中，該空間允許冷空氣通過(guò)以使各部件產(chǎn)生的熱完全通過(guò)該光導(dǎo)管。
現(xiàn)在，參考圖9，圖9示出圖7所示光導(dǎo)管的側(cè)視圖。該圖最佳示出構(gòu)成光導(dǎo)管700的每層管、溝槽或通路的層疊垂直排列。利用所使用的快速成型技術(shù)，可以達(dá)到難以置信地壓縮和有效設(shè)計(jì)，而不擔(dān)心光纖纏結(jié)或嚴(yán)重光信號(hào)損耗?？焖俪尚图夹g(shù)還允許相鄰?fù)坊蚬芄蚕砉矀?cè)壁。因此，與組合在一起形成光導(dǎo)管的各預(yù)成型管的集合相比，根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的光導(dǎo)管700被大大壓縮。
現(xiàn)在，參考圖10，圖10示出圖7所示光導(dǎo)管的放大透視圖。在此，清楚地示出光導(dǎo)管700的輸入端710，以在該輸入端，對(duì)用戶示出標(biāo)記以識(shí)別從1到8的帶狀光纜號(hào)或光纜號(hào)，以及構(gòu)成這些光纜的、從1到8的各條光纖。當(dāng)然，可以以便于正確識(shí)別的任何方式，對(duì)光導(dǎo)管的各行和列做標(biāo)號(hào)或色標(biāo)。
現(xiàn)在，參考圖11，圖11示出圖7所示光導(dǎo)管實(shí)施例的另一個(gè)放大透視圖。該特定附圖最佳示出也是以供用戶使用、示出從8到1的帶狀光纜或光纜編號(hào)以及范圍從1到8的光纖號(hào)的編號(hào)向?qū)樘卣鞯墓鈱?dǎo)管700的輸出端720?？梢韵嘈?，本發(fā)明的一個(gè)唯一好處是，通過(guò)僅輸送每條輸入光纜中具有正確編號(hào)或色標(biāo)的光纖，然后在光導(dǎo)管的另一端將各光纖集合到適當(dāng)?shù)妮敵龉饫w，有助于以幾乎不出錯(cuò)的方式(nearly error proof)混洗任何數(shù)量的數(shù)學(xué)排列。總之，只要將合適的光纖輸送到正確輸入孔內(nèi)，它們必然從光導(dǎo)管的適當(dāng)?shù)妮敵隹茁冻觯⒈患蠟檫m當(dāng)?shù)亩喙饫w光纜或多光纖束。
現(xiàn)在，參考圖12，圖12示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的另一個(gè)替換實(shí)施例。通過(guò)建立一系列層疊板810，可以構(gòu)造光導(dǎo)管800的主體。這些板810分別具有完全通過(guò)從板810的輸入端830到輸出端840的長(zhǎng)度方向延伸的大量的溝道或溝槽820。由于對(duì)板810進(jìn)行加標(biāo)(index)以對(duì)準(zhǔn)邊緣，并層疊板810以形成光導(dǎo)管800，所以每塊板810內(nèi)的各溝槽820用作通路，該通路將光導(dǎo)管800的一端的輸入口與光導(dǎo)管的另一端的輸出口連接在一起。當(dāng)然，可以利用大量不同技術(shù)，包括但并不局限于在固體板上銑切溝槽、在表面成型具有溝槽的板，或者在諸如以上描述的層附加處理過(guò)程的層附加處理過(guò)程中制造板，來(lái)制造這些板。
現(xiàn)在，參考圖13，圖13示出參考圖12描述和說(shuō)明的光導(dǎo)管的替換實(shí)施例。與在圖12所示的實(shí)施例中相同，通過(guò)建立一系列層疊板910，可以構(gòu)造光導(dǎo)管900的主體，這些板分別具有完全通過(guò)從板910的輸入端930到輸出端940的長(zhǎng)度延伸的大量的溝道或溝槽920。然而，在該特定實(shí)施例中，在每塊板上排列溝道或溝槽920以避免發(fā)生交叉。這樣做可以防止各光纖互相直接接觸，或者防止可能錯(cuò)誤地進(jìn)入錯(cuò)誤的溝槽902，而從輸入端930到達(dá)光導(dǎo)管900的輸出端940。如圖所示，以這種方式構(gòu)造的光導(dǎo)管至少需要兩倍數(shù)量的槽板910，以便有助于利用使溝槽交叉而使光纖接觸的板構(gòu)造同一個(gè)光電路。這樣還產(chǎn)生在z方向比圖12所示實(shí)施例高得多或者大得多的層疊板光導(dǎo)管。
現(xiàn)在，參考圖14和15，圖14和15分別示出圖12和13所示層疊板光導(dǎo)管的替換制造方法。再通過(guò)一個(gè)在另一個(gè)上面層疊板810’、910’并對(duì)它們加標(biāo)形成光導(dǎo)管，來(lái)建立圖14和15所示的光導(dǎo)管實(shí)施例800’、900’。然而，圖14和15所示的實(shí)施例沒(méi)有在板上銑切的、切割的或成型的溝槽或槽820’、920’，但是具有大量單獨(dú)的引導(dǎo)片850’、950’，以某種方式將它們粘結(jié)、固定或安裝到特定板810’、910’上以在其上形成圖形。本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員明白，特別是與通過(guò)銑切、注塑成型或其他生產(chǎn)技術(shù)成型板相比，生產(chǎn)大量引導(dǎo)片、將它們安裝到其相應(yīng)板上以及一個(gè)在另一個(gè)上面將它們層疊在一起形成光導(dǎo)管所需的勞動(dòng)或制造步驟相當(dāng)多。圖14和15示出制造圖12和13所示層疊板光導(dǎo)管的又一種方法。
現(xiàn)在，參考圖16，圖16示出被密封在保護(hù)外殼1010內(nèi)并被安裝在插件卡1020上的光導(dǎo)管的透視圖。還將該實(shí)施例稱為插件光混洗模塊1000。如圖所示，堅(jiān)固、帶狀光纜50被引導(dǎo)到多光纖安裝件1050，而無(wú)終端接頭的光纖端被輸入到根據(jù)本發(fā)明的光混洗。該光導(dǎo)管被密封在聚合物注塑成型的、嵌入環(huán)氧樹(shù)脂等內(nèi)的金屬板成型的保護(hù)外殼1010內(nèi)?；煜粗螅賹⒏鞴饫w組合為帶狀束60，并將它們引導(dǎo)到穿板配對(duì)的、插件式或其他光卡連接器1060。這些連接器1060用作適于在插件卡1020的邊緣進(jìn)行光纖連接而且適于在完全模塊化快速連接設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)光混洗的終端。
現(xiàn)在，參考圖17，圖17示出具有安裝在其上的一條堅(jiān)固光纜50的分解詳圖的三維光電路1200。該三維光電路以類似于參考圖4描述和說(shuō)明的光導(dǎo)管400為特征。該光導(dǎo)管以位于輸入端的8個(gè)堅(jiān)固光纜附件為特征，該堅(jiān)固光纜附件被設(shè)計(jì)用于接收撳鈕配合件、壓接倒鉤1230，以便有助于通過(guò)壓接倒鉤1230將機(jī)械負(fù)載和應(yīng)力從光纜50的堅(jiān)固外套傳遞到其光導(dǎo)管400的主體?？傊?，采用本發(fā)明光導(dǎo)管的光電路的一個(gè)唯一令人驚奇的特征是，實(shí)際上，可以將機(jī)械負(fù)載或應(yīng)力傳遞到其光導(dǎo)管的整個(gè)主體并由該光導(dǎo)管整個(gè)主體承載該機(jī)械負(fù)載或應(yīng)力。這與柔性基底方法或編排光纖方法非常不同，其不同之處在于，光導(dǎo)管本身可以減少對(duì)通過(guò)其的光纖施加的應(yīng)力。本發(fā)明人相信，現(xiàn)有技術(shù)中不存在任何一種既可以將光纖混洗或組織為光電路，同時(shí)又可以承載機(jī)械負(fù)載或提供對(duì)光纖本身施加的應(yīng)力的設(shè)備。
如圖所示，通過(guò)首先向后切割光纜50的堅(jiān)固外套部分，將暴露的光纖100穿過(guò)應(yīng)變消除套管1210、壓接環(huán)1220以及壓接倒鉤1230，將壓接環(huán)1220壓接到光纜50的承載堅(jiān)固外套上，將壓接環(huán)1220裝配到壓接倒鉤1230內(nèi)以將機(jī)械應(yīng)力從堅(jiān)固光纜50傳遞到倒鉤1230以及最后將倒鉤1230連接到光導(dǎo)管400的堅(jiān)固光纜附件450以將應(yīng)力從光纜50傳遞到壓接環(huán)1220到壓接倒鉤1230到光導(dǎo)管400本身，將含有大量光纖100的堅(jiān)固光纜50通過(guò)光導(dǎo)管400。由于堅(jiān)固光纜50的光纖100通過(guò)堅(jiān)固附件450，所以可以利用間隔工具等展開(kāi)它們，以確保正確對(duì)準(zhǔn)光導(dǎo)管400。最后，引導(dǎo)光纖100并插入光導(dǎo)管400的正確的輸入口410，以產(chǎn)生三維光電路。
現(xiàn)在，參考圖18，圖18示出所構(gòu)造的用作具有套圈彈簧、按壓引腳連接器1410的混洗連接器1400的三維光電路。如圖所示，特別小的光混洗1450可以用于將光纖100排列到三維光電路中，并將光纖輸出到混洗適配器1460，混洗適配器1460將各條光纖一起集合成束或帶狀形式。然后，可以將帶狀光纖束60終接在套圈彈簧、插件式連接器1410，該套圈彈簧、插件式連接器1410與盲配對(duì)卡連接器1420一起使用，如圖所示?？梢栽O(shè)想特別小的混洗連接器1400，例如適于各種環(huán)境的這種混洗連接器，各種環(huán)境包括作為一種光插件卡或模塊的電子電路的外殼。這種小型、高效模塊化設(shè)計(jì)與為了建立包括采用現(xiàn)有技術(shù)的基底技術(shù)的混洗和用于安裝正確連接器的光纖接頭所需的非常大量平面間隔非常不同。
最好參考圖19，組裝的混洗連接器1400具有非常緊湊的設(shè)計(jì)。該完全模塊化的部件的長(zhǎng)和寬均可以小于2.0英寸，而高小于1.0英寸。為了進(jìn)行比較，被配置用于實(shí)現(xiàn)類似功能的柔性基底光電路在長(zhǎng)度方向和寬帶方向均需要12.0英寸或者更大，而z方向較薄，所以難以使這樣大的表面積位于電子電路外殼的致密封裝環(huán)境內(nèi)。
現(xiàn)在，參考圖20，圖20是示出具有堅(jiān)固光纖輸入1510、穿板連接器輸出1520以及適于機(jī)架裝配的外殼1550的集成混洗模塊1500的三維光電路的透視圖。在此所示的模塊化設(shè)計(jì)以適于機(jī)架裝配在電子電路外殼內(nèi)的可固化外殼1550為特征。該特定三維光電路以參考圖7-11描述和說(shuō)明的實(shí)施例的光導(dǎo)管700為特征。它進(jìn)一步包括光纖路線確定裝置或鰭狀板(fin)1530，它們用于在外殼1550內(nèi)，通過(guò)安全彎曲半徑將光纖引導(dǎo)到設(shè)置在模塊1500的輸出端的光終端或穿板連接器1520。還應(yīng)該注意，在該模塊1500的輸入端設(shè)置適于接收?qǐng)?jiān)固光纜50中幾乎任意長(zhǎng)度的光纖的堅(jiān)固光纜附件1510，該堅(jiān)固光纜附件1510將機(jī)械負(fù)載和應(yīng)力從堅(jiān)固光纜50有效傳遞到其外殼的主體，從而再降低對(duì)光纖施加的應(yīng)力。盡管該模塊化設(shè)計(jì)以一種特定形式的光導(dǎo)管為特征，但是本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練技術(shù)人員明白，實(shí)際上可以根據(jù)本發(fā)明的單一主體、快速成型光導(dǎo)管實(shí)施例制造任何光導(dǎo)管，特別是這種光導(dǎo)管。
現(xiàn)在，參考圖21-24，特別是參考圖21，圖21示出其設(shè)計(jì)與圖7所示設(shè)計(jì)類似的64光纖不完全混洗光導(dǎo)管1600的透視圖。與圖7所示實(shí)施例相同，該混洗的方式是，對(duì)于行N，移動(dòng)光纖N-1列，因此以逐步方式重新排列光纖。請(qǐng)注意，在該特定光導(dǎo)管1600中，消除圖7所示實(shí)施例中的自由空間并消除可能的承載端帽，獲得高緊湊配置。因此，該緊湊混洗光導(dǎo)管1600被設(shè)計(jì)用于在輸入端接收疏松的非堅(jiān)固的光纖，使它們通過(guò)一系列管或通路，以實(shí)現(xiàn)混洗，然后該非堅(jiān)固光纖從出口出來(lái)。該緊湊設(shè)計(jì)的主要好處是，顯著減小建立光電路和實(shí)現(xiàn)混洗所需的空間。
僅作為例子，圖22和23分別示出具有附圖規(guī)定的典型尺寸、供最小彎曲半徑約為30mm的光纖使用的圖21所示小型混洗光導(dǎo)管1600的端視圖和俯視圖。盡管利用傳統(tǒng)光纖可以獲得接近25mm的最小彎曲半徑，但是根據(jù)30mm最小彎曲半徑配置的圖21-23所示的典型光導(dǎo)管1600適于空間小的大多數(shù)應(yīng)用，而且它應(yīng)該還許可確保光纖具有足夠機(jī)械壽命的特定安全系數(shù)。較小的彎曲半徑趨向于減小光纖內(nèi)的較大機(jī)械張力，而且還會(huì)縮短光纖的機(jī)械壽命。
如圖22和23所示，在此所示的緊湊混洗光導(dǎo)管1600設(shè)計(jì)的最大寬度為18.2mm、高度為11.8mm，以及從輸入端到輸出端的總長(zhǎng)度為83.4mm。因此，可以配置在此所示的實(shí)施例以在外殼的范圍內(nèi)，而其他外殼的直徑小于1英寸或25.4mm。在直插式混洗應(yīng)用中，這特別有用，在直插式混洗應(yīng)用中，最好接收輸入光纖、實(shí)現(xiàn)混洗以及在僅大于光纖束本身所需空間的空間內(nèi)輸出光纖。通常在電子設(shè)備的外殼內(nèi)，或者在用于使光纜穿過(guò)建筑等的套管內(nèi)，至少提供直徑1英寸的區(qū)域，以確定光纖或其他光纜的路線。
此外，從圖24可以最好地看到，可以設(shè)計(jì)供小彎曲半徑光纖使用的更小的緊湊混洗光導(dǎo)管1700。在光纖行業(yè)內(nèi)存在制造其彎曲半徑比當(dāng)前可能的彎曲半徑更急的光纖的潛在驅(qū)動(dòng)力。盡管為了實(shí)現(xiàn)該目的已經(jīng)探索了許多方法，但是在用于小彎曲半徑的應(yīng)用中時(shí)，正在開(kāi)發(fā)這種類型的光纖以提供低的光損耗和高的機(jī)械壽命。在市售例如其安全最小彎曲半徑為10mm的光纖時(shí)，可以將緊湊混洗光導(dǎo)管1700的總長(zhǎng)度減小到僅有52.3mm。正如圖21-23所示的實(shí)施例，該光導(dǎo)管1700還非常適合用于許多不同的直插式應(yīng)用中，而且可以特別非常適合用于電路板式或卡式安裝應(yīng)用中，其中它可以位于諸如電子設(shè)備的外殼的擁擠環(huán)境內(nèi)。
現(xiàn)在，參考圖25，圖25示出設(shè)置圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管的外殼的簡(jiǎn)單管式混洗模塊的透視圖。正如在此所看到的那樣，這是一個(gè)非常易懂的實(shí)施例，它將緊湊混洗光導(dǎo)管設(shè)置在圓柱形外殼1810內(nèi)，該圓柱形外殼1810由金屬、結(jié)構(gòu)聚合物等成型并被位于輸入端和輸出端的端帽1820密封。
從圖26可以最好地看到，可以對(duì)緊湊混洗光導(dǎo)管1800進(jìn)一步設(shè)置沿其長(zhǎng)度方向的圓柱形肋1840和端部法蘭1830以協(xié)助在簡(jiǎn)單管外殼內(nèi)定位光導(dǎo)管。正如該分解圖所示，外部管1810可以滑動(dòng)到光導(dǎo)管1850的一端，并利用用于將端帽1820安裝在輸入端和輸出端的螺絲1825、墊圈或其他適當(dāng)緊固裝置來(lái)固定在適當(dāng)位置的端帽1820之上的位置。
通過(guò)對(duì)管1810和端帽1820選擇適當(dāng)材料，可以對(duì)混洗光導(dǎo)管1850制造極耐久的外殼。例如，不銹鋼管外殼1810可以對(duì)各內(nèi)部部件提供大量物理保護(hù)，而且其附加好處是，在與UL-94V0標(biāo)準(zhǔn)條件類似的條件下，提供高度耐火性。
一種低成本的替換例，其利用由特殊聚合物成型的管1810和端帽1820實(shí)現(xiàn)不銹鋼或金屬外殼，該特殊聚合物被進(jìn)行處理以達(dá)到適當(dāng)耐熱、耐火程度。在這種實(shí)施例中，管1810可以與各部件配合，端帽1820被設(shè)置在適當(dāng)位置，而且可以熱收縮管1810，或者使它緊密配合光導(dǎo)管1850。在這種情況下，沿光導(dǎo)管1850長(zhǎng)度方向的圓柱形肋1840還有助于在管1810與光導(dǎo)管1850本身之間保持小的空氣間隙，從而提供有限數(shù)量的附加隔熱。還可以注意到，盡管圖25和26所示的簡(jiǎn)單管式混洗模塊1800不對(duì)引入模塊1800和從模塊1800引出的各光纖提供堅(jiān)固環(huán)境，但是可以設(shè)計(jì)端帽1820以接受各種可以與引入模塊1800或從模塊1800引出的堅(jiān)固光纜一起兼容使用的硬件。
現(xiàn)在，參考圖27和28，圖27和28示出供堅(jiān)固光纜使用的直插式圓柱形混洗模塊1900的一個(gè)實(shí)施例。可以對(duì)諸如圖27所示直插式混洗模塊的直插式混洗模塊1900進(jìn)行配置以插入圖21所示緊湊混洗光導(dǎo)管1950，而且該直插式混洗模塊1900具有長(zhǎng)度約為153mm，而外徑約為25.4的總尺寸。直插式混洗模塊1900的這種特定實(shí)施例適合在輸入端和輸出端供堅(jiān)固光纜使用，而且容易被設(shè)置在直徑僅約為1英寸的空間或進(jìn)入通道(access way)內(nèi)。
現(xiàn)在，參考圖28，圖28示出堅(jiān)固圓柱形混洗模塊1900的分解圖。如這里所示，與參考圖21-23描述和說(shuō)明的光導(dǎo)管類似的64條光纖的光導(dǎo)管1950位于模塊1900的中心。該緊湊光導(dǎo)管1950被設(shè)置在混洗支架1920內(nèi)，以將光導(dǎo)管1950固定到堅(jiān)固圓柱形模塊1900的下半個(gè)管1910上。倒鉤保持器1940位于管的輸入端和輸出端。對(duì)倒鉤保持器1940分別設(shè)置十字形彈簧1945，并被設(shè)計(jì)用于接受8個(gè)六角壓接倒鉤1960。每個(gè)倒鉤保持器1940上的十字形彈簧1945有助于確保六角壓接倒鉤1960牢固保持在適當(dāng)位置。如圖所示，六角壓接倒鉤1960是具有六角頭的壓接倒鉤，該六角頭在一端安裝了螺栓而且它向著另一端的大致環(huán)形開(kāi)口逐漸成錐形。當(dāng)然，還可以使用其他形式的壓接倒鉤，例如以上描述的壓接倒鉤。在安裝并插入(threading)光纖后，可以將上半個(gè)管覆蓋部分1930安裝到混洗支架1920和倒鉤保持器1940上，從而完成模塊外殼。
仍參考圖28，以下將說(shuō)明這種堅(jiān)固圓柱形模塊1900的建議組裝過(guò)程。制造適當(dāng)長(zhǎng)度的光纜跳線器，測(cè)試它，并將對(duì)半切割它。然后，將熱收縮和壓接管放置到每個(gè)跳線器半體(jumper half)上。從該跳線器半體上去除適當(dāng)數(shù)量的堅(jiān)固外套后，分割該外套端以容納壓接倒鉤1960的直徑。將安裝倒鉤1965壓接到外套的端部上。然后，重復(fù)這4個(gè)步驟，直到制造了要建立的光電路所需的足夠數(shù)量的跳線器半體。對(duì)于8×8混洗的情況，應(yīng)該有被測(cè)試的4個(gè)雙長(zhǎng)度跳線器和制備的8個(gè)跳線器半體。然后，操作員將制備的安裝倒鉤1960之一設(shè)置到模塊1900的輸入端，并將所有光纖插入被排序的光纜號(hào)的光導(dǎo)管1950的合適的輸入孔中。然后，重復(fù)該步驟，直到所有8個(gè)輸入跳線器半體被處理。然后，操作員將現(xiàn)在從緊湊混洗光導(dǎo)管1950出來(lái)的適當(dāng)光纖聚集在一起，然后，將它們組合到輸出倒鉤中，在該輸出倒鉤，對(duì)裸路光纖重新裝外套以完成輸出跳線器半體。然后，重復(fù)該步驟，直到完成全部8個(gè)輸出跳線器半體。這些步驟之后，操作員安裝管的上半蓋板1930，以完成外殼和端環(huán)1970，其可以利用螺絲1975或其他緊固件緊固端環(huán)1970以制備跳線器半體，從而確保接線跳線器保持牢固連接在該模塊的輸入倒鉤和輸出倒鉤上。然后，操作員可以完成輸出具有適于最終使用該模塊的光纖終端的光纜。以這種方式，利用包含在堅(jiān)固圓柱形外殼內(nèi)的光導(dǎo)管，可以輸入堅(jiān)固光纖束光纜、混洗的單個(gè)光纜，并在另一端輸出堅(jiān)固的光纖束。
現(xiàn)在，參考圖29-31，圖29-31示出鉸接的、堅(jiān)固的圓柱形混洗模塊2000。從圖29可以最好地看到，鉸接模塊的形狀和總尺寸與參考圖27和28所描述和說(shuō)明的非鉸接的堅(jiān)固的圓柱形模塊1900的形狀和總尺寸接近。從圖30可以最好地看到，將緊湊混洗光導(dǎo)管2050密封在分別具有成型或機(jī)械安裝在輸入端和輸出端內(nèi)的鉸接式凸塊2005的上半主體部分2020與下半主體部分2010之間。如圖所示，存在4個(gè)含有分別被設(shè)計(jì)用于接收4個(gè)倒鉤2060的集成倒鉤夾持器的鉸接主體部分2040和安裝在每個(gè)鉸接主體部分2040上以將倒鉤2060牢固鎖定到適當(dāng)位置的半圓柱形倒鉤保持器2045。
現(xiàn)在，參考圖31，圖31示出組裝的鉸接的、堅(jiān)固的圓柱形混洗模塊2000，在模塊2000的輸入端和輸出端均具有打開(kāi)的鉸接部分2040。將鉸接的主體部分2040的適當(dāng)位置鉤在模塊2000的上半主體部分和下半主體部分的鉸接2005上，而露出光導(dǎo)管2050的輸入端和輸出端。
下面將說(shuō)明所建議的這種類型的模塊2000的組裝技術(shù)。制造兩倍要求長(zhǎng)度的光纜跳線器，測(cè)試它，然后對(duì)半切割它。在去除適當(dāng)數(shù)量的堅(jiān)固外套后，將熱收縮壓接管設(shè)置在每個(gè)跳線器半體上，分割該外套以容納壓接倒鉤2060的直徑。然后，將安裝倒鉤壓接在外套的端部上，重復(fù)這4個(gè)步驟，直到對(duì)要建立的光電路的輸入端和輸出端均制造了足夠數(shù)量的外套跳線器半體。此外，操作員應(yīng)該制造8個(gè)所需長(zhǎng)度的跳線器半體。然后，以與參考圖27和28描述的方式相同的方式，操作員對(duì)這8個(gè)輸入跳線器半體進(jìn)行排序并將各光纖插入該光導(dǎo)管的正確輸入口內(nèi)。然后，操作員將各條光纖組合在一起完成8個(gè)輸出跳線器半體。在完成確定光纖的路線后，操作員可以閉合位于光導(dǎo)管2000的輸入端和輸出端的鉸接部分，并利用端環(huán)(未示出)進(jìn)一步固定堅(jiān)固光纜。當(dāng)然，盡管該特定實(shí)施例意在供堅(jiān)固光纜使用，但是也可以供松散組合的各光纖使用，如果需要，之后，可以使各條光纖成帶狀或組合在一起。
現(xiàn)在，參考圖32和33，圖32和33示出直插式混洗模塊2100的進(jìn)一步實(shí)施例。該特定實(shí)施例以一般矩形主體部分和用于一端的堅(jiān)固光纜附件的適當(dāng)裝配件2130以及用于輸出端的松或帶狀光纖的開(kāi)口2140為特征。從圖33可以最好地看到，該模塊以一般矩形底座部分2110和可以被成型或機(jī)械加工以適合緊湊混洗光導(dǎo)管2150的蓋部分2120為特征。底座部分2110進(jìn)一步設(shè)置有大量倒鉤保持器，在模塊2100的一端以并排方式定位該倒鉤保持器。正如以上對(duì)其他直插式模塊所述的那樣，可以壓接堅(jiān)固的光纜，并將它連接到倒鉤2160，并安裝在倒鉤保持器內(nèi)。然后，將光纖引導(dǎo)到混洗光導(dǎo)管2150的正確輸入口內(nèi)，然后，它們從在需要時(shí)，可以將它們組合在一起或使它們成帶狀的、在光導(dǎo)管的輸出端出來(lái)。該大致矩形箱形設(shè)計(jì)尤其好地適于安裝，從而使隨后設(shè)置在機(jī)架式系統(tǒng)內(nèi)的卡保持扁平。與圓柱形模塊相同，該箱形模塊還可以高度保護(hù)進(jìn)入光導(dǎo)管之前的光纖和混洗模塊本身，使它們不受機(jī)械損傷和熱或火的損傷。
盡管作為例子在以上說(shuō)明中，對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但是，顯然，本發(fā)明并不局限于所公開(kāi)的實(shí)施例，在所附權(quán)利要求所述的本發(fā)明實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)，可以對(duì)各部分或單元進(jìn)行大量重新排列和修改。因此，所附權(quán)利要求的精神和范圍應(yīng)該不限定于這里所包含的優(yōu)選實(shí)施例的描述。
權(quán)利要求
1.一種三維光電路，該三維光電路包括多條光纖；光導(dǎo)管，該光導(dǎo)管包括單一主體，其具有輸入端和輸出端；所述輸入端具有多個(gè)以第一有序排列的輸入口；所述輸出端具有多個(gè)以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的輸出口；所述單一主體進(jìn)一步包括多個(gè)集成成型的通路，每條所述通路分別將一個(gè)輸入口與一個(gè)輸出口連接在一起；以及其中每個(gè)所述多條光纖分別設(shè)置在光導(dǎo)管的所述通路之一內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中該單一主體由聚合物材料成型。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中該單一主體由附加的制造過(guò)程成型。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中該光纖在光導(dǎo)管的通路內(nèi)自由滑動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中將光纖固定在光導(dǎo)管的通路內(nèi)的位置上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光電路，其中光導(dǎo)管的通路已經(jīng)被粘合劑樹(shù)脂填充。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的三維光電路，其中利用比粘合劑樹(shù)脂明顯可溶的材料成型光導(dǎo)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的三維光電路，其中光導(dǎo)管的通路至少含有設(shè)置在光導(dǎo)管的輸入端與輸出端之間的一個(gè)橫向開(kāi)口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中該光導(dǎo)管被密封在保護(hù)外殼內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的三維光電路，其中至少將一個(gè)光連接器緊固到保護(hù)外殼上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三維光電路，其中光導(dǎo)管被安裝在插件卡上以形成光混洗模塊。
12.一種三維光模塊，該三維光模塊包括外殼；至少一個(gè)堅(jiān)固的光纜附件，其設(shè)置在所述外殼的外部；至少一個(gè)穿板連接器，其設(shè)置在所述外殼的外部；光導(dǎo)管，其設(shè)置在所述外殼的內(nèi)部，所述光導(dǎo)管包括單一主體，其具有輸入端和輸出端；所述輸入端具有多個(gè)以第一有序排列的輸入口；所述輸出端具有多個(gè)以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的輸出口；所述單一主體進(jìn)一步包括多個(gè)集成成型的通路，每條所述通路分別將一個(gè)輸入口與一個(gè)輸出口連接在一起；以及多條光纖，所述多條光纖通過(guò)至少一個(gè)堅(jiān)固的光纜附件而進(jìn)入外殼內(nèi)、穿過(guò)該光導(dǎo)管、并終接在至少一個(gè)穿板連接器。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維光模塊，其中至少一個(gè)穿板連接器進(jìn)一步包括多個(gè)套圈彈簧、按壓引腳連接器。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維光模塊，其中將至少一個(gè)堅(jiān)固的光纜附件和至少一個(gè)穿板連接器設(shè)置在外殼外部的單個(gè)表面上。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的三維光模塊，其中該外殼進(jìn)一步包括便于機(jī)架裝配的孔。
16.一種制造三維光電路的方法，該方法包括下列步驟成型光導(dǎo)管，其包括主體，其具有輸入端和輸出端；所述輸入端具有多個(gè)以第一有序排列的輸入口；所述輸出端具有多個(gè)以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的輸出口；所述主體包括多個(gè)集成成型的通路，每條所述通路分別將一個(gè)輸入口與一個(gè)輸出口連接在一起；提供多條光纖；以及將所述多條光纖分別插入光導(dǎo)管的輸入口內(nèi)，以便根據(jù)每條通路一條光纖的原則，將它們分別設(shè)置在光導(dǎo)管內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中成型光導(dǎo)管的步驟進(jìn)一步包括使用快速成型技術(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中該快速成型技術(shù)是立體印刷(SLA)。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中成型光導(dǎo)管的步驟進(jìn)一步包括層疊多個(gè)槽板。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中利用銑切多個(gè)固體板來(lái)成型多個(gè)槽板。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中利用快速成型技術(shù)來(lái)成型多個(gè)槽板。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包括在保護(hù)外殼內(nèi)設(shè)置光導(dǎo)管的步驟。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中該保護(hù)外殼適于機(jī)架裝配在電子電路的外殼內(nèi)。
24.一種制造三維光電路的方法，該方法包括下列步驟成型光導(dǎo)管，其包括主體，具有輸入端和輸出端；所述輸入端具有多個(gè)以第一有序排列的輸入口；所述輸出端具有多個(gè)以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的輸出口；所述主體包括多個(gè)集成成型的通路，每條所述通路分別將一個(gè)輸入口與一個(gè)輸出口連接在一起；所述主體進(jìn)一步包括至少一個(gè)堅(jiān)固的光纜附件；提供至少一條具有多條封閉在保護(hù)外套內(nèi)的光纖的堅(jiān)固光纜；向后切割至少一條堅(jiān)固光纜的部分保護(hù)外套；使裸露的多條光纖穿過(guò)應(yīng)變消除套管、壓接環(huán)以及壓接倒鉤；將壓接環(huán)壓接到至少一個(gè)堅(jiān)固光纜的剩余外套上；將壓接環(huán)設(shè)置在壓接倒鉤內(nèi)將壓接倒鉤連接到光導(dǎo)管的至少一個(gè)堅(jiān)固光纜附件上；以及將所述多條光纖分別插入光導(dǎo)管的輸入口內(nèi)，以便根據(jù)每條通路一條光纖的原則，將它們分別設(shè)置在光導(dǎo)管內(nèi)。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括在執(zhí)行將多條光纖插入輸入口的步驟之前，利用間隔工具展開(kāi)多條光纖的步驟。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，進(jìn)一步包括在光導(dǎo)管的輸出口收集多條光纖并使它們成帶狀的步驟。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，進(jìn)一步包括將帶狀光纖封閉在保護(hù)外套內(nèi)的步驟。
28.一種直插式光混洗模塊，該直插式混洗模塊包括外殼；光導(dǎo)管，其設(shè)置在所述外殼內(nèi)，所述光導(dǎo)管包括主體，具有輸入端和輸出端；所述輸入端具有多個(gè)以第一有序排列的輸入口；所述輸出端具有多個(gè)以不同于所述第一有序排列的第二有序排列的輸出口；以及所述主體進(jìn)一步包括多個(gè)集成成型的通路，每條所述通路分別將一個(gè)輸入口與一個(gè)輸出口連接在一起；
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括具有端帽的大致圓柱形管狀主體。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的直插式光混洗模塊，其中所述管狀主體由金屬成型。
31.根據(jù)權(quán)利要求29所述的直插式光混洗模塊，其中所述管狀主體由耐火聚合物成型。
32.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括至少一個(gè)半圓柱形底部和至少一個(gè)半圓柱形頂部。
33.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括至少一個(gè)半圓柱形底部、至少一個(gè)半圓柱形頂部以及混洗支架。
34.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述光導(dǎo)管是利用快速成型技術(shù)成型的單一部分。
35.根據(jù)權(quán)利要求34所述的直插式光混洗模塊，其中所述光導(dǎo)管利用立體印刷成型。
36.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括至少一個(gè)可以繞軸回轉(zhuǎn)的鉸接主體部分，以提供到光導(dǎo)管的通道。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括大致圓柱形主體部分，該主體部分具有靠近光導(dǎo)管的輸入端和輸出端的管腳，而且具有多個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述管腳上的鉸接主體部分。
38.根據(jù)權(quán)利要求28所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括大致矩形的箱形主體。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的直插式光混洗模塊，其中所述外殼進(jìn)一步包括用于一端的堅(jiān)固光纜附件的裝配件。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的直插式光混洗模塊，其中所述多個(gè)裝配件進(jìn)一步包括以并排方式定位的倒鉤保持器。
41.一種三維光電路，其包括權(quán)利要求1的直插式混洗模塊和多條光纖，其中以每條通路一條光纖的原則，將所述多條光纖的每條設(shè)置在光導(dǎo)管的通路內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種以光導(dǎo)管為特征的三維光電路(200)，該光導(dǎo)管用于組織、引導(dǎo)并保護(hù)各光纖。本發(fā)明的一個(gè)方面是三維光導(dǎo)管，其可以利用諸如立體印刷、熔化沉積成型方法、選擇性激光燒結(jié)方法等的快速成型方法構(gòu)造該三維光導(dǎo)管。該光導(dǎo)管在一端具有大量輸入口(210)，該輸入口(210)以第一有序排列，并通過(guò)通路連接到另一端的多個(gè)以第二有序排列的輸出口(220)。可以將多條光纖插入光導(dǎo)管的通路以產(chǎn)生諸如混洗的三維光電路。該光導(dǎo)管可以與大量連接器或終端一起使用，以形成各種光模塊。
文檔編號(hào)G02B6/38GK1613024SQ02815630
公開(kāi)日2005年5月4日 申請(qǐng)日期2002年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月10日
發(fā)明者L·西蒙斯 理查德, L·休梅克 柯蒂斯, L·科內(nèi)爾 肯尼思, A·洛德 哈里, B·盧里 愛(ài)德華 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司