專利名稱：低光耗光纜插頭與光纜接頭的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纜通訊部件的制造技術(shù)，主要優(yōu)點(diǎn)是對(duì)設(shè)備精度和工人技術(shù)水平的要求都很低，但產(chǎn)品質(zhì)量卻很高，光纜插頭與光纜接頭(以下簡(jiǎn)稱插頭與接頭)的信號(hào)傳輸效率很高，光耗很低。
在光導(dǎo)纖維通訊系統(tǒng)中，插頭與接頭是必不可少的線路部件。這兩種部件中相互對(duì)頭的兩根光導(dǎo)纖維的接觸端面之間，由于同心度偏差造成的錯(cuò)位，喪失了一部分導(dǎo)光面積;由于端面與軸線的垂直度偏差和端面的不平度偏差，使兩個(gè)端面不能精密吻合，降低了直接透射率，界面反射增多，不僅信號(hào)減衰加重，而且反射光折回后會(huì)干擾信號(hào)質(zhì)量。
據(jù)說日本研究瓷管定心。經(jīng)分析認(rèn)為采用瓷管的優(yōu)點(diǎn)可能是可以用改變?cè)吓浞胶蜔Y(jié)工藝來調(diào)節(jié)硬度，使瓷管與光導(dǎo)纖維的抗磨能力相同，以便在端面研平和拋光工序中實(shí)現(xiàn)等速磨損，減輕光導(dǎo)纖維端面邊緣如圖(7)所示的塌肩〔17〕，以此降低不平度偏差。但由于瓷管的燒結(jié)溫度很高，不宜與光導(dǎo)纖維燒結(jié)成一體，于是就不得不留有間隙。結(jié)果就將產(chǎn)生以下三個(gè)缺點(diǎn)一是該間隙會(huì)增大同心度偏差;二是使光導(dǎo)纖維端面邊緣〔13〕的外圓部分成了自由面，在研平和拋光工序中極易產(chǎn)生邊緣缺口，不能把瓷管與光導(dǎo)纖維等速磨損的優(yōu)點(diǎn)發(fā)揮到消滅塌肩的程度;三是瓷管的燒結(jié)精度不易直接滿足同心度與直徑公差(尤其是內(nèi)孔)的高精密度要求，如直接選用，廢品率勢(shì)必很高，如果精磨，加工費(fèi)增高很多。結(jié)果難免成本高而質(zhì)量低。
本發(fā)明的目的是使相互對(duì)頭的兩根光導(dǎo)纖維的端面達(dá)到極近于“全面積吻合”的理想狀態(tài)，使光耗盡量降低，信號(hào)干擾最少。
下面結(jié)合附圖
對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
附圖(1)，插頭結(jié)構(gòu)圖。
附圖(2)，鍍管修整后的情形。
附圖(3)，加套管和定位膠固化后的情形。
附圖(4)，鉆方位銷孔時(shí)的組裝情形。
附圖(5)，插頭芯子圖。
附圖(6)，插頭芯子端面拋光后剝面放大情形。
附圖(7)，日本的瓷管定心在研平、拋光后的分析狀態(tài)。
附圖(8)，接頭結(jié)構(gòu)圖。
附圖(9)，接頭a部放大情形。
附圖(10)，接頭組裝方法說明圖。
一，插頭的制造方法(鍍管法)。
第一步把光纜包皮〔2〕的中部剝?nèi)ヒ欢危浞謨艋?，在等于或高?一般是稍高于)光纜最高工作溫度的條件下蒸鍍摻雜氧化鋁、鉻或鉻合金等硬度等于或極近于光導(dǎo)纖維的鍍管〔3〕。壁厚須大于光導(dǎo)纖維直徑的三分之一。然后去掉不需要的部分。如圖〔2〕那樣。
第二步套上套管〔5〕，互相在中部對(duì)正，並使光導(dǎo)纖維平行于重力方向，輕輕繃直。從注膠孔〔10〕注入定位膠〔4〕后送交固化。
第三步定位膠固化后，外表面徹底擦凈，插入外管〔6〕中。兩端對(duì)齊后，先只作一個(gè)方位銷孔，待裝入方位銷〔7〕之后再作另一個(gè)方位銷孔。方位銷與方位銷孔必須作成緊配合，間隙為零。
第四步取下外管〔6〕與方位銷〔7〕，在圖(3)所示的中部(A-A)切開，分成兩個(gè)如圖(5)所示的插頭芯子。
第五步研、磨和拋光端面。
(1)，先用超細(xì)研磨粉研平端面〔11〕，這時(shí)，由于光導(dǎo)纖維〔1〕與鍍管〔3〕之間沒有間隙，光導(dǎo)纖維端面邊緣的外圓柱面部分不是自由面，不易產(chǎn)生邊緣缺口。超細(xì)研磨膏既更加不易產(chǎn)生邊緣缺口，而且偶有缺口，缺口也將較小。
(2)，無粉光磨。使端面與一高精度光滑平盤在完全沒有研磨粉的條件下勻緩輕磨，把光導(dǎo)纖維端面上被超細(xì)研磨粉刻劃留下的磨痕磨掉，進(jìn)一步提高光潔度。磨盤的硬度不應(yīng)低于光導(dǎo)纖維或鍍管。一般以電鑄的厚鉻層盤面、氧化鋁、燒結(jié)炭化硼、炭化硅等高硬度精密平盤較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用。
(3)，超細(xì)拋光。所用拋光粉必須用水懸浮法選出的“懸浮級(jí)細(xì)粉，拋光盤仍為通常使用的軟面盤。但壓力應(yīng)很輕。
第六步照?qǐng)D(1)組裝。
用本發(fā)明的方法制造插頭的優(yōu)點(diǎn)是(1)，同心度偏差近于零。在第四步工作之前，兩個(gè)插頭芯子尚未切開，其中的光導(dǎo)纖維，不論是只加一根或加多根，總之，將來相互對(duì)頭的兩根現(xiàn)在仍是一根，同心度偏差天然為零。第四步工作之后，只要按圖(4)作方位銷孔和按緊配合要求加工方位銷，就可幾乎無偏差的重復(fù)切開之前的方位。因此，兩個(gè)插頭芯子中的相互對(duì)頭的每?jī)筛鈱?dǎo)纖維之間的同心度偏差，就將唯一的決定于套管〔5〕與外管〔6〕之間的間隙。當(dāng)以專用的工具、材料和工藝使該間隙始終近于零時(shí)，各相互對(duì)頭的光導(dǎo)纖維之間的同心度偏差，就將始終近于零。
(2)，端面不平度偏差也近于零。通常，太大或太小的平面，其不平度偏差都較難保證，但困難的重點(diǎn)卻很不相同。對(duì)于光導(dǎo)纖維端面這樣“太小的平面”來說，困難的重點(diǎn)是端面邊緣〔13〕的外圓柱面是自由面時(shí)，就會(huì)在研平時(shí)產(chǎn)生邊緣缺口，在拋光時(shí)產(chǎn)生塌肩。邊緣缺口不僅使塌肩形成得更快更大，而且使拋光磨損量增大。
圖(6)表示著套管〔5〕比鍍管〔3〕軟，磨損偏多;定位膠〔4〕比套管〔5〕和鍍管〔3〕更軟，磨損就更多，凹下較深。結(jié)果是鍍管端面外邊緣的外圓柱面成了自由面而受到多向磨損，形成塌肩〔14〕。如果鍍管〔3〕的抗磨能力低于光導(dǎo)纖維〔1〕，光導(dǎo)纖維端面邊緣〔13〕就必將出現(xiàn)〔14〕那樣的塌肩。使導(dǎo)光截面積變小，信號(hào)減弱。
日本采用瓷管〔15〕定心，估計(jì)就是為了爭(zhēng)取與光導(dǎo)纖維硬度接近，減輕塌肩，以期降低不平度偏差。但由于燒結(jié)瓷管的溫度很高，不宜與光導(dǎo)纖維燒結(jié)成一體而留有間隙〔16〕，結(jié)果光導(dǎo)纖維〔1〕與瓷管〔15〕兩者的端面邊緣都成了自由面，形成了塌肩〔17〕、〔18〕。〔17〕與〔18〕又互相為對(duì)方增大提供空間，造成惡性循環(huán)。
本發(fā)明是直接向光導(dǎo)纖維表面蒸鍍摻雜氧化鋁、鉻或鉻合金(摻雜或合金是為了調(diào)節(jié)硬度)，也可用其他的鍍法與合金來制成鍍管〔3〕，使鍍管的抗磨能力等于或極近于光導(dǎo)纖維。由于兩者之間沒有間隙，就沒有自由面，形不成多向磨損，塌肩就不會(huì)產(chǎn)生，保證盡可能低的不平度偏差就有了基礎(chǔ)。在此基礎(chǔ)上，再采用第五步的研、磨和拋光的方法，就可以使端面不平度偏差近于零。
(3)，防止光導(dǎo)纖維竄動(dòng)。由于鍍管材料的線腿脹系數(shù)都大于光導(dǎo)纖維材料-石英，所以在等于或稍高于光纜工作溫度條件下蒸鍍的鍍管，在光纜工作溫度范圍內(nèi)，總是對(duì)光導(dǎo)纖維有箍緊力，光導(dǎo)纖維端面壓緊時(shí)不易縮回而使接觸壓力降低，可防止緊密程度下降，因?yàn)檫@會(huì)使界面反射增多，直接透射率降低，光耗增加。
錐管膠墊〔9〕是傳遞螺帽〔8〕壓緊插頭芯子的壓力，同時(shí)減少光纜被折斷的幾率。
二，接頭的制造方法(鍍管法)。
第一步抽取鍍管〔21〕。凈化光導(dǎo)纖維表面，再以真空泵油污染后用干布擦去，不可使用溶劑。在盡可能低的溫度下蒸鍍鉻。當(dāng)鍍層厚度達(dá)0.5～1.0光導(dǎo)纖維直徑時(shí)，停鍍?nèi)〕?，按需要長(zhǎng)度切成小段，加熱使鍍管脹松，推出光導(dǎo)纖維后，放入丙酮中儲(chǔ)存。
第二步研喇叭?！?7〕。為使光導(dǎo)纖維容易插入，又不致碰壞端面銳邊，須把鍍管口研成約30°錐角的喇叭口〔27〕，並充分拋光。
第三步組裝。把準(zhǔn)備對(duì)接的兩根光纜端部的包皮〔20〕、〔26〕剝?nèi)ヅc鍍管等長(zhǎng)的一段，把加熱到適當(dāng)溫度的鍍管立直。如圖(10)。滴入透明膠，把全面沾膠的光導(dǎo)纖維插入到根部。再把另一根也全面沾膠的光導(dǎo)纖維與先插入的輕輕對(duì)正接觸后，同時(shí)慢慢下推，當(dāng)光導(dǎo)纖維端面到達(dá)鍍管〔21〕中部時(shí)停推，放冷。最后把事先已套在光纜外面的套管〔24〕慢慢上提，並邊提邊加入定位膠〔23〕。
鍍管用鉻的原因是一因其硬度高于光導(dǎo)纖維，插入時(shí)不會(huì)被端面銳邊刮下碎屑，以免夾入透明膠層〔22〕中而擋光。二因其線膨脹系數(shù)比光導(dǎo)纖維大的較多，在盡可能低的溫度下蒸鍍，加熱后脹松較多，易于插入和推出光導(dǎo)纖維。
考慮到光導(dǎo)纖維成本太高，作為鍍管模而被切斷后不能再用，故也可在直徑精度等于光導(dǎo)纖維的鋼絲上蒸鍍氧化鋁，切成小段后用鹽酸溶去鋼絲。此外，也可蒸鍍炭化硅等其他高硬度陶瓷。
兩根光導(dǎo)纖維〔19〕與〔25〕的端面是否研平拋光，視透明膠的折射率而定。等于或近于光導(dǎo)纖維可不必，否則以研平拋光為好。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明屬于光纜部件的制造技術(shù)，光纜插頭和光纜接頭中各相互對(duì)頭的兩根光導(dǎo)纖維，由于直徑太細(xì)，端面積太小而要求極低的同心度偏差與不平度偏差，對(duì)此，原有制造方法是靠高精度設(shè)備與高水平加工技術(shù)，質(zhì)量穩(wěn)定性與生產(chǎn)效率都較低。本發(fā)明的特征在于a，制造光纜插頭時(shí)，在一根光纜的中部，把光纜包皮[2]剝?nèi)ヒ欢?，在高于或等于光纜最高工作溫度蒸鍍硬度等于或近于光導(dǎo)纖維[1]的鉻、鉻合金或氧化鋁等，形成鍍管[3]；套上套管[5]，加入定位膠[4]，固化后插入外管[6]中，先作一個(gè)方位銷孔，裝好緊配合的方位銷[7]之后再作另一個(gè)方位銷孔；取下外管[6]與方位銷[7]，在中部切開，分成兩個(gè)插頭芯子；在一般的研平與拋光之間加入令光導(dǎo)纖維端面[11]與硬度高于光導(dǎo)纖維的光滑平盤勻緩輕磨的無粉光磨的新方法。b、制造光纜接頭時(shí)，在盡可能低的溫度上直接向光導(dǎo)纖維上蒸鍍鉻質(zhì)鍍管[21]，切段后加熱脹松，頂出光導(dǎo)纖維；也可在等尺寸同精度鋼絲上蒸鍍氧化鋁鍍管，再用鹽酸溶去鋼絲，向孔中充滿透明膠[22]后，插入光導(dǎo)纖維[19]與[25]，套上加入定位膠[23]的套管[24]。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造低光耗光纜插頭和光纜接頭的簡(jiǎn)易方法，它極少要求高精度設(shè)備和高加工技術(shù)，但卻可使光纜插頭和光纜接頭中(不論是單線的或多線的)各相互對(duì)頭的兩根光導(dǎo)纖維都能達(dá)到近于“全面積吻合”的理想狀態(tài)，使光耗被充分降低。
文檔編號(hào)G02B6/38GK1046393SQ89105269
公開日1990年10月24日 申請(qǐng)日期1989年4月10日 優(yōu)先權(quán)日1989年4月10日
發(fā)明者陳鐵錚 申請(qǐng)人:陳鐵錚