一种多芯插针、加工方法以及光器件与流程

1.本技术涉及光通信领域，尤其涉及一种多芯插针、加工方法以及光器件。


背景技术：

2.近年来，光通信技术行业的飞速发展，推动着光器件产业向高速化、小型化和集成化进行演变。目前。光纤插针多为单芯插针，其具有工艺简单、结构稳定，指标一致性好的优点，但是不适用于针对多芯的光纤，尤其是例如波长选择开关、多芯整直器等光器件。也有少量厂家研制的多芯插针，但是，该类光纤普遍存在着封装尺寸过大或者指标一致性差，合格率低的问题。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术实施例期望提供一种多芯插针、加工方法以及光器件，以改善体积与指标一致性问题。
4.为达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：
5.一种多芯插针，包括，
6.多根光纤，光纤包括一体连接的第二光纤段以及第一光纤段；
7.形成有第一插孔的针管；
8.以及两端开口的封管，所述封管的第一端套设在所述针管上；
9.多根所述光纤从所述封管远离所述针管的第二端插入，穿过所述封管直至穿入所述第一插孔；所述第二光纤段与所述封管的第二端固定连接，所述第一光纤段与所述第一插孔固定连接；所述第一光纤段的横截面积s1与所述第二光纤段的横截面积s2，满足：
10.进一步地，所述封管、所述针管共同围设形成中空的密封腔，至少部分所述第二光纤段处于所述密封腔中；
11.所述第一光纤段的部分区段处于所述密封腔中。
12.进一步地，所述针管、所述封管、所述密封腔以及所述光纤共轴。
13.进一步地，所述第二光纤段的直径为250μm；所述第一光纤段的直径为20μm、32.8μm、40μm、50μm、63.5μm或者80μm。
14.进一步地，所述第一光纤段由内向外包括所述纤芯以及第一包层；所述第二光纤段由内向外包括纤芯、第二包层以及涂覆层；
15.所述第一包层的外圆直径r与所述第二光纤段的外圆直径r，满足：
16.进一步地，所述光纤的部分区段依次经过去涂层、以及腐蚀处理以获得所述第一光纤段。
17.进一步地，所述第一插孔包括锥形孔以及直孔；多根所述光纤从所述锥形孔的较大直径的端口穿入并延伸到所述直孔中。
18.进一步地，所述多芯插针包括固定在所述封管第二端的固定环，多根所述光纤的所述第二光纤段穿设在所述固定环中。
19.一种加工方法，应用于上述的多芯插针，包括：
20.将多根所述光纤固定在专用夹具上；
21.对所述光纤的部分区段进行去涂层操作；所述去涂层定义为，将涂覆层从所述第二包层外剥落，从而裸露出所述第二包层；
22.将裸露出的所述第二包层置于腐蚀环境下以获得所述第一包层；
23.将多根所述光纤的所述第一光纤段穿入所述针管的第一插孔中；
24.将所述封管套设在所述针管上；
25.将多根所述光纤的第二光纤段与所述封管密封固定；
26.打磨光滑所述针管的端面。
27.一种光器件，包括上述的多芯插针。
28.本技术实施例的一种多芯插针、加工方法以及光器件通过设置多根光纤，针管以及封管，封管套设在所述针管上；多根所述光纤从所述封管远离所述针管的第二端插入，光纤包括一体连接的第二光纤段以及第一光纤段，以使其具有较好的指标一致性；所述第一光纤段的横截面积s1与所述第二光纤段的横截面积s2，满足：通过设置s1与s2的比值，使得第一插孔21的横截面积远小于封管的横截面积，有效的降低针管的体积；从而使得本技术的多芯插针不仅具有较好的光纤传输指标一致性，还能提高集成性并显著降低体积。
附图说明
29.图1为本技术实施例的一种多芯插针的结构简图，其中省略了封管；
30.图2为本技术的多芯插针的第一实施例的结构视图；
31.图3为本技术的多芯插针的第二实施例的结构视图；
32.图4为用于本技术的多芯插针组装的专用夹具；其中，专用夹具处于合拢状态；
33.图5为用于本技术的多芯插针组装的专用夹具；其中，专用夹具处于分离状态；
34.图6为本技术的多根光纤在专用夹具中的排布结构的简化视图，其中，虚线表示光纤排布后形成的整体形状；
35.图7为图3的a向视图，其中，虚线表示多根光纤的整体形状，不具有实体结构；
36.图8为图3的b-b剖视图；
37.图9为本技术的加工方法的流程示意图。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本技术的解释说明，不应视为对本技术的不当限制。
39.在本技术实施例的描述中，“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”方位或位置关系为基于附图3所示的方位或位置关系，需要理解的是，这些方位术语仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
40.如图1至图9所示，一种多芯插针，包括，多根光纤1、形成有第一插孔21的针管2以及两端开口的封管3。
41.每一根光纤1包括一体连接的第二光纤段12以及第一光纤段11；封管3的第一端套设在针管2上；多根光纤1从封管3远离针管2的第二端插入，穿过封管3直至穿入第一插孔21；第二光纤段12与封管3的第二端固定连接，第一光纤段11与第一插孔21固定连接；第一光纤段11的横截面积s1与第二光纤段12的横截面积s2，满足：
42.本技术实施例中的光纤1为单模光纤，将光纤1的延伸方向，也即是图中oz所示方向作为轴向；oy方向为垂直的法向。第二光纤段12为光纤1的本体，第一光纤段11位于光纤1的末端，也即是说，第二光纤段12以及第一光纤段11两者为一体连接而非采用两段不同的光纤1连接起来。
43.封管3为中空的玻璃管体或者金属管体，管体的两端开口，以容纳光纤1，封管3的第一端套设在针管2上，两者可采用焊接、灌胶密封或者粘接，以保证封管3的外周与针管2的气密性；在本技术各个实施例中，封管3的第一端为套设在针管2上的一端；封管3未套设在针管2的区段且远离所述针管2一端为封管3的第二端。
44.多根光纤1穿过针管2以及封管3，针管2、封管3的轴向也即是光纤1延伸方向。具体连接中，多根光纤1从封管3远离针管2的第二端插入，穿过封管3直至穿入第一插孔21，每一根光纤1都是单独的光路，用以传输光路信号。第二光纤段12靠近第一光纤段11的区段与封管3的第二端密封连接，第一光纤段11与第一插孔21也为密封连接；可通过粘接、焊接、灌胶密封等方式完成连接。
45.需要注意的是，第一光纤段11的横截面积s1与第二光纤段12的横截面积s2的比值，仅仅比较两者的横截面大小，而并非第一光纤段11与第二光纤段12内部结构等比例缩小。
46.第二光纤段12以及第一光纤段11共用同一条纤芯13(下文提及)。相关技术中，采用两段光纤通过热熔接法或者冷接法将两段光纤中的纤芯连接为一体；本技术中的纤芯13在第一光纤段11与第二光纤段12中是连续的且纤芯13在第一光纤段11与第二光纤段12中各处的横截面积相等，能够保证连续的传输光路信号，且指标一致性更佳。本处对横截面积相等定义为光纤延伸每米的横截面积变化值低于原横截面积的1％。
47.在第二光纤段12的横截面积s2为固定数值的情况下，第一光纤段11的横截面积s1越小，供多根光纤1的第一光纤段11插入的第一插孔21的横截面积s3也越小。具体地，当多芯插针需要集成n条的光纤1，第二光纤段12的横截面积s2，则供n条光纤1的第二光纤段12插入的封管3的横截面积s4至少为n*s2；对应的供多根光纤1的第一光纤段11插入的第一插孔21的横截面积s3至少为n*s1；其中，n为光纤1按照一定层数排布，每一层所具有的光纤数量中的最大值；由此，通过设置s1与s2的比值，能够使得第一插孔21的横截面积远小于封管3的横截面积，有效的降低针管2的体积；从而使得本技术的多芯插针不仅具有较好的光纤
传输指标一致性，还能提高集成性并显著降低体积。
48.一种可能的实施例，如图2和图3所示，封管3、针管2共同围设形成中空的密封腔4。其中，封管3的部分区段套设在针管2的外周，两者连接处采用焊接、灌胶或者粘接等形式密封，由此封管3与针管2组成一个整体，原封管3内的空腔一端开口，一端通过针管2的第一插孔21连通外部；第二光纤段12的部分区段与封管3的一端开口密封连接，且至少部分的第二光纤段12处于密封腔4中，第一光纤段11的部分区段插入第一插孔21中与其密封连接，第一光纤段11的另一部分区段处于密封腔4中，从而使得，密封腔4能够通过密封的环境对容纳在其中的第一光纤段11与第二光纤段12的过渡区域做出封装保护，防止第一光纤段11与第二光纤段12交界的薄弱处由于外部影响出现断裂等缺陷，最终确保了光纤1在多芯插针中的传输光路的功能。
49.此外，相关技术中，光纤多为易折断的玻璃纤芯，因此通常光纤的弯曲直径是有限度的，目前最小弯曲直径是10mm。如图2和图3所示，针管2、封管3、密封腔4以及光纤1共轴；使得光纤1沿轴向封装在密封腔4中，防止光纤1弯折导致第一光纤段11与第二光纤段12交界的薄弱处出现断裂等缺陷，最终确保了光纤1在多芯插针中的传输光路的功能。
50.一种可能的实施例，如图1至图8所示，第一光纤段11由内向外包括纤芯13以及第一包层14；第二光纤段12由内向外包括纤芯13、第二包层15以及涂覆层16。
51.纤芯13可为直径9μm的玻璃芯；其具有传输光信号的功能。第二包层15为包裹在纤芯13外周的玻璃或者其他的透明材料，其具有比纤芯13略低的折射系数，可将光限制在纤芯13里传播。第一包层14与第二包层15为相同材质，第一包层14的外径可为20μm、32.8μm、40μm、50μm、63.5μm或者80μm；第二包层15的厚度大于第一包层14的厚度，通常第二包层15的外径为125μm，第二包层15的外侧包裹有涂覆层16，涂覆层16可为由丙烯酸酯、硅橡胶和尼龙等组成的弹性材料；其作为主要是用于保护第二包层15以及其中的纤芯13。
52.相关技术中，光纤包括最里侧的纤芯、中间的包层、以及外侧的涂覆层；因此，可以认为第二光纤段12为光纤1的本体，第一光纤段11相当于从光纤1上去除涂覆层以及部分包层后形成的区段。
53.涂覆层16处于第二光纤段12最外侧，因此涂覆层16的外圆直径也即是第二光纤段12的外径，涂覆层16的外径可为250μm，则第二光纤段的直径r对应的为250μm。由于第一光纤段11没有涂覆层，第一包层14处于第一光纤段11最外侧，第一包层14的外圆直径也即是第一光纤段11的外径。第一包层14的外圆直径可为20μm、32.8μm、40μm、50μm、63.5μm或者80μm，则第一光纤段11的直径r对应的为20μm、32.8μm、40μm、50μm、63.5μm或者80μm。
54.对于光纤来说，其直径与横截面积直接相关，通过设计第一包层14的外圆直径r与第二光纤段12的外圆直径r，满足：
55.也即是说，通过设计r与r的比值，从而满足s1与s2的比值，进而使得第一插孔21的横截面积远小于封管3的横截面积，有效的降低针管2的体积；从而使得本技术的多芯插针不仅具有较好的光纤传输指标一致性，还能提高集成性并显著降低体积。
56.在本技术实施例中，仅列举单模光纤常用的尺寸，第一光纤段11与第二光纤段12的外径尺寸可以根据实际需要进行设计。
57.不同于上段实施例，第一光纤段11与第二光纤段12的外层也可以设置不同厚度的
涂覆层或者包层；只要能确保第一光纤段11与第二光纤段12共同拥有纤芯13；第一包层14的外圆直径r与第二光纤段12的外圆直径r满足：即可。此时第一光纤段11与第二光纤段12均为处理光纤1之后获得的区段，并与光纤1的其他未经过处理的本体一体连接。
58.一种可能的实施例，如图1至图3、以及图7至图9所示，将光纤1的部分区段依次经过去涂层、以及腐蚀处理以获得第一光纤段11。光纤1的未经过去涂层以及腐蚀处理的其余区段也即可以认为是第二光纤段12。
59.本实施例将去涂层定义为，将涂覆层16从第二包层15外剥落，从而裸露出第二包层15。涂覆层16为外径250μm的涂层结构，剥落之后，裸露出外径为125μm的第二包层15，方便对第二包层15进行后续的操作，从而缩小横截面积。涂覆层16的切割可以通过人工去除、或者光纤热剥皮机去除。
60.本实施例将腐蚀处理定义为，将裸露出的第二包层15置于腐蚀环境下以获得更薄的第一包层14；也即是说，第一包层14与第二包层15为相同材质，在厚度上有区别。通过将外径为125μm的第二包层15腐蚀为外径可为20μm、32.8μm、40μm、50μm、63.5μm或者80μm的第一包层14，使得第一插孔21的横截面积远小于封管3的横截面积。通过采用横截面积较小的第一光纤段11，不仅指标一致性佳，还可以有效的减少针管2所需要的体积，提高集成性的同时显著降低体积。针对第一包层14与第二包层15采用玻璃材质，腐蚀环境可以是hf酸溶液；当然若第一包层14与第二包层15采用其他的透明材料，则可以对应的选择能腐蚀该透明材料的溶液即可。
61.一种可能的实施例，多根光纤1排布为六边形。
62.具体地，第二光纤段12在封管3的第二端呈六边形排布，以图7中的排布为例，沿ox方向排布9层第二光纤段12，每一层沿oy方向均包括特定数量的第二光纤段12，例如由上至下，第一层并排排列5根外径250μm的第二光纤段12；第二层并排排列6根外径250μm的第二光纤段12；第三层并排排列7根外径250μm的第二光纤段12；第四、五、六层并排排列9根外径250μm的第二光纤段12；第七层并排排列7根外径250μm的第二光纤段12；第八层并排排列6根外径250μm的第二光纤段12；第9层并排排列5根外径250μm的第二光纤段12。第二光纤段12与封管3的第二端固定连接，封管3本身必然具有一定的壁厚，因此封管3的第二端的直径必然大于9*250μm；也即是说封管3的横截面积必然大于4mm^2；
63.第一光纤段11在第一插孔21中呈六边形排布，以图8中的排布为例，沿ox方向排布9层第一光纤段11，每一层沿oy方向均包括特定数量的第一光纤段11，由上至下，各层的数量分别为5、6、7、9、9、9、7、6、5根外径32.8μm的第一光纤段11；同理，多根光纤1的第一光纤段11穿入第一插孔21中，因此第一插孔21的直径大于9*32.8μm即可；也即是说第一插孔21的横截面积可以缩小至0.06mm^2；虽然针管2本身必然具有一定的壁厚，但计算完壁厚的针管2本身的横截面积依然可以远低于4mm^2；由此，通过设置s1与s2的比值，能够使得第一插孔21的横截面积远小于封管3的横截面积，有效的降低针管2的体积；从而使得本技术的多芯插针不仅具有较好的光纤传输指标一致性，还能提高集成性并显著降低体积。
64.在其他一些实施例中，多根光纤1还可以排布为圆形、矩形、菱形等形状；具体以设计为准。
65.一种可能的实施例，如图1至图3以及图8所示，针管2为玻璃管，第一插孔21包括一体连接的锥形孔211以及直孔212。锥形孔211较小直径的端口与直孔212一体连接。多根光纤1的第一光纤段11从锥形孔211的较大直径的端口穿入并延伸到直孔212中。锥形孔211可以起到导向的作用，防止第一光纤段11在穿插的过程中出现损坏。
66.锥形孔211与直孔212可以为圆孔；当第一光纤段11在第一插孔21中呈六边形排布，第一光纤段11与锥形孔211、直孔212之间的缝隙23可通过灌胶填充以实现固定。
67.一种可能的实施例，如图1至图3、以及图7所示，多芯插针包括固定在封管3第二端的固定环5，多根光纤1的第二光纤段12穿设在固定环5中。也即是说，多根光纤1从固定环5插入，穿过封管3直至穿入第一插孔21。封管3、针管2、固定环5共同围设形成中空的密封腔4，至少部分第二光纤段12处于密封腔4中；第一光纤段11的部分区段处于密封腔4中，第一光纤段11的其余部分进入第一插孔21。
68.固定环5的外周应当与封管3的内腔形状适配，例如封管3的内腔与固定环5的外周都为圆形，或者方形，固定环5与封管3第二端可以通过灌胶、粘接、焊接等形式密封连接，实现两者固定。
69.固定环5的内孔可以与多根光纤1的第二光纤段12的排布形状适配，例如固定环5的内孔可为六边形，以方便多根光纤1排布为六边形。
70.本技术再提供一种加工方法，应用于上述多芯插针的组装加工，如图1至图9所示，加工方法包括以下步骤：
71.s10、将多根光纤1固定在专用夹具70上。专用夹具70包括上夹体71以及下夹体72，上夹体71上具有第一缺口711，下夹体72上具有对应第一缺口711的第二缺口721；当上夹体71以及下夹体72处于合拢状态，第一缺口711与第二缺口721可形成一六边形的孔槽73，以方便多根光纤1按预先设计的形状排布固定在专用夹具上；当组装完成上夹体71以及下夹体72分离，则可以取下光纤1。当然，孔槽73也可以根据光纤1的排布需要设计成相对应的形状，例如圆形、矩形、菱形等形状，具体以设计为准。
72.s20、对光纤1的部分区段进行去涂层操作以裸露出第二包层15。去涂层定义为，将涂覆层16从第二包层15外剥落，从而裸露出第二包层15。
73.s30、将裸露出的第二包层15置于腐蚀环境下以获得第一包层14，从而形成第一光纤段11；腐蚀环境可以是hf酸。
74.s40、将多根光纤1的第一光纤段11穿入针管2的第一插孔21中。具体地，将第一光纤段11的远离第二光纤段12的前端部分紧缩成尖端，例如通过在第一光纤段11的前端刷胶，以使第一光纤段11彼此相互聚拢形成尖端；第一光纤段11的尖端穿入针管2的第一插孔21中。
75.s50、将封管3套设在针管2上。两者之间通过灌胶、焊接粘接等形式密封固定，由此，通过同轴固定、金属化封装，保护第一光纤段11，增加多芯插针整体的结构强度。
76.s60、将多根光纤1的第二光纤段12与封管3密封固定。两者之间通过灌胶、粘接等形式密封固定。
77.s70、打磨光滑针管2的端面。直至露出平整的光纤端面，从而实现多芯插针的光输出功能
78.在本实施例中，加工方法的光纤1沿重力竖直方向延伸较佳，也即是说，图中oz方
向为重力竖直方向；在加工组装过程中，通过自身的重力可以保证光纤1保持本身的排布，不会出现散乱等情况。
79.在本实施例中，步骤s10之前还包括：s01、将多根光纤1穿入固定环5。以使多根光纤1按预先设计的形状排布，固定环5内孔的形状应当与专用夹具相对应。
80.s60步骤具体包括：将将多根光纤1的第二光纤段12与固定环5密封固定；将固定环5与封管3密封固定。彼此之间通过灌胶、粘接等形式固定，以获得较好的密封效果。
81.本技术再提供一种光器件，包括上述的多芯插针。光器件可以是波长选择开关或者多芯整直器等。
82.本技术提供的各个实施例/实施方式在不产生矛盾的情况下可以相互组合。
83.以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。