CN101641625A - 具有精度缓冲器的多芯套圈及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种多芯(MF)套圈，其中该套圈是使用经过坐标磨削的套圈模塑***物制成的，以便提高模制套圈的缓冲器高度容差以及兴趣区(ROI)的表面光洁度，由此提高制造成品率。

Description

具有精度缓冲器的多芯套圈及其制造方法

技术领域

本发明主要涉及多芯套圈及其制造方法，尤其涉及的是用于制造缓冲器高度容差和兴趣区表面光洁度得到改善的多芯套圈(multifiber ferrule)组件的改进的方法。

背景技术

以单独或带状(ribbonized)形式存在的多条光纤通常是用多芯连接器终结的。为了以最低衰减量来互连这些光纤，相应的多芯连接器可以配对，以便将相对的光纤偏置成相互接触。为了在不使用折射率匹配胶体的情况下实现最优传输，多芯连接器的纤芯是经过精确校准的，并且多芯连接器在物理上是接触的。精密的连接器校准通常是由一对导销提供的，其中该导销位于孔内部，以便提供凸形套圈。此外，该导销还从凸形套圈的连接端伸出，并在配对时接纳在由凹形套圈限定的相应导销孔中。除了套圈校准之外，套圈的几何形状、尤其是套圈端面的抛光几何形状对于确保正确的光纤间接触及光纤间共面性而言也是非常重要的。就此而论，在这里将接近光纤的每一个套圈端面的至少一部分称为“兴趣区”，并且该部分最好经过抛光和/或处理以便限定一个垂直于孔所限定的纵轴的方式延伸、并且由此垂直于光纤孔的方式延伸的平面。此外，由接近光纤开口的每一个套圈端面的部分限定的平坦表面相对于光纤末端来说是精确定位的。举个例子，借助恰当的抛光/处理几何形状，光纤会在套圈端面之外延伸预定距离，从而在相对光纤之间建立光纤与光纤的接触。但是，如果抛光/处理几何形状不是精确限定的，则有可能防止或者被延伸在光纤末端之外的相对套圈的端面部分的其他方式接触阻碍光纤间接触。

可以从Hickory，NC的Corning Cable Systems获取的常规套圈不但包含了限定导销和光纤孔的套圈主体，而且还包括抛光缓冲器，其中该缓冲器充当的是将光纤抛光至与端面相距适当高度并在光纤间实现恰当共面性的抛光基准表面。对具有常规矩形的端面的套圈来说，抛光缓冲器通常是围绕端面兴趣区的每一侧定位的。虽然光纤孔通常是通过兴趣区敞开的，但是导销孔通常是通过缓冲器敞开的。一旦将光纤抛光到其适当的预定高度，则缓冲器通常会磨光或迁移到一个从兴趣区下陷的深度，由此它们不会物理接触配对连接器的缓冲器。因此，在光纤抛光之后，缓冲器将会降至一个低于光纤自身凸起的高度。

参考现有技术的图1，该图显示的是一个常规的多芯套圈模塑***物(molding insert)10。***物10包括通常为矩形的端面构成部分12和缓冲器构成部分14。导销孔成形销保持在导销开口16的内部。光纤孔成形销则保持在光纤销开口18的内部。缓冲器构成部分14是通过放电加工(EDM)处理形成和/或处理的(如标记24的阴影区域所示)，而兴趣区20则通常是通过表面磨削处理形成和/或处理的(如标记26的阴影区域所示)。对制造商来说，在放大查看保留于模塑***物连接端的处理标记时，这些处理技术都是显而易见的。

参考图3-5，其中就表面光洁度和平坦度而对常规套圈模塑***物进行了分析，并且该模塑***物的端面是经过EDM和表面磨削处理的。特别地，参考图3，对经过EDM处理的***物的端面表面来说，其合成粗糙度的图表显示产生的是0.4877μm的平均粗糙度(R_a)。特别地，参考图4-5，该图分别显示的是从那些兴趣区经过表面磨削处理的样品套圈***物中得到的端面表面光洁度和平坦度的图表显示。如所示，兴趣区的表面光洁度将会产生0.266μm的Ra，以及1.9μm的光纤区域平坦度(图5)。

对抛光缓冲器高度而言，其当前容差约为15+/-5微米。但为了改进制造成品率，较为理想的是更精确地控制缓冲器高度容差。特别地，如果将许可容差确定成大约15+/-3微米，那么将是非常理想的。更进一步，如果将容差确定成是15+/-2微米，那么将是非常理想的。更进一步，对兴趣区来说，其当前容差是94nm的Ra。相应地，较为理想的是开发一种改进的套圈***物表面处理方法，以便提高模制套圈兴趣区的表面光洁度。对具有改进的表面光洁度和平坦度的套圈模塑***物来说，它会转化成具有改进的表面光洁度和平坦度的套圈。由此，我们需要的是改进的多芯套圈模塑***物处理方法。

发明内容

在不同实施例中，本发明提供了一种多芯套圈模塑***物以及用于处理套圈模塑***物的方法，以使用坐标磨削来提高模制套圈的抛光缓冲器高度的容差，从而提高制造成品率。本发明还提供了一种用于提高套圈模塑***物的兴趣区构成部分的表面光洁度的方法，从而提高套圈的制造成品率。这些套圈***物处理方法包括使用坐标磨床来完成该***物的缓冲器构成表面和兴趣区构成表面。与使用坐标磨削轮侧面的常规方法相反，其中一个特定实施例包括使用坐标磨轮的底面。

如果将本发明中经过坐标磨削的套圈模塑***物用于该***物的缓冲器部分，那么所实现的容差约为15+/-3微米，更优选的则是15+/-2微米。对兴趣区表面来说，它会从使用表面磨削技术的94nm的Ra提升至使用本发明的坐标磨削技术的大约18nm的Ra。缓冲器表面光洁度会从大约300nm的Ra提升至大约18nm的Ra。与常规的***物制造方法相比，使用本发明的处理技术显著提高了容差，由此产生了具有提升的表面光洁度和平坦度的套圈。

在这里描述的例示实施例中，多芯套圈***物限定了一个通常为矩形的端面构成部分。该端面限定了多个光纤开口，并且这些开口贯穿套圈主体用于接收相应光纤端部分；端面光纤开口周围的区域即为兴趣区。套圈主体还限定了至少一个通过端面的导销开口，该导销开口被适配成接纳一个用于将相应光纤的末端部分与配对光纤套圈中的相对光纤的相应末端部分相校准的校准构件。导销开口限定了一个纵轴，该纵轴至少部分通过套圈主体延伸，并且其与光纤孔以及套圈主体的纵轴平行。多个光纤开口通常是通过套圈主体端面的中间部分敞开的，导销开口则通常是通过套圈主体端面的外侧部分敞开的。至少有一个并且优选是一对抛光缓冲器会在相对于端面而言的前向方向上向外延伸。在套圈配对之前，缓冲器最终会被磨削至预定深度，例如，缓冲器可以全下迁移至端面。

在后续详细描述中将会阐述本发明的附加特征和优点，通过实践这里描述的发明，本领域技术人员可以部分地清楚了解本发明的附加特征和优点，其中所述发明包含了后续详细描述、权利要求及附图。

应该理解的是，上文中的概括描述和后续详细描述给出的是本发明的例示实施例，这些实施例旨在提供一种用于理解所要保护的发明的性质和特征的概观或框架。为了更进一步理解本发明，在本文中包含了附图，并且所述附图将被引入并构成说明的一部分。这些附图示出了本发明的不同实施例，并且其连同详细描述一起用于说明本发明的原理和操作。

附图说明

通过参考附图来阅读下文中的发明详述，可以更好地理解本发明的这些和其他特征、方面及优点，其中：

图1是现有技术的多芯(MF)套圈的透视图；

图2是依照常规方法构造的图1中的多芯套圈的前视图，其中它的缓冲器经过EDM处理，并且其兴趣区是经过磨削的；

图3是源自抛光缓冲器经过EDM处理的图1中的样本套圈***物的端面表面光洁度的最终粗糙度的图表显示；

图4是源自兴趣区经过表面磨削处理的图1中的样本套圈***物的端面表面清洁度的图表显示；

图5是源自兴趣区经过表面磨削处理的图1中的样本套圈***物的端面平坦度的图表显示；

图6是依照本发明例示实施例构造和处理的多芯套圈的透视图；

图7是依照本发明构造和处理的图6中的多芯套圈端面的前视图；

图8是源自兴趣区经过坐标磨削处理的图6中的样品套圈***物的端面表面清洁度的图表显示；

图9是源自兴趣区经过坐标磨削处理的图6中的样品套圈***物的端面平坦度的图表显示；以及

图10是概述了通过使用EDM处理、表面磨削处理和坐标磨削处理产生的***物的表面光洁度和平坦度的图表。

具体实施方式

现在，在下文中将会参考显示本发明例示实施例的附图来对本发明进行更全面的描述。但是，本发明也可以采用多种不同的形式实施，并且本发明不应被解释成是局限于这里阐述的实施例。通过提供这些例示实施例，本发明将会非常全面和完整，并且本发明的范围将被充分传达给本领域技术人员。在所有不同附图中，相同的参考数字始终标引相同的部件。

在这里描述的实施例中，本发明提供了一种使用经过坐标磨削处理的套圈模塑***物制造的多芯(MF)套圈，以便提高模制套圈的缓冲器高度的容差，并且由此提高制造成品率。此外，本发明还在由经过磨削处理的模塑***物的兴趣区表面构成部分产生的套圈***物的兴趣区(ROI)上提供了提升的表面光洁度，由此提高了制造成品率。在这里使用了术语“兴趣区”来描述处于多个光纤开口附近的端面的至少一部分。在所有例示实施例中，套圈处理方法全都包括使用坐标磨床来完成***物的缓冲器构成表面和兴趣区构成表面。与在坐标磨削期间使用磨轮侧面的常规方法相反，特定实施例包含了使用专用磨轮底面的磨削处理。这里使用的“MF套圈”分别标引的是2f、4f、8f、12f、24f、32f、48f、72f等套圈。此外，在这里还考虑到了针对单纤(IF)套圈的应用。

在这里描述的实施例中，套圈处理方法能够实现改进型套圈处理所需要的新的容差，其中所述套圈可以是从Hickory NC的Corning Cable Systems得到的OptiTip和Con2r。如果将本发明中经过坐标磨削的套圈***物用于该套圈的缓冲器部分，那么所实现的容差约为15+/-3微米，更优选的则是15+/-2微米。兴趣区表面将会从使用表面磨削方法的94nm Ra提升到使用坐标磨削技术的18nm Ra。该缓冲器表面光洁度将会从300nm Ra提升至18nmRa。由此，该处理从左到右并且从上到下提供了更精确和确定的缓冲器高度。这个更精确的缓冲器高度会在制造过程中提供帮助，以便在无“裂片”情况下以更加可以重复的方式迁移缓冲器。在套圈端面，较为平坦的缓冲器表面将会产生用于确定光纤共面性的更精确的参考表面。

在如下所述的各种实施例中，所提供的多芯套圈***物包括模制套圈主体，该套圈主体的端口是在模制处理之后处理的。正如在这里贯穿于说明书中所使用的那样，该处理包括旨在从端面中移除超出非实质数量的材料或是将端面整形到预定结构的制造或装配处理，其中举例来说，所述整形可以通过坐标磨削来进行。这里使用的处理并不包括光纤抛光和清洁。端面限定了多个光纤开口，并且这些开口是沿着相应光纤接收端部分的套圈主体延伸的。该套圈主体还限定了至少一个通过端面的导销开口，该导销开口被适配成接纳一个用于将相应光纤的末端部分与配对多芯套圈的相对光纤的相应末端部分相校准的校准构件。导销开口限定了一个纵轴，该纵轴至少部分通过套圈主体延伸，并且与光纤开口以及套圈主体的纵轴平行。

正如本领域技术人员所知道的那样，套圈可以依照用于装配多芯套圈的任何常规技术来装配。在一个装配示例中，套圈可以被模制，以便限定一对导销开口以及沿着套圈主体延伸的预定数量的光纤开口，从而接纳多条光纤。在光纤开口中可以***胶合剂，其后跟随的则是光纤。对凸形套圈来说，胶合剂和导销还被***导销开口中。然后，套圈配件将被允许在常规的烤箱、压热器等等以已知方式干燥或硫化。

参考图6，该图显示了依照本发明构造和处理的模制光纤套圈***物的例示实施例。如所示，安装在光纤末端部分的模制光纤套圈***物30通常包括套圈主体40，并且该套圈主体40具有围绕套圈连接端且通常为矩形的端面34。虽然本发明的套圈30的端面34包含的是处于光纤开口42附近的端面34上的兴趣区(ROI)32，但是套圈30的剩余部分可以具有任何预期的形状，并且就此可以具有任何常规套圈的形状，这其中包括但不局限于多芯套圈，例如MTP、MT-RJ、MPO或SC/DC套圈，或是单芯套圈，例如SC、ST或LC套圈。

套圈主体40限定了至少一个沿着套圈主体40的纵轴延伸并被适配成在其中接纳光纤(未显示)的光纤开口42。虽然套圈可以具有只限定了单个光纤开口42的单芯套圈，但是在这里显示和描述的套圈是多芯套圈，并且限定了被适配成在其中接纳多个光纤的多个光纤开口42。此外，虽然在这里将多芯套圈显示成只具有单排光纤开口42，但是模制套圈可以包括任意数量的光纤开口42，并且这些开口可以以任何预定方式排列，这其中包括但不局限于多排光线开口42(例如多行，多芯阵列)。通常，多芯套圈还包括至少一个并且通常为一对导销开口36，该开口被适配成接纳相应的校准构件，例如导销(未显示)。

所述多个光纤开口42通常是通过套圈主体40的端面34的中间部分敞开的，而导销开口36则通常是通过套圈主体40的端面34的侧部分敞开的。至少一个并且优选是一对抛光缓冲器44是在相对于端面34而言的前向方向上向外延伸的。多条光纤可以在超出端面34的表面预定数量的位置延伸。在所有实施例中，光纤从端面34伸出的凸起总量的范围可以是从大约0到大约15微米，更为优选的是从大约3微米到15微米。

为了确保光纤之间的正确接触，并且由此确保套圈端面34处具有良好的光透射率，端面34应该被抛光，并且这种抛光通常是以垂直于光纤开口42的方式进行的。导销开口36通常与光纤开口42平行，这是因为导销开口36和导销被用于校准配对套圈，尤其是配对套圈的相对光纤。缓冲器44可以为获取光纤共面性的处理中的一个步骤提供抛光平面。同样，在抛光之后，缓冲器44的高度可以用作一个基准来确定光纤的高度。该缓冲器44最终将会磨削至预定深度，例如，缓冲器44可以完全下迁到端面34。如上所述，在模制处理之后，端面表面32并未经过机械加工处理。

现在参考图7，该图显示的是经过坐标磨削处理的套圈模塑***物30的端面表面32。如上所述，坐标磨削可以包括使用了本领域中已知的坐标磨轮底部的磨削处理。在替换实施例中，坐标磨削可以包括在磨轮侧面上进行或是使用别的精度旋转磨削面进行的磨削。本发明的预期平坦度还可以使用金刚石切割来产生。使用这里描述的处理的套圈模制***物的任何表面都可以作为用于确定光纤高度和光线共面性的度量衡来使用。如所示，缓冲器44和兴趣区32全都是经过坐标磨削的，并且磨削痕38经过放大是可以看到的。

在这里提供了一个例示套圈***物，并且该套圈***物的前端是经过坐标磨削处理的。最终产品阐述了改进的结果(图10)。特别地，现在参考图8，该图示出的是源自抛光缓冲器经过坐标磨削处理的样品套圈***物的端面表面光洁度的图表显示。如所示，抛光缓冲器的表面光洁度产生了大小约为0.0124μm的平均粗糙度(Ra)。与现有技术相比，这个结果是一个非常显著的改进。更进一步，该处理方法允许制造商更精确地控制缓冲器高度容差。

现在参考图9，该图显示的是兴趣区经过坐标磨削处理的样品套圈***物的端面平坦度的图表显示。如所示，该兴趣区在光纤区域上产生了大小为0.2μm的平坦度。再者，与现有技术相比，这个结果是一个非常显著的改进。

现在参考图10，该图显示的是概述了使用EDM处理、表面磨削以及坐标磨削处理产生的***物的表面光洁度和平坦度的图表。通过该图表可以看出，经过坐标磨削处理的***物产生的套圈具有最符合要求的表面光洁度和平坦度。更进一步，坐标磨削处理克服了现有技术的缺陷，并且在预期容差以内产生一个套圈。

上述实施例提供了超出常规MF套圈以及相关制造方法的优点。例如，这里描述的例示实施例能在缓冲器高度容差以及沿着多芯套圈端面的兴趣区的表面光洁度和平坦度方面提高制造成品率。

对本领域技术人员来说，很明显，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，针对本发明的各种修改和变更都是可行的。由此，如果针对本发明的修改和变更落入附加权利要求及其等价物的范围以内，那么本发明将会包含这些修改和变更。

Claims (10)

1.一种套圈模塑***物，包括：

兴趣区构成部分，它具有经过坐标磨削的表面；以及

至少一个缓冲器形成部分，它具有经过坐标磨削的表面。

2.作为模制套圈一部分的套圈模塑***物，包括：

套圈主体，它限定了用于在其中接纳光纤的至少一个光纤开口；

端面，它位于套圈主体连接端的至少一个光线开口周围，并且提供端面平面；

至少一个导销开口，用于在其中接纳导销，其中至少一个缓冲器构成部分位于至少一个导销开口周围，并且其中该端面不在所述缓冲器上。

3.根据权利要求1或2的模塑***物，其中该模塑***物产生的是缓冲器高度容差为15+/-3微米的套圈。

4.根据权利要求1或2的模塑***物，其中该模塑***物产生的是缓冲器高度容差为15+/-2微米的套圈。

5.根据权利要求1～4的模塑***物，其中使用该***物的模制套圈的兴趣区表面和缓冲器表面具有小于25nm Ra的表面光洁度。

6.根据权利要求1～5的模塑***物，其中使用该***物的模制套圈的兴趣区表面和缓冲器表面具有小于20nm Ra的表面光洁度。

7.根据权利要求1～6的模塑***物，其中该***物是通过使用磨轮底部而被施以坐标磨削处理的。

8.一种用于制造多芯套圈模塑***物的方法，包括：

对模塑***物上的兴趣区构成部分执行坐标磨削处理；以及

对模塑***物上的至少一个缓冲器构成部分执行坐标磨削处理。

9.根据权利要求8的方法，其中兴趣区构成部分的平坦度约为0.2μm。

10.根据权利要求8或9的方法，其中至少一个缓冲器构成部分的粗糙度约为0.0124μm Ra。

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