一种车载纯光多波段扩束连接器的制作方法

本发明涉及连接器，特别是指一种扩束连接器。

背景技术：

1、随着智能网联汽车和自动驾驶技术的快速发展，车载电子系统对数据传输带宽、速率和实时性的要求呈指数级增长。传统车载通信主要依赖铜缆进行电信号传输，但在高带宽、长距离及复杂电磁环境下，铜缆传输面临着信号衰减严重、电磁干扰（emi）敏感、重量大及发热高等固有瓶颈。光纤通信凭借其超高带宽、极低传输损耗、优异的抗电磁干扰能力以及轻量化的显著优势，正逐步成为下一代车载高速数据传输的核心解决方案。

2、在车载光纤通信系统中，光纤连接器作为实现光信号可靠对接与传输的关键无源器件，其性能直接决定了整个通信链路的稳定性与传输质量。目前，光纤连接器按耦合方式主要分为物理接触型和扩束型两大类。现有扩束连接器技术中，通常采用单透镜或双胶合透镜作为准直元件，利用陶瓷套管实现透镜与光纤插针的精密同轴定位。然而，现有技术方案在面向车载多波段光信号传输时仍存在明显不足：一方面，常规单透镜结构难以兼顾多个工作波长的像差校正，导致不同波段光束的准直质量差异较大，多波段传输时耦合损耗不均衡；另一方面，现有连接器的机械锁止与防护结构在抗振动解锁、防尘防水及插接可靠性方面尚不能满足车载环境的严苛要求，特别是在高频率振动和冲击条件下，连接器易出现松脱、光路偏移甚至连接失效等故障。

3、此外，车载大功率投影链路中，纯光连接器由于光斑直径较小，导致传输能量过大会导致端面烧蚀；智能投影需要混合传输可见光和近红外光等多波段光，但单透镜因色散无法兼顾多波段低损耗传输，导致投影质量较差。结合上述车载大功率投影链路的应用场景，需混合传输可见光及近红外光，且面临强振动、宽温交变、紧凑布线需求，需要解决以下核心问题：1.多波段色差与损耗问题：传统单透镜扩束连接器因材料色散，无法在可见光至近红外的大跨度波长范围内实现低色差，低损耗的光准直与耦合，导致投影色准偏差、亮度不均匀；2.车载环境抗振稳定性问题：车载剧烈振动、冲击及高低温交变下，常规多片式结构易发生光学元件位移，引光路失准，无法满足车规级可靠性要求；3.空间与成本优化问题：传统连接器在大功率传输中容易出现端面烧蚀；且需额外转接器实现光路连接，结构冗余、空间占用大，且转接器引入额外损耗与不稳定因素，难以适配车载紧凑布局。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种车载纯光多波段扩束连接器，解决了现有技术中单透镜因色散无法兼顾多波段低损耗传输且稳定性不佳的问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种车载纯光多波段扩束连接器，包括插接配合的线端组件和板端组件，所述线端组件包括线端外壳和设置在线端外壳内的插针前套，插针前套内设有前后对应设置的线端光纤插针组件和线端准直组件；板端组件包括板端外壳，板端外壳与线端外壳卡接配合，板端外壳内设有板端光纤插针组件和板端准直组件，板端准直组件与线端准直组件对应耦合；板端准直组件与线端准直组件均采用胶合透镜。本发明省去转接器，在现有lc光连接器基础上，将陶瓷套管直接集成在线端连接器内部，取消传统“连接器+转换器+连接器”的冗余结构改为“线端连接器+板端连接器”的直连设计。板端外壳与线端外壳卡接配合实现快速稳定锁紧；采用胶合透镜作为核心光学传输部分，构建扩束非接触多波段光路，能有效避免连接器在车载大功率链路中的端面烧蚀情况。

3、进一步优选，所述线端光纤插针组件和板端光纤插针组件均包括插针座和插针，板端准直组件和线端准直组件均包括陶瓷套管和设置在陶瓷套管内的胶合透镜，胶合透镜设置在陶瓷套管的耦合端，陶瓷套管的连接端设置在对应的插针座上且插针位于对应的陶瓷套管内。上述结构有效保证了光纤纤芯与陶瓷套管中心轴的高同轴度，降低了因装配累积误差导致的光轴偏移。

4、进一步优选，插针前套内设有扩束陶瓷套管，板端准直组件的陶瓷套管和线端准直组件的陶瓷套管从两端插接在扩束陶瓷套管内；扩束陶瓷套管为c形套管。该结构设计提升了线端准直组件与板端准直组件之间的同轴对准精度。在扩束连接器中，两端胶合透镜的光轴重合度直接决定了扩束光束的耦合效率，扩束陶瓷套管通过精密内孔对两端陶瓷套管进行约束，有效抑制了因外壳注塑公差、装配累积误差及温度变形导致的相对光轴偏移，确保多波段光束在耦合界面处实现低损耗、高一致性的空间对接。

5、进一步优选，线端外壳对插端内设有轴向限位扩束陶瓷套管的第一凸台，线端外壳内设有轴向限位插针前套的第二凸台，插针前套内设有轴向限位扩束陶瓷套管的限位凸环，扩束陶瓷套管限位在第一凸台和限位凸环之间；上述结构设计提高扩束陶瓷套管安装精度和稳定性。

6、进一步优选，线端光纤插针组件通过扩束母端支撑套限位在插针前套内，扩束母端支撑套与插针前套卡接配合，扩束母端支撑套通过封线体尾盖固定在线端外壳内，扩束母端支撑套上设有压接套，扩束母端支撑套内设有弹簧，弹簧一端抵接在线端光纤插针组件上、另一端抵接在扩束母端支撑套的内凸台上；以实现轴向公差自适应补偿。

7、进一步优选，扩束母端支撑套的外壁上设有用于限位插针前套和压接套的外凸台，外凸台通过封线体尾盖限位在线端外壳内的第三凸台上；扩束母端支撑套与压接套对应的外壁上设有若干凸起环；形成了多点接触式的过盈配合，形成均匀分布的径向夹持力，提高连接的稳定性和密封性。

8、进一步优选，插针前套大径端的侧壁上开设有两个沿轴向设置的悬臂槽，悬臂槽将插针前套的大径端分为两个悬臂结构，悬臂结构上设有第一卡槽，扩束母端支撑套外壁上设有斜面凸起，斜面凸起与第一卡槽卡接配合；以实现扩束母端支撑套与插针前套的稳定连接。

9、进一步优选，板端外壳上设有一体成型设置的法兰盘，法兰盘将板端外壳分为插接端和进线端，板端外壳的插接端为双筒套结构，线端外壳的插接端为双筒套结构，板端外壳的插接端与线端外壳的插接端插接配合；线端外壳插接端的内套筒部设有胶圈，胶圈位于线端外壳插接端的内套筒部与板端外壳插接端的外套筒部之间；线端外壳插接端的内套筒部还有对板端外壳插接端的内套筒部进行轴向限位的第一外凸台；上述结构设计实现板端外壳与线端外壳的稳定锁止。

10、进一步优选，线端外壳插接端的外壁上设有一体成型设置的悬臂挂钩，悬臂挂钩与设置在板端外壳插接端的外套筒部外壁上的卡块件卡接配合；板端外壳的插接端的外套筒部外壁上还设有导向凸起，线端外壳的外套筒部的内壁上设有与导向凸起相配合的轴向导槽。上述结构设计实现板端外壳与线端外壳的稳定卡接。

11、进一步优选，板端外壳进线端的内部还设有后壳体，后壳体的进线端设有弹臂，弹臂上设有凸起部，板端外壳进线端外壁上设有卡接槽配合，凸起部与卡接槽卡接配合；后壳体朝向法兰盘的一端设有限位卡槽，法兰盘朝向板端外壳进线端内部的端面上设有限位健，限位卡槽与限位健插接配合；后壳体的进线端还设有用于连接光纤的尾护套。

12、进一步优选，所述板端光纤插针组件设置在后壳体的中心孔内；法兰盘朝向板端外壳进线端的一侧设有防呆凸键和用于限位密封胶圈的胶圈凹槽。

13、进一步优选，线端外壳插接端上设有可拆卸的cpa结构；线端外壳插接端外壁上设有对称设置的l形限位凸起，l形限位凸起的竖梁部与对应的悬臂挂钩两侧形成限位cpa结构的滑道，l形限位凸起的横梁部对cpa结构进行轴向限位，l形限位凸起的前端设有一体成型的顶罩板，顶罩板上开设有避让槽。

14、进一步优选，cpa结构包括一体成型的锁止臂和u型主体，u型主体两侧对称设有臂板部，臂板部与滑道相配合，臂板部的外壁上设有锁止凸起，锁止凸起与开设在l形限位凸起上的锁止槽卡接配合，u型主体顶部两侧设有凸起翼，凸起翼底面设有弧面凸起，l形限位凸起顶部设有初始位弧形槽和最终位弧形槽，cpa结构处于初始位时，弧面凸起与初始位弧形槽配合；cpa结构处于最终位时，弧面凸起与最终位弧形槽配合，且锁止臂压合在悬臂挂钩的挂钩部上。该结构作为连接器的二次锁止机构，在线端与板端完成初次插接卡合后，能够进一步限制连接器内部的解锁位移，有效防止因车辆运行中的振动、冲击或人为误操作导致的意外脱开。

15、本发明的有益效果为：本发明采用线端组件与板端组件插接配合的模块化架构，通过在线端和板端分别设置对应耦合的准直组件，实现纯光信号的多波段扩束传输。板端准直组件和线端准直组件均采用设置在陶瓷套管耦合端的胶合透镜，胶合透镜能将不同折射率的光学玻璃“固化粘合”，形成刚性整体，能满足可见光至近红外的大跨度波长范围内的色差消除，同时消除车载振动下的元件微位移，保障光路长期稳定，拓宽了光学系统的的光谱范围，实现了多波长光传输。

16、本发明的光学系统创新即采用胶合透镜作为核心光学传输部分，采用胶合透镜替代传统式分离透镜，构建扩束非接触多波段光路，经过扩束处理，能有效避免连接器在车载大功率链路中的端面烧蚀情况。而且对纯光连接器进行扩束处理后，将光纤出射的细光束进行扩束，降低光功率密度，更加适配大功率传光的场景。

17、本发明内部结构集成扩束陶瓷套管，省去转接器，将陶瓷套管直接集成在线端连接器内部，取消传统“连接器+转换器+连接器”的冗余结构改为“线端连接器+板端连接器”的直连设计；消除转接器带来的额外损耗，提升光传输效率，优化了传统连接器的冗余结构，减少了空间占用，更适配车载的紧凑布线环境，使本发明在满足车载环境下即空间小、布线紧凑环境下，不增加结构复杂和成本的前提下，实现了可见光到近红外光的高效准直与低色散传输。

18、本发明线端外壳插接端设置有可拆卸的cpa结构，适配多种型号连接器。且该结构作为连接器的二次锁止机构，在线端与板端完成初次插接卡合后，能够进一步限制连接器内部的解锁位移，有效防止因车辆运行中的振动、冲击或人为误操作导致的意外脱开。本发明在空间布局上形成了高度集成的紧凑结构：插针、陶瓷套管、胶合透镜沿光轴同轴嵌套，cpa结构与l形限位凸起、悬臂挂钩在外壳外壁周向分布，顶罩板向前延伸形成端面防护。整体结构在有限径向和轴向尺寸内实现了光路准直、机械锁止、端面防护及导向限位等多重功能，非常契合车载设备对连接器小型化、轻量化的安装空间要求，便于在狭窄的车身线束布置环境中推广应用。

19、本发明提供的车载纯光多波段扩束连接器，通过线端组件与板端组件的模块化扩束耦合架构，结合多层级精密定位与弹性自适应机构，减少空间占用，构建稳定结构，形成刚性整体，保障在车载环境下光路的长期稳定。通过光学、机械与密封结构的协同创新，实现了车载环境下多波段光信号的高可靠、低损耗、长寿命传输，兼具优异的抗振动性能、环境适应性和装配维护便利性。