一种气密穿舱光纤连接器的制作方法

1.本发明涉及连接器技术领域，尤其涉及一种气密穿舱光纤连接器。


背景技术：

2.随着航空航天、精密仪器设备等特殊领域应用光传输，急需解决高真空或特殊气氛环境舱体内外光信号传输问题。传统的气密封电连接器一般采用玻璃烧结的方式，但是玻璃烧结的方式在光纤连接器实现上存在工艺难度，首先传统光纤连接器内部光纤粘接的胶水不能承受烧结温度，烧结后端面处理难以保证，且玻璃烧结后的光纤接触件丧失浮动性，和光纤连接器的设计原则违背。
3.常用的光纤连接器胶封方案耐环境性较差，经历高低温后，容易发生漏气现象。另一种常见的方案为金属化光纤与密封转接板焊接，再在两端接光纤连接器，此方案连接器长度很长，耐机械环境性能较差，且实现过程操作断纤风险大，合格率低。
4.中国专利，cn20463129u公开了一种采用中间玻璃的扩束型气密连接器，该专利利用了玻璃的气密性并利用准直器的平行光束进行空间光传输。但是该方案存在两个问题：(1)在玻璃两侧分别开孔，对于准直器的位置度和角度偏差要求都非常高，因此该方案想要实现良好的光学性能，需要通过耦合台将准直器调整到一定位置后将准直器固定死，连接器两端甩尾纤，整个连接器不具有插拔功能，限制了使用的灵活性；(2)采用大块玻璃作为基础材料，玻璃为脆性材料，连接器力学性能受限。


技术实现要素：

5.基于背景技术存在的技术问题，本发明提出一种气密穿舱光纤连接器，采用光学窗口加自由空间光对准机构实行气密封和光传输功能，结构简洁、扩展性好。
6.一种气密穿舱光纤连接器，包括一个转接插座和两个插头，所述转接插座包括插座壳体，所述插座壳体的中间部设有中心贯通孔，所述中心贯通孔内固定连接光学窗口片，所述插座壳体上且位于所述中心贯通孔的两侧对称设有定位贯穿孔，所述定位贯穿孔内设有定位柱；所述插头包括插头外壳，所述插头外壳的中间部设有贯穿孔，所述贯穿孔内设有准直器，所述插头外壳上且位于所述贯穿孔的两侧对称设有定位孔；
7.组装时将两个所述插头分别安装在所述转接插座的两侧，所述定位柱插入所述定位孔内，两个所述插头内的准直器均与所述光学窗口片垂直且所述准直器的出光点与所述光学窗口片的中心轴重合。
8.优选地，所述中心贯穿孔的内壁设有金属层，所述光学窗口片的圆周面设有金属层。
9.优选地，所述光学窗口片的两侧面为平行透光面，所述平行透光面上设有增透膜。
10.优选地，所述插座壳体的两侧面均设有环形槽，所述环形槽内设有o型圈。
11.优选地，所述插座壳体的两侧面均对称设有螺纹盲孔，所述插头壳体上对称设有安装孔，所述螺纹盲孔与所述安装孔相匹配。
12.优选地，所述贯穿孔面向所述转接插座的一端设有凸出的定位面，安装时所述定位面与所述光学窗口片相贴合。
13.优选地，所述贯通孔和准直器为间隙配合。
14.以单模扩束为例，0.3
°
的角度偏差可带来4db的损耗，为保证光学性能，角度控制为该连接器技术实现的最大难度，本发明插座上设有两个高精度平行面的定位面，用于限制两端插头的相对角度，可以利用窗口片高精度的玻璃加工工艺，也可以在插座壳体上设置两个便于磨床加工的平行面实现。
15.本发明中的有益效果：
16.本发明提出一种气密穿舱光纤连接器，转接插座带有一个光学窗口，光学窗口内设有光学窗口片，窗口片的圆周面金属化，一般为镀金，采用焊接的方式固定在插座壳体上。光学窗口片可采用硬质光学透光材料，两面可镀相应的光学膜，达到更好的光学效果。
17.本发明两端插头可灵活插拔，插头内设有准直器，为了达到最优的耦合效率，两端的准直器相对位置和角度均可精确控制。本发明中准直器和插头壳体为间隙配合，为准直器的调整提供了空间；通过光学耦合台调节准直器的位置，使准直器发出的平行光束垂直于定位面；待准直器的位置调整到合适的位置后，准直器与插头壳体采用胶粘等方式固定。
18.插头带有高精度定位贯通孔，用于和转接插座上的导向柱配合，限制两端插头的相对位置。插头上带有一个定位面，该定位面应紧密贴合到插座的光学窗口片上，保证两端准直器的角度偏差达到最小。这些结构的原则是通过结构设计，控制两端准直器的相对位置和相对角度，以达到最大的光学传输效率。
19.本发明在插座上设有对插头的限位结构，用于限制两端插头的相对位置；在插座设有定位贯通孔，再用焊接或玻璃烧结等方式将高精度定位柱固定在定位贯通孔内，该设置既兼顾了气密性，又使得插头插座的相对位置更加精准。
20.综上所述，本发明提出的一种气密穿舱光纤连接器，在保证了连接器方便插拔的基础上通过在转接插座上设置光学窗口片、在插头上设置准直器保证了光纤的传输效果，通过焊接的方式固定光学窗口片、定位柱，以及在转接插座上设置螺纹盲孔保证了整个装置的气密性。
附图说明
21.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
22.图1为一种气密穿舱光纤连接器的转接插座示意图；
23.图2为光学窗口片的结构示意图；
24.图3为插头的结构示意图；
25.图4为插头的剖视图；
26.图5为光学原理图。
27.图中：1
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转接插座、11
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插座壳体、111
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环形槽、112
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螺纹盲孔、113
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中心贯通孔、114
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定位贯通孔、12
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o型圈、13
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光学窗口片、131
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平行透光面、132
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圆周面、14
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定位柱、2
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插头、21
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插头外壳、211
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定位孔、212
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安装孔、213
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定位面、214
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贯通孔、22
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准直器。
具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。
29.参照图1
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5，一种气密穿舱光纤连接器，包括一个转接插座1和两个插头2，转接插座1包括插座壳体11，插座壳体11的中间部设有中心贯通孔113，中心贯通孔113内固定连接光学窗口片13，中心贯穿孔113的内壁设有镀金层，光学窗口片13的圆周面132设有镀金层；设置镀金层更有利于焊接，中心贯穿孔113和光学窗口片13采用焊接方式固定连接可达到气密性要求。
30.插座壳体11上且位于中心贯通孔113的两侧对称设有定位贯穿孔114，定位贯穿孔114内设有定位柱14；定位柱14可采用焊接或者玻璃烧结的方式固定于插座壳体11的定位贯通孔114内，定位柱14用于限制转接插座1两侧的插头2的位置，以保证插头2的位置误差达到最小。
31.插座壳体11的两侧面均对称设有螺纹盲孔112，插头壳体21上对称设有安装孔212，螺纹盲孔112与安装孔212相匹配，采用螺钉即可将转接插座1和插头2组装在一起，螺纹盲孔112的设置可防止气体从此处泄露。
32.插头2包括插头外壳21，插头外壳21的中间部设有贯穿孔214，贯穿孔214内设有准直器22，插头外壳21上且位于贯穿孔214的两侧对称设有定位孔211；贯通孔214和准直器22为间隙配合，通过光学耦合台精调准直器22的位置，固定准直器22与两个定位孔211的相对位置，微调准直器22的角度，使准直器22出射的光轴与光学窗口片13垂直。待准直器22的位置调整到合适的位置后，准直器22与插头壳体21采用胶粘方式固定。
33.组装时，将两个插头2分别安装在转接插座1的两侧，定位柱14插入定位孔211内，两个插头2内的准直器22均与光学窗口片13垂直且准直器22的出光点与光学窗口片13的中心轴重合。贯穿孔214面向转接插座1的一端设有凸出的定位面213，安装时定位面213与光学窗口片13相贴合。
34.光学窗口片13的两侧面为平行透光面131，所述平行透光面131上设有增透膜，可根据需要透光的波长在平行透光面131上镀相应的增透膜。
35.插座壳体11的两侧面均设有环形槽111，环形槽111内设有o型圈12，o型圈12放置于环形槽111内部，用于和安装面板密封。
36.工作原理：
37.两个插头2与转接插座1对接时，转接插座1的定位柱14和插头2的定位孔211配合，二者定位精度要求取决于准直器的光斑直径和插入损耗要求。当插头2与转接插座1组装完成后，插头2的定位面213紧贴转接插座1的光学窗口片13的平行透光面131，利用光学窗口片131两面的平行度来控制插头2之间的角度偏差。由图5可以看出，光纤发出的光通过准直器22变成平行光束，通过转接插座1上的光学窗口片片13到另一端，又通过准直器22耦合回到光纤。
38.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。