CN102269849A - 混合光学连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种混合光学连接器。提供了在单个连接器中承载电信号和光信号的连接器系统。阳性电-光连接器可以具有电插件部分，其被安装到阴性电-光连接器的插座中，以提供结构连接。光学接口可以有利地在连接器的前方，以易于维护。也提供了具有用于光学接口的相对大的直径的光学连接器。光学连接器可以包括收集器，该收集器用于在大的开口处接收光信号并且在收集器的小开口处将信号提供给光电二极管的收集器。这种具有用于光学接口的大直径的光学连接器可以有利地提供减小的对准公差。也提供了适配器、线缆适配器、对接站和其他设备。

Description

混合光学连接器
技术领域
本申请主要涉及用于承载光信号的连接器和设备，尤其涉及承载光信号和电信号两者的连接器并且涉及具有有利特性的光学连接器。
背景技术
一些装置(诸如CD播放器)可以输出光信号。具有光连接器(例如，Toslink)和具有光纤的线缆可以将这些光信号承载到另一个装置(例如，立体声接收器)。光信号具有特定的优点，诸如没有电磁干扰。但是对于所能够提供的功能性和支持，光信号也具有局限。当前的光学连接器也具有局限性。
因此，期望具有一种既能够承载光信号也能够承载其他信号的连接器。也期望有改善的光学连接器，这些连接器能够具有各种有利特性，诸如容易连接、容易维护并且支持高的数据速率。
发明内容
因此，本发明的某些实施例可以在单一连接器中提供承载电信号和光信号的连接器系统。电-光连接器可以以成本有效的方式制造并且容易被结合到电子装置和设备。阳性电-光连接器可以具有安装到阴性电-光连接器的插座的电插件部分，以提供结构连接，从而允许光学接口有利地在连接器的前方，以易于维护。
同样，本发明的某些实施例可以提供具有用于光学接口的相对大的直径的光学连接器，同时仍然提供高的数据速率(例如，高于1Gbps)。光连接器可以包括用于在大的开口处接收光信号并且在收集器的小开口处将信号提供给光接收器，而光学接收器将光信号转换为电信号。这种具有用于光学接口的大直径的光学连接器也可以有利地提供减小的对准公差。
根据一个实施例，一种阴性插座连接器包括：绝缘体芯；导电性针脚和有源光学组件。针脚被嵌入绝缘体芯中，其中，针脚的尾端(非配合端)在连接器的后端处位于一行中。存在第一和第二组针脚。第一组针脚被设计为与相应的连接器的电触点相配合。有源光学组件用于从相应的连接器接收光信号和/或将光信号发送到相应的连接器。第二组针脚延伸到被安装到有源光学组件的衬底。第二组针脚的至少一部分与至少一个有源光学组件可通信地连接并且被构造为承载与光信号对应的电信号。
根据另一个实施例，提供了制造连接器的方法。引向框架由导电材料的单个部件制成。引线框包括支架部件和多个针脚。多个针脚从支架部件延伸出来并且包括第一和第二组针脚。衬底被安装到第二组针脚。衬底具有至少一个有源光学组件，其用于将从相应的连接器接收光信号和/或将光信号发送到相应的连接器。第二组针脚的至少一部分与至少一个有源光学组件可通信地连接，并且被构造为承载与光信号相对应的电信号。第一组针脚朝向连接器的前方延伸超过第二组针脚，以与相应的连接器的电触点相配合。
根据另一个实施例，阳性插头连接器包括绝缘体芯和至少一个光学装置。绝缘体芯具有从绝缘体芯的基部延伸出来的插件部分。插件部分被构造为安装到相应的阴性连接器的插座部分内。插件部分具有多个触点位置。至少一个光学装置用于从相应的阴性连接器接收光信号和/或将光信号发送到相应的阴性连接器。至少一个光学装置的前端在与插件部分分离的位置处位于绝缘体芯的基部上。
通过参照以下详细描述和附图可以更好理解本发明的优点和特性。
附图说明
图1是示出了根据本发明的实施例的用于传送光信号和电信号的连接器系统的框图。
图2A示出了根据本发明的实施例的在用于传送光信号和电信号的线缆的一端处的阳性插头连接器。
图2B示出了根据本发明的实施例的用于传送光信号和电信号的阴性插座连接器。
图3示出了根据本发明的实施例的用于阴性连接器的引线框，该阴性连接器具有用于在电信号与光信号之间转换的电组件。
图4示出了根据本发明的实施例的引线框组件的针脚，该引线框组件安装到至少具有一个有源光学组件的衬底。
图5A示出了根据本发明的实施例的衬底的、在光学发送器的连接点处的截面侧视图。
图5B示出了根据本发明的实施例的衬底的、在光学接收器的连接点处的截面侧视图。
图6A是根据本发明的实施例的能够发送电信号和光信号的阴性连接器的透视图。
图6B是根据本发明的实施例的能够发送电信号和光信号的阴性连接器的前视图。
图7是根据本发明的实施例的用于制造阴性连接器的方法的流程图。
图8示出了根据本发明的实施例的用于将来自大宽度光纤的光学数据信号转换到更小宽度光纤的适配器。
图9A示出根据本发明的实施例的具有对接站和电子装置的系统，其中对接站至少具有一个有源光学组件并且电子装置具有至少一个有源光学组件。
图9B是根据本发明的实施例的电子装置和对接站的截面侧视图。
图10是根据本发明的实施例的、与相应的阴性插座连接器相配合的阳性连接器的截面图，该阳性连接器具有用于光学元件的弹性机构。
图11A是根据本发明的实施例的光学元件的截面图，该光学元件其具有相对于连接器的外表面的凸出表面。
图11B是根据本发明的实施例的光学元件的表面以及外表面的放大图。
图12A是根据本发明的实施例的具有中央连接器的混合阳性插头连接器的俯视图。
图12B示出了根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器的侧视图。
图12C示出了根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器的前视图。
图12D是根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器的分解图。
图13是根据本发明的实施例的具有有源光学组件的混合阳性插头连接器的分解立体图。
图14示出了根据本发明的实施例的无源阳性插头连接器的透视图。
图15示出了根据本发明的实施例的有源阳性插头连接器的分解图。
图16和图17A-图17C是根据本发明的实施例的阴性混合连接器1500的透视图、前视图、俯视图和侧视图。
图18示出了根据本发明的实施例的阴性插座连接器的分解图。
图19A和图19B示出了根据本发明的实施例的阴性插座连接器的各个视图。
图20A是用于混合阳性插头连接器50的连接器插件的简化立体图，而图20B到图20D分别是根据本发明的一个实施例的简化仰视、前视和侧视平面图。
具体实施方式
某些实施例可以提供在单个连接器中承载电信号和光信号的连接器系统。电-光连接器可以被以成本有效的方式制造，并且容易结合到电子装置和设备中。阳性(male)电-光连接器可以具有电插件(insert)部分，其配装到阴性(female)电-光连接器的插座中以提供结构连接，从而允许光学接口接近连接器的前部而易于维护。
同样，某些实施例可以为光学接口提供具有相对大的直径的光学连接器，同时还提供高的数据速率(例如，超过1Gbps)。光学连接器可以包括收集器，用于在大开口处接收光信号并且在小开口处将信号提供给光学接收器，光学接收器在该处将光信号转换为电信号。具有用于光学接口的大直径的光学连接器也可以有利地提供减小的对准公差。
I.概述
图1是示出了根据本发明的实施例的用于传送光信号和电信号的连接器系统100的框图。具有电信号可以允许保留对于旧的接口标准的支持。电信号也可以向电子装置提供电力。注意，图1没有按照任何比例绘制。
电子装置110包括电-光连接器120，其可以是下文中描述的任何阴性连接器。电子装置110可以是发送或接收数据的任何装置(例如，音频或视频)。例如，电子装置110可以是媒体播放器，其将音频和视频信号发送到其他装置以显示视频和播放音频。电-光连接器120可以是阴性连接器或阳性连接器，或者具有这两个方面。
电-光连接器120包括电触点122和有源光学组件124。像纯粹的电连接器中那样，电触点122可以直接接收和发送来自相应连接器的电触点的电信号。有源光学组件124将来自电子装置的电信号转换为光信号，和/或将从另一个装置接收到的光信号转换为可以由电子装置使用的电信号。在各种实施例中，有源光学组件可以是光学发送器、光学接收器或者在单个组件中包括光学发送器和光学接收器的光学收发器。电-光连接器120可以具有任何数目的有源光学组件，并且可以包括用于将光传输到有源光学组件124的透镜装置(或者，有源光学组件124可以包括这种透镜装置)。在一个实施例中，光电连接器120具有两个单独的有源光学组件，其中一个用于发送并且一个用于接收。
导电性针脚145可以从电路140行进到连接器120。第一组针脚145可以承载将要由有源光学组件124转换的电信号，或者接收通过由光信号转换为电信号而获得的电信号。因此，在一个方面，电子装置110(例如，通过电路板140)可以以与纯粹的电连接器中相同的方式接收电信号。因此，电子装置110可以对于电连接器、光学连接器或电-光连接器按相同方式构造。第二组针脚145可以将电信号从电路板140承载到电触点122。在一个实施例中，电触点122是第二组针脚145的一部分(例如，前端)。
电-光连接器120可以从线缆150的第一连接器160接收信号。第一连接器160可以是下文中描述的任何阳性连接器。线缆150具有用于将光信号承载到电-光连接器120或者承载来自光电连接器120的光信号的光纤(例如，玻璃或塑料光纤)。第一连接器160的无源光学装置164可以接收光信号或者将光信号承载到有源光学组件124或连接器120的透镜装置，其中连接器120的透镜装置与有源光学组件124光学耦合。光学装置164是无源的，使得光信号不会被转换为电形式或者从电形式转换光信号，而是在被承载的同时保持光学形式。在一个实施例中，无源光学装置164可以是光纤的延伸部或者是另外的装置(诸如透镜)。
线缆150也可以具有用于承载电信号的电线。在第一连接器接口160与连接器120相配合时，电触点162与电触点122接触。在一个实施例中，电触点162、以及壳体(绝缘体芯)的至少一部分(触点162嵌入该部分中)被用来提供用于光学接口的对准。例如，电触点162可以配装到连接器120内，以提供光学组件124和无源光学装置164的对准。这种对准可以允许光学装置在连接器前方。
在连接器前方具有光学装置可以允许容易清洁并维护光学接口。例如，有源光学组件124可以与无源元件(例如，透镜和/或收集器)耦合，该无源元件也是连接器120的一部分。无源元件可以位于无源光学装置164与有源光学组件124之间。这些无源元件在位于连接器120前方时可以更容易维护。
在具有简单的有源光学组件的实施例中，组件可以是收发器。在该实施例中，可以使用不同的光学频率(例如，在一个方向上波长为850nm并且在另一个方向上波长是1350nm)。例如，通过阻挡从发送部分到接收部分的光，滤波器或其他机构可以被用来减小光学串扰。
在一些实施例中，线缆150具有两个光纤通道，每一个都用于一个方向的传输。这些通道中的每一个都可以是多芯光纤，其中多个光纤沿着相同的方向发送光。例如，总直径可以是200-500微米，而每根光纤具有约50-100微米的直径(例如，总直径为300，每个直径为100)。多芯光纤在弯折时可以提供低的光损耗(例如，由于各个光纤较小)，并且总直径可以提供用于光发送的大的总面积，这可以有助于在连接器处对准。在一个实施例中，多芯光纤的总直径大约与连接器120上的接收透镜的直径是相同的值。
在一个实施例中，有源光学组件124可以对特定波长的电磁辐射起作用，但是任何波长都可以被选用。例如，在塑料光纤被用在线缆中时，可以使用650nm的波长，并且在使用玻璃光纤时，可以使用850nm的波长，因为这些波长对于这些相应的材料具有低的损耗。但是在预计线缆不长(例如，5m以下)时，850nm也可以被用于塑料光纤。
图2A示出了根据本发明的实施例，在用于传送光信号和电信号的线缆的一端处的阳性插头连接器260。在一个实施例中，阳性插头连接器可以对应于第一连接器接口160。
线缆250包括用于发送和接收光信号和电信号的阳性插头连接器260。壳体270包括插件部分274和基础部分272。电信号可以由壳体270的插件部分274中的触点位置处的电触点提供。电触点可以被嵌入到插件部分中，例如，嵌入为使得壳体围绕这些触点或者嵌入内表面中，从而在内表面上形成触点。基础部分272可以包括用于承载光信号的无源光学组件274。在一个实施例中，基础部分272与插件部分274成为一体。在另一个实施例中，基础部分272是与插件部分274分离的部件。
在各种实施例中，无源光学装置274可以是线缆250中的光纤的延伸部分或者其他装置，例如透镜。在一个实施例中，阳性插头连接器260也可以包括有源光学组件，并从而可以仅具有电线而没有光纤。在一个实施例中，在只要承载光信号时，电触点和电线可以被省略。在线缆250仅承载电信号的情况下，可以省略无源光学组件，或者就像线缆不具有任何光纤那样不连接到任何光纤。这种线缆的另一端可以是任何标准的电连接器，例如，USB。
图2B示出了根据本发明的实施例的用于传送光信号和电信号的阴性插座连接器220。阳性插头连接器260与阴性连接器220的连接可以提供电信号和光信号的通信。电信号可以通过阳性插头连接器的插件部分274中的电触点通信，该插件部分274在连接器配合时可以与电触点222相接触。电触点22(例如作为针脚的前端)可以将电信号发送到在阴性连接器220的后端处的针脚，并且之后发送到可以与该针脚电连接(例如，通过焊接)的电路板。光信号可以通过无源光学组件264与光链路240通信。在各种实施例中，无源光学组件264可以包括与光纤或者光纤的前端光学耦合的透镜，其中前端可以被抛光。
壳体240的插件部分244可以(至少部分地)配装到阴性连接器220的开口205内。插件部分244的插入可以提供阳性插头连接器260和阴性连接器220之间的结构连接。这种结构连接可以提供光链路240与无源光学组件264的对准。
光链路240的光链路可以包括有源光学组件和无源光学组件。在一个实施例中，一个光链路可以包括一个用于发送光信号的有源光学组件(例如，在左侧的光链路中)，另一个光链路可以包括用于接收光信号的另一个有源光学组件(例如，在右侧的光链路中)。无源光学组件(例如透镜)可以将光从阴性连接器220的前端承载到有源光学组件。
在光链路240具有在连接器前方(例如，在离前边缘1cm内或者小于开口205深度的四分之一内)的透镜的实施例中，光链路240可以容易维护。例如，透镜上的任何碎屑可以被刷掉。此外，透镜的外表面可以被清洁和/或抛光，以提供对于光信号的良好透射。在一个方面，使用插入部分274提供结构连接和宽的对准允许光链路的表面接近连接器220的前边缘。
在另一个实施例中，光链路240可以在一侧，电针脚可以在另一侧。在另一个实施例中，电触点222可以是分离的并且在边缘处，而光链路240在中央。
II.具有居中的光学元件的阴性混合连接器
图3示出了根据本发明的实施例的用于阴性连接器的引线框300，该阴性连接器具有用于在电信号与光信号之间转换的电组件。如图所示，引线框300是制造过程的中途点。如图所示，引线框在中央具有光学元件。光学元件的示例包括光纤、透镜、收集器或有源光学组件。这里的其他实施例(例如阴性插座连接器220)可以在边缘处具有光学元件。在边缘处具有光学元件的实施例可以具有与引线框300类似的中间级。
支架(carrier)310保持针脚315和317。支架310和针脚315和317可以由导电性材料(例如，铜)制成。这两组针脚都可以承载电信号，但是针脚315被构造为将电信号承载到相应连接器的电触点或承载来自相应连接器的电触点的电信号。针脚317被构造为将电信号承载到衬底320上的有源光学组件或承载来自衬底320上的有源光学组件的电信号。衬底330包括有源光学组件和透镜340和345。透镜340和345接收光并将光发送到相应的连接器的光学装置(例如，透镜)。
虽然示出了总共16个针脚，但是可以有任何总数的针脚，它们可以被以任何方式分为针脚315和317。针脚315和317可以对应于图1的针脚145。如这里所使用的，术语“针脚”被用来表示可以用来承载电信号的导电材料。针脚中的一部分针脚可以与另一个连接器的针脚相接触，并且这些针脚(例如，针脚315)也可以被称作触点。
针脚317最终可以与电路板连接(例如，图1的电路板140)并且将与光信号对应的电信号(即，从光信号转换来或者被转换为光信号)传递到电路板。相同的电路板也可以与针脚315连接并且可以在针脚315上接收电信号，其中，电信号是从相应的连接器的电触点接收的。
在一个实施例中，针脚315和317的后端可以位于一行中。在支架310被切掉后，电路板可以以与支架310相同的方式定位。因此，电路板可以位于连接器后方，从而允许电子装置更薄。同样，使得针脚在一行中可以允许针脚的连接部分在电路板的边缘处，从而允许电路板更小。
图4示出了根据本发明的实施例的引线框组件400的针脚417，该引线框组件安装到至少具有一个有源光学组件的衬底430。引线框组件400包括有源光学组件和针脚417，其中针脚417将电信号承载到有源光学组件并承载来自有源光学组件的电信号。在一个实施例中，引线框组件400对应于衬底330并且安装有图3的组件。
衬底430被安装到针脚417。例如，针脚417可以电连接(例如，焊接)到衬底430的背面的焊盘。针脚417b可以将信号发送到衬底430。在一个实施例中，针脚417b上的信号可以包括功率信号、接地信号和两个数据信号(例如，数据信号)。衬底430中的迹线可以将电信号发送到激光器集成电路(IC)和其他电组件455。在一个实施例中，激光器IC和EE组件455可以被放置在一个IC(与多个IC相对比)上。
激光器IC和EE组件455可以将电信号转换为对光学发送器(例如，激光器)进行驱动的信号。驱动信号可以包括功率信号、接地信号和一个数据信号。功率信号可以被净化(如果需要的话)以将适当的功率和电压提供给光学发送器。在一个实施例中，光学发送器可以在发送透镜445后方。光学发送器之后可以将光信号提供给发送透镜445，并且发送透镜445之后可以将经转换的光信号提供给相应的透镜。
接收透镜440可以从相应的连接器接收光信号。收集器(例如，抛物面聚光器460)可以收集光并且将光提供给将光信号转换为电信号的光学接收器(例如，光电二极管)。光电二极管IC和EE组件458可以接收电信号并且对它们进行调整以满足与针脚417a相连接的电子装置的规格。光电二极管IC和EE组件455可以被放置在一个IC上或多个IC上。
在一些实施例中，IC和EE组件458可以包括跨阻抗放大器(其将光电流转换为电流)和限制放大器。限制放大器可以收集光电流并且将其转换为电压信号。电压信号之后可以被提供给针脚417a上的电路板，以提供所接收的光信号中最初传送的正确数据。
在一个实施例中，中央针脚417也可以向衬底430提供接地。接地可以被用于衬底上的装置和/或用于屏蔽某些装置。例如，接地板460可以在衬底430的背侧上提供有源光学组件的屏蔽。接地板460可以在压印针脚417时产生。
对于具有多重信号(通道)的显示端口(DisplayPort)或其它格式，针脚417a或417b上的电信号可以被结合并且在被发送到衬底组件(衬底420和所安装的装置)之前放置到一条线中。在另一个实施例中，衬底上的电子器件可以执行这种结合(例如，在组件455中)。
在一个实施例中，衬底组件可以在被安装到针脚417之前产生。例如，可以在将衬底430安装到针脚417之前，将组件455和458安装到衬底430。例如，组件455和458可以被结合到衬底430的前方(例如，结合到焊盘)，其可以具有在组件之间承载信号的迹线。
在另一个实施例中，衬底是陶瓷的，用于在电组件之间提供高的绝缘以将保持较低的电容耦合。陶瓷材料可以被模制，并且之后安装组件。陶瓷模制可以减小行进到激光器IC和EE组件455的差分信号之间或者从光电二极管IC和EE组件458出来的差分信号之间的电容耦合。一些实施例可以提供高达10吉比特/秒(gigabit/s)的输出。对于光信号不存在电磁干扰，但是在转换为电信号之后，可能存在电磁干扰和串扰。因为陶瓷具有高的介电常数，电组件可以被布置得更加靠近到一起并且陶瓷中的迹线可以被布置得更加靠近到一起。
图5A示出了根据本发明的实施例的衬底530在光学发送器570的连接点处的截面侧视图。在一个实施例中，衬底530可以对应于图4的衬底430。衬底530可以受到机加工，以具有用于将装置安装到其上的形状。
在一个实施例中，激光器570或其他光学发送器被安装到衬底530的背面。已经在衬底530的背面切割出袋体。激光器570被布置在袋体内，这允许接地板560(其对应于接地板460)覆盖激光器570。可以在接地板560处从针脚517c接收到接地。在一个方面，接地板560可以在保持平坦的同时覆盖激光器570，从而使得制造容易。在一个方面，衬底530是陶瓷的，其可以被机械加工到比塑料(例如，FR4)更高的公差。
穿过衬底530形成的孔575可以允许光从激光器570照射通过发送透镜545。例如，在从衬底530上的其他电子器件接收到电信号时，激光器570可以将光照射通过孔575而到达发送透镜545。在一个实施例中，激光器570是垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。
发送透镜545可以包括具有透镜(例如，曲面透镜)的筒形管，其可以提供沿着基本平行的方向出去的光。衬底530的前侧可以受到机加工以接收发送透镜545的后端。例如，透镜545的正后端可以被安装到孔575中。在一个实施例中，空气隙存在于激光器570与发送透镜545之间。在另一个实施例中，发送透镜545的后侧可以与激光器570相接触。
图5B示出了根据本发明的实施例的衬底530的、在光学接收器580的连接点处的截面侧视图。接收透镜545可以从相应的连接器的光学装置接收光信号。
如图所示，接收透镜545被安装到收集器547(例如，抛物面聚光器)或者是收集器547的一部分，该收集器547收集光并且将光提供给光电二极管580或其他光学接收器。衬底530可以受到机加工而以与用于激光器570和发送透镜545的袋体类似的方式在前方和后方上具有袋体。光电二极管580从光信号产生电信号。电信号可以被其他电子器件调整并经由针脚517a提供给电路板。
收集器547在接收透镜545处具有大开口并且在衬底530处具有小开口。收集器547可以例如由塑料模制。光被通过小开口传递到光电二极管580的有源区域，这可以允许光电二极管580更加小，从而减小了其电容。因此，在更大直径处收集光并且在更小直径处传递光。相比于接收透镜545与光电二极管580尺寸相同的情况，这种光的收集可以允许更多光被提供给光电二极管580。
在一个方面，因为接收透镜545相对大，所以接收透镜545与相应的连接器的光学装置(例如，光纤、透镜或光纤/透镜组合)之间的对准不太关键。例如，在光离开相应的连接器的光学装置时，光扩散出去并且可能错过透镜。但是由于收集器547可以被制造得更宽(例如，比光学装置更宽)，所以失配(misalignment)可以不使得大量的光损失。以此方式，可以在仍然提供有效的连接器同时，允许一些失配。
光电二极管580的电容可以随着光电二极管580的有源区域变得更大而增加。具有与接收透镜545尺寸相同的有源面积的光电二极管将会具有大的电容。高的电容在高的数据速率下引起问题。因此，对于高的数据速率，这种大的光电二极管将会是有问题的。在一个实施例中，光电二极管580具有0.6pf以下的电容。
因此，收集器547可以允许使用更小的光电二极管，使得可以实现更高的数据速率，同时仍然允许相对大的对准公差。在一个实施例中，对准公差可以是150微米。例如，在离轴的对准中，改变150微米将不会导致用于光信号的发送的操作减弱。
与对于对准提供更大的公差一起，收集器547可以允许具有更大光纤的线缆。例如，与更小的标准相对比(例如，50-80微米)，在连接线缆中的光纤可以具有相对大的直径(例如，约200到500微米)。这种更小的直径可以对于划痕和碎屑(诸如灰尘、头发或绒线)是更不敏感的。收集器547可以专门对于特定尺寸的光纤设计。收集器547的形状可以取决于大开口的尺寸(例如，宽度和形状)、小开口的尺寸(可以对应于光电二极管580的尺寸)和所使用的光的波长。
为了提供光学接口的精细对准，接收透镜545和/或发送透镜545可以包括对准元件548。对准元件548可以是倾斜的(angled)，以使得相应的连接器的光纤(或者光纤上的透镜)的前边缘可以朝向接收透镜545的中央移动。其他对准特征(诸如插头的形状(见图2))可以帮助提供初始对准以使得光纤(例如，无源光学组件264)的前端接近接收透镜545。因此，对准元件548可以提供光学接口的横向对准。
为了确保相应的光纤和其他光学元件与对准元件548相接触，相应的连接器(例如，阳性插头连接器260)可以具有将光学元件向前推以与对准元件548相接触的弹性件(例如，盘簧)。透镜装置可以具有与对准元件548相接合的、倾斜的对准元件。弹性件和对准元件658的组合可以将光纤与接收透镜545之间的间隙控制到公差以内。
在一个实施例中，接收透镜545可以具有圆化的形状，以从光纤朝向透镜提供一些光聚焦，使得光不会漏出。在另一个实施例中，接收透镜545和收集器547可以是一个部件(例如，一体的玻璃件)。在另一个实施例中，接收透镜545可以是与收集器547分离的部件。例如，接收透镜545可以由蓝宝石、玻璃、透明陶瓷或较硬的材料制成，以防止划痕，而收集器547可以由塑料制成。在另一个方面，可以将涂层涂布到接收透镜545上。接收透镜545可以接近连接器的末端，以允许容易的替换。
图6A是根据本发明的实施例的能够发送电信号和光信号的阴性连接器600的透视图。图6B是根据本发明的实施例的能够发送电信号和光信号的阴性连接器600的前视图。阴性连接器600可以是完工的连接器，其可以被放置在电子装置、对接站或其它装置中。
在一个实施例中，阴性连接器600具有绝缘体芯610。通过对于引线框组件实施覆盖模制(overmold)，可以产生绝缘体芯610(例如，如不带支架310的图3所示)。例如，塑料壳体可以被模制在针脚617、具有有源光学组件的衬底以及与衬底相接触的针脚上。绝缘体芯610可以在衬底的前方覆盖电子器件(例如，电组件455和458)，并且在保持透镜640的前方暴露的同时覆盖透镜640的一部分。
在结合到装置中之前，针脚617和为衬底的有源光学组件提供服务的针脚可以向后暴露到阴性连接器600中。壳体650可以被布置在绝缘体芯610周围，或者至少被布置在绝缘体芯610的前部。壳体650可以由金属制成，以屏蔽针脚617使其不受到电磁干扰。在一个实施例中，阴性连接器600的前边缘可以是绝缘体芯610的前边缘，其可以与壳体650的前边缘重合。
在一个实施例中，在绝缘体芯610被覆盖模制之后，可以增加透镜640。例如，绝缘体芯640可以被钻孔，以形成将透镜640布置在其中的孔。在一个方面，衬底可能在适当的位置已经具有孔，并且因此只需要对覆盖模制部分进行钻孔。在另一个实施例中，绝缘体芯610可以形成有具有用于透镜配装的空间。因为透镜640可以在连接器的前方具有前表面，所以透镜640可以容易被清洁，以确保持续的工作。
阴性连接器600可以具有开口605的对准特征，其该开口605用于阳性插头连接器的插件部分(例如，插件部分274)。通过透镜640的对准元件(例如，对准元件548)，可以提供光学接口的精细对准。因此，阴性连接器600的对准特征可以足以提供光学接口的适当对准。在一些实施例中，壳体650的高度和宽度与纯电子的连接器相一致。
III.阴性混合连接器的制造
图7是根据本发明的实施例的用于制造阴性连接器的方法700的流程图。方法700可以被用来产生如图3-6所示的各种中途组件和连接器。
在框710中，形成具有针脚的引线框。引线框可以由导电材料的单个部件制成。例如，导电材料的带可以被压印成具有支架部件(例如，支架310)和多个针脚(例如，针脚315和317)的形状。多个针脚可以包括第一电学组的针脚(例如，315)和第二光学组的针脚(例如，317)。可以为不同类型的电信号指定不同的组(例如，一个组可以用于通过光学接口传播的电信号)。针脚可以具有不同的长度和形状。
多个针脚可以在与支架部件相同的平面中从支架部件延伸。在一个方面，在某些针脚之间存在空隙。例如，该空隙可以与针脚417a或417b与针脚417c之间的间隙相同。在一个实施例中，光学针脚中的一个或多个可以在它们的末端具有板，例如，接地板460。接地板可以在针脚417被压印(stamp)时产生。
在框720中，针脚被弯折。在一个方面，针脚被弯折以允许在它们被从承载件切下之后连接到电路板，并且允许执行额外的步骤。不同的针脚组可以被弯折为不同的形状。例如，为了之后安装到衬底(例如，衬底430)，电学针脚可以更长并且在前端向下弯折，而光学支脚可以被向上弯折。此外，一组中的不同针脚可以被不同地弯折。例如，用于承载接地的针脚被与用于承载数据信号的针脚不同地弯折。
在框730中，衬底(例如，衬底430)被安装到光学组的针脚。衬底可以具有至少一个有源光学组件，用于接收光信号和/或将光信号发送到相应的连接器。光学组的针脚的至少一部分被可通信地连接到至少一个有源光学组件，并且被构造为承载与光信号相对应的电信号。
在一个实施例中，衬底已经预先受到机加工，以在前侧和后侧具有用于容纳有源光学组件和用于容纳发送透镜和接收透镜设备(其可以包括光收集器)的袋体。孔可以形成在前端和后端上的相应的一对袋体之间，以使得光能够穿过。
在框740中，绝缘体芯(例如，绝缘体芯610)被模制到针脚上。在一个方面，绝缘体芯可以仅被模制在每个针脚的一部分上(例如，前部)。绝缘体芯也可以形成在衬底上。在一个实施例中，绝缘体芯对电学针脚覆盖到它们的尖端并且基本超过它们的尖端。电学组的针脚可以朝向连接器的前方延伸超过光学组的针脚，以与相应连接器的电触点相配合。
在框750中，透镜可以被插入绝缘体芯中。在一个实施例中，绝缘体芯可以被钻孔以形成用于透镜的孔。可以在袋体已经形成在衬底中的位置将孔钻出来。在另一个实施例中，绝缘体芯可以被模制有在适当位置的孔。在另一个实施例中，在绝缘体芯模制之前，可以将透镜安装到衬底。
在框760中，针脚的后端已经被切掉。之后针脚的后端可以被电连接(例如，焊接)到电路板。
在框770中，壳体被布置在绝缘体芯周围。壳体(例如，壳体650)可以被布置在全部绝缘体芯周围或者绝缘体芯的一部分(例如，前部)周围。壳体可以提供用于电磁干扰的屏蔽，并且它也可以作为用于插入到阴性连接器中的开口中的阳性插头的对准特征。
IV.使用收集器的适配器
图8示出了根据本发明的实施例的用于将来自大宽度光纤的光学数据信号转换到更小宽度光纤的适配器800。如上所述，由本发明的实施例构成的连接器可以从具有相对大的光纤的光缆接收光信号。然而，可以期望提供对于使用具有相对小宽度的光纤的接口的连接。在一个方面，收集器810(例如，收集器547)可以在适配器800中提供这种转换。如这里所使用的，光学数据信号在光脉冲中承载数据的比特(bit)。
光缆850可以具有第一连接器(没有明确地示出)，该第一连接器与具有光学或电-光连接器820的电子装置810相连接，例如，图1-6中描述的连接器接口。例如，第一连接器可以是图2的阳性插头连接器260。光缆850可以使用具有相对大的直径的光缆855(其可以包括多芯光纤)来承载光信号。在一个实施例中，光缆850可以对应于图1的线缆150。
在一个实施例中，如果电子装置(例如，装置110)需要连接到具有使用更小光纤的接口的另一个电子装置880，适配器850可以提供光信号的、从大直径光纤到小直径光纤的转换。适配器800可以具有利用具有大宽度的第一光纤858接收光学数据信号的一端。收集器810(例如，抛物面聚光器)可以在大宽度处收集光并且将光提供给小宽度光纤820。在另一个实施例中，收集器810可以直接从光纤855接收光，并且因此适配器800将不会具有光纤858。
适配器800之后可以使用小光纤820将光信号提供给接收装置880的连接器830。因为连接器830在其接口处需要更小的光纤，所以使用适配器800。通常，相比于这里提到的其他连接器，连接器830将会具有更小的对准公差。
在另一个实施例中，线缆850可以包括将连接器的宽度减小到更小的光纤的适配器800。在该实施例中，线缆850将会包括与光纤855连接的收集器810，从而使得线缆850进入适配器。线缆850也可以包括更小宽度的光纤820，其之后可以与连接器830连接。如果这种光缆850仅将光信号传递到连接器830这种类型的连接器(或其他唯光学连接器)，之后光缆850可以不具有电触点或电线。
在另一个实施例中，适配器800(或被构造为适配器的线缆850)可以在相反的方向上具有收集器。一个收集器可以被用来向另一个电子装置880发送，并且另一个收集器可以被用于来自于另一个电子装置880的发送。
V.具有光学元件的对接站
图9A示出根据本发明的实施例的具有对接站960和电子装置952的系统，其中对接站至少具有一个有源光学组件并且电子装置具有至少一个有源光学组件。图9B是根据本发明的实施例的电子装置952和对接站960的截面侧视图。在一个实施例中，电子装置952和对接站960具有包括收集器的连接器，该收集器允许更高的对准公差。因此，只使用能够在不具有结构连接的状态下提供光学通信的粗对准特征。在一个方面，这种连接不使用电触点。
对接站950可以允许电子装置952或其他电子装置与其他媒体装置(未示出)通信。如图所示，对接站950包括壳体954，其在内部包围了各种电子和结构组件并且限定了对接站950的形状和外形。壳体954的形状可以广泛地变化。例如，其可以是矩形、圆形、三角形、立方体等。在图示实施例中，壳体954具有矩形形状。壳体954可以由一个或多个壳体组件形成。例如，如图所示，壳体954可以由上构件956和基础构件958构成。构件956和958连接的方式可以广泛地变化(例如，螺纹固定、螺栓固定、搭扣固定、闩锁固定等)。
在壳体954的顶面960内，设置了用于实体地接收电子装置952的底部部分964的媒体舱开口962。如图所示，媒体舱开口962具有与电子装置952的形状一致的形状，即，电子装置952的底部964可以被插入到媒体舱开口962内。开口962的深度可以通常被构造为保持电子装置952的接口暴露给用户。开口962可以是垂直的或倾斜的。如图9B所示，开口962是倾斜的，使得电子装置952在对接站950内搁置在倾斜位置。如应当理解的，倾斜的电子装置952更易于使用(例如，更经济)。这种倾斜可以广泛地变化。例如，其可以是约5到约25度(并且更具体地是约15度)的倾斜电子装置952。
在开口962的地面下方，提供了用于与放置在电子装置952的底面上的相应的光学连接器相配合的第一光学连接器966。通过示例的方式，第一光学连接器966可以包括如图4、图5A和图5B所示的透镜和收集器968。然而，在一个实施例中，不存在电触点。
一个或多个有源光学组件969可以与收集器的小开口光学地连接，例如，光电二极管可以在收集器968的小开口处接收光。来自光电二极管的电信号可以被调整或者直接被发送到电路板970。如可以理解的，开口962的侧面可以作为用于将连接器放置在正确位置的对准元件。因为对准不是那么敏感，所以除了舱开口的侧面之外的其他的一般对准特征也可以作为对准特征。
电子装置952的相应光学耦合可以具有与第一光学连接器966的收集器968的大开口具有类似尺寸的发送透镜。因此，因为连接器具有相似并且相对大的尺寸，所以连接器之间的对准不是那么关键。连接器不需要为了传送光信号而被完美地对准。因此，如图2描述的插件部分所提供的那样的结构连接是不需要的。注意，因为这两个连接器中的有源光学组件可以被保持的较小，所以可以实现高的数据速率。
因此，开口962的底面可以是平坦的。此外，开口962的底面可以由对于可见光不透明但是使得在用于在电子装置952和对接站950之间传播光信号的波长中的光透过的材料制成。因此，对接站950可以传播数据而不需要与电子装置952实体连接。实际上，对接站950可以看起来好像是根本不存在连接器。
在一个实施例中，对接站960也可以包括感应充电机构。例如，垂直壁可以从表面960延伸，以接合到电子装置952的后侧。垂直壁可以具有给也具有感应线圈的电子装置952充电的感应线圈。
V.具有用于光学元件的弹性件的阳性插头
如上所述，具有光学元件的连接器的实施例可以具有将光学元件朝向相应的连接器的光学元件推动的弹性件。这种移动可以提供相应的光学元件的对准，并且可以提供光学元件之间更小的距离，这可以减小信号损失和干扰。相比于在其它实施例中可能发生的具有固定的光纤和套圈的情况来说，阳性插头连接器和/或阴性插座连接器的配合光学元件(例如透镜或光纤)中的一个或多个可以具有弹性机构。
图10是根据本发明的实施例的、与相应的阴性插座连接器1050相配合的阳性连接器1000的截面图，该阳性连接器具有用于光学元件的弹性机构。阳性插头连接器1000可以包括壳体1020、连接器壳体1030和具有套管1007的光纤1005，套管1007可以提供保护并且可以是反射性的。在具有阴性连接器1050的接口附近，光纤1005可以具有围绕光纤1005的套圈1010。在一个实施例中，套圈1010是金属材料。
在各种实施例中，套圈1010可以向光纤1005提供强度并且可以提供对准。在一个实施例中，套圈1010具有帮助提供对准的对准元件1012(例如，倒角(chamfer))。在另一个实施例中，弹性件1017与光纤1005一起将套圈1010朝向阴性连接器1050推动。向前的力可以使得套圈1010与阴性连接器1050的对准元件1062(例如，图5的对准元件548)接合。对准元件1062(例如，倒角)可以使得光纤1005向上或向下移动以使得光纤1005与透镜1060更加对准(或者其他光学元件)。
阳性连接器1000的套圈和光纤的组合可以具有至少在上下方向上移动的自由度(如图所示)。举例来说，空间可以存在于套圈1010与壳体1030之间。这种移动自由度与来自对准元件的接合力可以提供光纤1005和透镜1060的相对移动，以使得它们对准。
如可以看到的，光纤1010可以与透镜1060的中心对准。光纤1010也可以与收集器1065和有源光学组件1075对准。通过更好地对准，更多的来自光纤1005的光可以到达有源光学组件1075，从而提供更强的信号。在一个实施例中，对准元件1012/1062可以确保光纤的X/Y对准在±0.07mm，其中X/Y是垂直的并且是进/出纸面的方向，如图所示。
在一些实施例中，透镜1060的表面仅略微地在壳体表面1070下方。这两个表面之间的距离1080较小(例如，15mm)可以有助于防止碎屑积累并且可以允许清洁透镜1060。距离1080较小也可以有助于在两个连接器的光学表面之间提供小的空隙。
在其它实施例中，对准元件1012/1062可以保持透镜(例如，发送或接收透镜)与光纤1005之间的间隙，以防止或减小磨损。上、下对准元件1062之间的距离的宽度可以比套圈1010的宽度更小以提供间隙1080。弹性件1017可以保持套圈1010倚靠对准元件1062安装，这可以保持最大0.15mm的末端间隙。在一个实施例中，为了减小磨损，透镜1060可以由硬材料制造，诸如硬化玻璃(例如，硅铝酸盐玻璃)、蓝宝石、透明陶瓷、尖晶石(例如，氧化镁铝)以及氮氧化铝(例如，ALONTM)，它们可以在所发送的光的波长下是透明的。对于耐久的透镜，使得两个光学元件实际上接触是可以接受的(甚至是令人期望的)，从而提供从一个连接起到另一个连接器的更好的光发送。在完美的条件下，透镜可能使得发送的全部的光减小，但是透镜可以提供耐久性(例如，更少的磨损)，使得可以发送的全部的光没有在一段时间之后例如由于磨损而严重减小。
VI.在阴性连接器上的凸出(proud)透镜
在一些实施例中，可能期望使得阴性连接器的光学元件凸出，以与阴性连接器的光学元件接合。这种突出的构造可以提供更低价的制造，并且允许在阴性连接器上的光学元件与壳体表面齐平或者凹陷。使得阳性插头连接器的光学元件的前边缘与壳体表面齐平或凹陷可以提供更耐久的阳性插头连接器。因为阳性插头连接器可以被用于通常被堆到抽屉或具有其他物体的空间中或者其他困难使用情况的许多装置，可以期望阳性插头连接器的光学元件不会如图10所示的突出。这种用于阴性连接器的突出构造也可以提供在连接器的光学元件的两个表面之间的接触，这可以提供更好的光传输。
图11A是根据本发明的实施例的光学元件的截面图，该光学元件其具有相对于连接器的外(外侧)表面的凸出表面。连接器1110被示出为具有外表面1105。在示出的实施例中，连接器1110包括透镜1115、光学透明的粘合剂1120、收集器1125、光纤1130和有源光学组件1140。在各种其它实施例中，光纤可以被省略，以使得收集器1125将光直接发送到有源光学组件1140；收集器1125和透镜1115可以是一体部件(因此无需粘合剂)；并且透镜1115可以由诸如蓝宝石的硬材料制成。
在一个实施例中，光学透明的粘合剂可以是液体。在一个实施例中，粘合剂是压敏粘合剂。在另一个实施例中，收集器1125的前表面可以是不平坦的(例如是凹陷的)并且液态粘合剂可以流动以填充连接器的不平坦表面。相应的阳性插头连接器也可以具有蓝宝石透镜，其可以被安装到具有光学透明的粘合剂的光纤。在另一个实施例中，在收集器1125与透镜1115之间不存在空气隙。
图11b是根据本发明的实施例的光学元件的表面以及外表面的放大图。透镜1115具有从外表面1105突出(凸出)的表面。在一个实施例中，透镜1115的表面的边缘是倾斜的，以例如提供对准元件(诸如倒角)。可以以与图10中相似的方式使用该对准元件，然而是在使用具有用于接收透镜1115的凸起表面的凹陷部的阳性插头连接器的状态下。在一个实施例中，连接器1110也可以具有弹性机构以将透镜1115移动得更加靠近阳性连接器的相应的光学元件的表面。
在一个实施例中，透镜1115和阳性插头连接器的相应的光学元件(例如，另一个透镜)都从各自的外表面突出。在另一个实施例中，相比于突出的情况来说，表面中的两者或一者是齐平的。从表面突出可以提供更容易地接近透镜，以移除灰尘。在另一个实施例中，透镜1115(以及这里提到的其他透镜)可以是被圆化，其可以使得透镜上的碎屑可以最终落到边缘上。透镜和收集器可以是单个整体部件，其可以由蓝宝石或其他合适的硬的并且光学透明的材料制成。如图所示，透镜1115可以直径约为1.5mm到2mm，并具有约0.5mm的厚度。
VII.具有小的插头的阳性混合连接器
在具有连接器(其具有电接口和光学接口)的一些实施例中，可以期望在仍然提供足够数量的触点的同时，使得用于电接口的插头更小。使得插头更小可以减小阴性连接器的尺寸，从而允许电子装置更小或者腾空电子装置中的用于额外的电路的空间。
作为示例，阳性插头连接器260的尺寸可以减小。图2A的阳性插头连接器260具有安装在舌部(电子触点22存在于该舌部中)周围的插头274。在一个实施例中，通过移除插头的上表面而使得触点在一侧上暴露，可以将插件部分274制造得更小。侧壁可以仍然提供对准特征，使得插入部分不会被不正确地插入。在上表面被移除的状态下，电子触点222可以被放置在开口205的底面上，而不是被放置在插入开口205中央的舌部上。因此，插座连接器220可以更小。
然而，即使通过这种改变，仍然可能期望具有更小的插件。插件部分274的侧壁也可以被移除，从而使得触点在插件的最外侧的表面上。这种实施例将会导致用户以不正确的方位插入插件，这可以通过其他对准装置(诸如槽和键)改善。即使触点在外表面上，插件仍可以具有大的宽度，以在一行中(如图所示水平地)容纳所有的触点。为了在仍然限制尺寸的同时提供足够的触点，一些实施例可以在一个以上的表面上具有插件和/或具有根据插件深度的触点。
关于一个实施例，触点可以在插件的顶面和底面上。例如，四个触点可以在顶部并且四个另外的触点可以在底部。因此，可以利用等量的宽度来获得八个触点。在一个方面，相应的插座也可以在开口205的顶内表面和底内表面具有相配的触点，从而可以使得插座连接器220具有更大的高度。但是，包括宽度和高度在内的整体尺寸可以更小。以此方式，更多触点可以被安装到更小的空间中。然而，这种实施例可能仍不能在期望的空间内提供期望数目的触点。
因此，一个实施例在不同的深度处具有不同触点。例如，插件可以在插件的前(远)端附近具有第一触点，并且在与第一触点相同的水平位置但是在第一触点后方处具有第二触点。相应的插座连接器将会在开口内的不同深度处具有相应的触点。以此方式，许多触点可以被安装到小插件上。上文中引用的临时申请含有可以被用于本发明的实施例的各种插件。
图12A是根据本发明的实施例的具有中央连接器的混合阳性插头连接器1200的俯视图。连接器1200具有插件1210，其在上表面上具有两个触点1215并且在插件1210的侧面上具有一个或多个触点1217。触点1217可以是从一侧延伸经过插件1210的前端而到达另一侧的环。在一个实施例中，触点1217是接地触点并且触点1215可以包括功率触点或者是用于数据信号的触点。在一个实施例中，插件1210在上下方向对称。例如，底面可以在与触点1215相同的位置中具有两个触点。其他实施例可以在顶面和/或底面具有两个以上的触点(例如，4或6个)。另一个实施例可以在插件1210的前面上具有触点。
在图示实施例中，光链路1219被示出在插件1210的每一侧。在一个实施方式中，一个光链路是发送链路并且另一个是接收链路。内部线缆1215可以是用于将电信号发送到触点1210的电触点或者发送来自插件1210的电触点的电信号的电缆。在一个实施例中，内部线缆1208是用于将光信号发送到光链路1219或者发送来自光链路1219的光信号的光纤。
图12B示出了根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器1200的侧视图。凹陷部1220(例如槽)在侧边缘上。凹陷部1220可以被用来使用相应的阴性连接器中的保持机构(例如利用悬臂弹簧或掣子(detent))将连接器1200固定到相应的插座连接器。因为触点1215的顶面比边缘表面更大，所以它可以被认为是主表面。因此，插件1210在相对小的空间中具有五个触点。
图12C示出了根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器1200的前视图。在一个实施例中，光链路1219的光学元件1230可以提供光信号的发送和/或接收。光学元件1230可以对应于如这里所述的透镜、有源光学元件、收集器和/或光纤。
图12D是根据本发明的实施例的混合阳性插头连接器1200的分解图。在所示实施例中，光信号可以无源地通过光纤1208发送，其与透镜1232光学地连接。光纤1208可以由套圈1234覆盖。光信号之后可以被从透镜1232发送到阴性连接器的相应的光学元件。在一个实施例中，透镜1232可以是蓝宝石透镜。在另一个实施例中，套圈1234可以是固定光纤套圈，如可以是下文中提到的其他套圈。
图13是根据本发明的实施例的具有有源光学组件的混合阳性插头连接器1300的立体图。阳性插头1300是无源的，内部光纤1308将光信号发送到光链路1319，以发送到相应的阴性连接器。套圈1334可以在末端覆盖光纤1308。如这里所描述的，光学元件1330可以具有各种形状、材料、外形和功能。触点1315可以位于焊盘1316的顶部。内部线缆1305可以承载用于触点1315和其他触点的功率、接地和/或数据信号。
图14示出了根据本发明的实施例的无源阳性插头连接器1400的透视图。在一个实施例中，插头连接器1400具有与插头连接器1200相同的连接器插件1410。但是，插头连接器1400的光学方面可以与无源插头连接器1200不同。例如，插头连接器1400可以将电信号转换为光信号，并且反之亦然，使得只通过线缆1470承载电信号。例如，透镜1432可以接收光信号，该光信号可以由抛物面聚光器1455(或其他收集器)收集并且被发送到有源光学组件1460，以转换为电信号。
图15示出了根据本发明的实施例的有源阳性插头连接器1500的分解图。在图示实施例中，电路板1590被连接到光学模块1560和1565。来自线缆1570内的电线(未示出)的电信号可以被附加到电路板1590，并且发送到光学模块1565，以转换为光信号。光学模块1560可以接收光信号并且将光信号转换为经由电路板1590发送到电线的电信号。
VIII.用于接收小插件的阴性混合连接器
图16是根据本发明的实施例的阴性混合连接器1600的透视图。阴性连接器1600具有如这里所描述的透镜1623、收集器1655和有源光学组件1660。开口1605可以接收插件，例如，阳性连接器1200的插件1210。开口1605的顶面和底面上的触点1622可以提供与阳性连接器1200的触点1215的电连接。开口1605的侧面上的触点1627可以与插件1210的边缘上的触点1217电接触。在一个实施例中，触点1627与触点1217中的凹陷部1220相接合，从而提供保持机构和电连接。触点1627可以是悬臂弹簧或掣子的一部分。在另一个实施例中，凹陷部1220与从触点1627分离的保持机构相接合。
图17A是根据本发明的实施例的阴性混合连接器1700的前视图。开口1705可以接收相应的阳性连接器(例如，连接器1200或1400)的插件。开口1705具有顶内表面1780、底内表面1782和两个侧内表面1784。在一个实施例中，在顶内表面和底内表面上的四个触点1722可以从插件接收电信号。在一个实施例中，存在一个功率触点、一个标识触点和可以提供差分信号的两个数据触点。两个触点1727可以从插件上的侧触点接收两个信号或者相同的信号。在一个实施例中，触点1727都接收接地信号。
在各种实施例中，触点1722可以接收功率、数据或者标识信号，或者它们的任何组合。标识信号可以被用于确定装置(阳性插头连接器是该装置的一部分)的类型，并且因此确定要发送哪种类型的数据信号(例如，音频、视频等)。也可以基于电子装置(在阴性连接器是该装置的一部分)的处理器上运行的程序，来确定要被发送的信号的类型。阴性连接器1700也具有用于从相应的阳性连接器接收光信号的两个透镜1732。
图17B是根据本发明的实施例的阴性混合连接器1700的俯视图。图17B示出了不同组的针脚1722a、1772a和1770。在一个实施例中，针脚1722a是触点1722的尾端，并且因此触点1722可以被认为是针脚1722a的前端。在另一个实施例中，针脚1722a是触点1727的尾端，并且因此触点1722可以被认为是针脚1727a的前端。针脚中的任何针脚都可以被电连接(例如，焊接)到电路板。在一个实施例中，针脚1722a可以将功率和/或数据提供给电路板，并且针脚1727a可以提供接地。在另一个实施例中，针脚1770可以将功率、接地和其他信号提供给有源光学组件，诸如1660。针脚1770也可以提供从光转换为电的数据信号，或者反之亦然。
图17C是根据本发明的实施例的阴性混合连接器1700的侧视图。如图所示，针脚1772在连接器1700的末端，并且被拉平以连接到电路板。针脚1722a被示出为来自连接器内的、在开口1705的顶部和底部处的两个位置。
作为示例，假设数据信号被发送到顶内表面1780上的两个触点1722上，或者顶内表面1780上的一个触点和底内表面1722上的一个触点上。在一个实施方式中，信号可以是差分信号。在另一个实施方式中，信号可以仅被发送到一个触点上。在一个实施例中，各种信号可以在不同的时间通过这些数据触点发送。可以利用连接器中的电路或者在电子装置的电路上实现复用/解复用。该电路可以在一个时间点处发送某些信号并且之后在不同的时间点处发送其他信号。因此，可以不使某些触点专用于特定类型的信号(例如，音频或视频)，而使一个触点或一对触点能够发送任何类型的信号。
在一个实施例中，阳性插头连接器和阴性插头连接器可以将许多信号复用到一个数据路径(一个或一对数据触点之间的连接)上。在另一个实施例中，阳性插头连接器和阴性插头连接器都可以从一个数据路径将许多信号解复用到许多路径。例如，在阴性连接器上，两个触点1722可以接收经复用的数据信号，并且连接器中的电路可以将进入的信号分离(例如，将1个信号解复用为N个信号)，并且将经解复用的信号提供到连接器后侧处的针脚。但是，这可以使得连接器仍然较大。因此，解复用可以发生在与针脚1722a连接的电路板上。例如利用有源光学组件作为其一部分的衬底上的电路或者通过电路板上的电路，光信号也可以按照类似的方式复用。
阳性插头连接器也可以在来自阴性连接器的信号上执行解复用。在一个实施例中，经复用的N个信号可以比提供到阳性插头连接器作为其一部分的线缆中的N个或2N个电线上。例如，显示端口信号的多个通道可以沿着单个电的或光学的数据路径发送。复用/解复用可以在连接器的电路之间同步。作为示例，这种同步可以根据协议(其规定了信号的具体时机，包括具体顺序)或根据控制信号(其指定了在控制信号之后跟随着什么数据信号)而发生。
在一个实施例中，用于一个有源光学组件的针脚1770和1772的子组件可以被制作为单个部件。之后可以利用覆盖模制将用于有源光学组件的两个部件组装到一起。电触点之后可以被增加(例如，按压)到覆盖模制的绝缘体芯中。在另一个实施例中，针脚1722、1770和1772中的每一者最初可以是一个引线框(例如，安装到支架)以控制间距。壳体1790(绝缘体芯)可以同时覆盖模制在所有针脚上。
图18示出了根据本发明的实施例的阴性插座连接器的分解图。触点/针脚1822被示出在壳体1890的开口1805的顶内表面和底内表面上。触点/针脚1827被示出在开口1805的侧内表面上。在一个实施例中，触点1827可以是保持机构的一部分，并且可以在触点/针脚的尾端处向针脚1827a提供接地或其它信号。在另一个实施例中，针脚1870与有源光学组件1860和任何的收集器/透镜组合1855电连接。
图19A和图19B示出了示出了根据本发明的实施例的阴性插座连接器的各个视图。如图所示，针脚1927位于与针脚1922和针脚1970中的至少一部分不同的平面中。在一个实施例中，不同平面中的针脚可以被安装到相同电路板的不同侧。
在图20A-图20D中可以找到用于混合阳性插头连接器的连接器插件的其他示例。图20A是用于混合阳性插头连接器50的连接器插件的简化立体图，而图20B-图20D分别是根据本发明的一个实施例的简化仰视图、前视图和侧平面图。如上所述，任何数量的触点可以在顶面和底面上，这些实施例在顶部上示出了六个并在底部上示出了六个。
如图所示，连接器50包括从外壳体54延伸出来并在注射模制操作中形成的凸片52，该凸片52是由电介质材料(诸如热塑性聚合物)制成。凸片52具有前主表面56a和后主表面56b，该前主表面56a上定位有六个触点58(1)和58(6)，并且后主表面56b上定位有额外的六个触点58(7)和58(12)。在一个实施例中，在前侧与后侧上每个触点的之间以及在触点和180度对称的连接器的边缘之间的间距一致，使得插头连接器50可以以如下所述的两个方位的任意一者插入相应的插座连接器中。
在一个方面中，凸片52的大部分可以是接地环55的一部分，接地环55从连接器的远端朝向外侧壳体延伸并且沿着凸片52的外围部分围绕触点58(1)-58(12)。接地环55可以由任何适合的金属或其他导电性材料制成，并且在一个实施例中是镀有铜和镍的不锈钢。两个缺口或袋体60a和60b可以形成在接地环55中并且位于其远端附近的凸片的相反侧56c和56d上。在操作过程中，凸片52可以被插入插座连接器，直到袋体60a和60d与保持机构(诸如悬臂弹簧或掣子)可操作地接合。保持机构被安装到袋体108中并且提供将连接器50固定到匹配插座连接器的保持力。为了将连接器分离，可以沿着使接合的连接器彼此远离的方向施加比保持力更大的力。在其它实施例中，可以使用其他保持机构，诸如机械的或磁性的闩锁或正交插入机构。
如图20A-图20D所示，触点58(1)-58(12)是沿着凸片52的外表面定位的外部触点，并且连接器50不包括暴露的腔(该腔中可能收集颗粒和碎屑)。为了改善坚固性和可靠性，连接器50可以被完全地密封并且不包括移动部件。此外，相比于上文中描述的通常可以得到的TRS和TRRS连接器，连接器50具有显著地减小的插入深度和插入宽度。在一个具体实施例中，连接器50的凸片52具有4.0mm的宽度X；1.5mm的厚度Y；以及5.0mm的插入深度Z。可以理解连接器50的尺寸以及触点的个数在不同实施例中可以不同。
在连接器50与插座连接器适当地配合时，每个触点58(1)-58(12)与插座连接器中的相应的触点电接触。在一个实施例中，凸片52具有180度对称的、双方位的设计，这使得连接器能够以表面56a面向上的第一方位和表面56b面相上的第二方位插入到连接器插座。因此，连接器50可以被称作方位不定(orientation agnostic)的。在一个实施例中，在连接器的顶侧上的触点顺序从左到右可以如下所述：首先的两个触点被指定为用于一对差分数据信号，第三触点被指定为用于功率触点，第四触点被指定为用于音频触点，并且第五和第六触点被指定为用于另一对差分数据信号。类似地，在连接器的底侧上的触点顺序从左到右可以如下所述：首先的两个触点被指定为用于一对差分数据信号，第三触点被指定为用于音频触点，第四触点被指定为用于功率触点，并且第五和第六触点被指定为用于另一对差分数据信号。
某些实施例的具体细节可以以任何合适的方式结合或者从这里示出并描述的这些改变，而不超出本发明的实施例的精神和范围。
已经为了示意和描述的目的给出了本发明的示例性实施例的上述描述。并不意味着是穷尽的或者将本发明限制到这里描述的精确形式，并且按照上述教导可以进行各种修改和变化。选择和描述了实施例，以最好地解释本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够最好地实施各种实施例中的发明并具有适合于所想到的具体使用的各种修改。
相关申请的交叉引用
本申请要求以下美国临时专利申请的优先权并且是与它们对应的非临时申请，通过引用将其全部结合在这里：由Jason Sloey于2010年6月1日递交的No.61/350,430，题为“Hybrid Optical Connector”(代理人案卷号20750P-013700US)；由Sloey等人于2010年9月1日递交的No.61/379,335，题为“Hybrid Optical Connector”(代理人案卷号20750P-013701US)。
本申请涉及Sloey等人共同递交并且共同所有的非临时专利申请，题为“Optical Connection of Devices”(代理人案卷号90911-805191(P8705US2))，并且涉及以下美国临时专利申请并通过引用将其全部结合在这里：
由Golko等人于2010年5月28日递交的No.61/349,737，题为“External Contact Audio Connector”(代理人案卷号20750P-017600US)；
由Golko等人于2010年6月18日递交的No.61/356,499，题为“External Contact Audio Connector”(代理人案卷号20750P-017601US)；
由Golko等人于2011年1月26日递交的No.61/436,490，题为“External Contact Audio Connector”(代理人案卷号20750P-017602US)；
由Frazier等人于2010年6月9日递交的No.61/353,126，题为“Flexible Connector”(代理人案卷号20750P-017700US)；
由Jol等人于2011年1月26日递交的No.61/436,545，题为“External Contact Connector”(代理人案卷号20750P-021500US)。

Claims (45)

1.一种阴性插座连接器，包括：
绝缘体芯；
嵌入所述绝缘体芯中的多个针脚，其中，所述针脚的尾端在所述阴性插座连接器的后端处位于一行中并且每个针脚含有导电性材料，所述多个针脚包括第一组针脚和第二组针脚，其中，所述第一组针脚的前端被构造为与相应连接器的电触点相配合；以及
至少一个有源光学组件，其用于从所述相应连接器接收光信号和/或将光信号发送到所述相应连接器，其中，所述第二组针脚延伸到衬底，所述衬底被安装到所述至少一个有源光学组件，
其中，所述第二组针脚中的至少一部分针脚与所述至少一个有源光学组件以可通信方式连接并且被构造为承载与所述光信号相对应的电信号。
2.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述绝缘体芯包括开口，所述开口用于接收所述相应连接器的电触点，所述第一组针脚的前端位于所述开口的至少两个内表面上。
3.根据权利要求2所述的连接器，其中，所述开口具有顶内表面、底内表面和两个侧内表面；所述第一组针脚包括至少六个针脚，其中，至少两个针脚位于所述开口的顶内表面上，至少两个针脚位于所述开口的底内表面上，至少一个针脚位于所述开口的每个侧内表面上。
4.根据权利要求3所述的连接器，其中，位于所述开口的每个侧内表面上的针脚被构造为提供接地，所述顶内表面或所述底内表面上的针脚中的至少一个针脚被构造为承载功率，其余的针脚被构造为承载数据信号和标识信号。
5.根据权利要求2所述的连接器，其中，所述开口具有两个侧内表面，并且每个侧内表面包括保持机构，所述保持机构用于与所述相应连接器的插件的侧面接合。
6.根据权利要求5所述的连接器，其中，所述第一组针脚包括位于所述开口的每个侧内表面上的针脚，位于所述侧内表面上的这些针脚通过与所述相应连接器的插件的侧面中的凹槽接合而作为所述保持机构。
7.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述第一组针脚从电路板延伸到所述连接器的前方，所述第二组针脚从所述电路板延伸到安装到所述至少一个有源光学组件的所述衬底。
8.根据权利要求1所述的连接器，还包括：
从所述至少一个有源光学组件延伸到所述连接器前方的透镜装置，其中，所述透镜装置承载去往所述相应连接器的光学装置的光信号或者来自所述相应连接器的光学装置的光信号。
9.根据权利要求8所述的连接器，其中，所述透镜装置包括对准元件，这些对准元件接收所述相应连接器的光学装置并且将该光学装置与所述透镜装置的透镜对准。
10.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述至少一个有源光学组件包括：
激光器装置，其从所述第二组针脚中的第一部分针脚接收电信号并且将所接收的电信号转换为电磁辐射。
11.根据权利要求10所述的连接器，其中，所述激光器装置包括激光器和电组件，其中，所述电组件从所述第二组针脚中的第一部分针脚接收所述电信号并且向所述激光器产生输入信号。
12.根据权利要求10所述的连接器，其中，所述至少一个有源光学组件包括：
光电二极管装置，其接收来自所述相应连接器的电磁辐射并且将所接收到的电磁辐射转换为所述第一组针脚中的第二部分针脚上的电信号。
13.根据权利要求1所述的连接器，其中，所述第二组针脚被安装到所述衬底的背侧，所述至少一个有源光学组件被安装到所述衬底的所述背侧，所述连接器还包括：
与所述至少一个有源光学组件中相应的有源光学组件光学耦合的一个或多个透镜装置，这些透镜装置在所述衬底的前侧，其中，所述衬底在所述至少一个有源光学组件中的每一者与相应的所述透镜装置之间具有一个或多个相应的孔。
14.根据权利要求13所述的连接器，其中，所述第二组针脚中的至少两个针脚在所述至少两个针脚的末端处通过板连接到一起，所述至少两个针脚被构造为承载接地，其中，所述板在所述至少一个有源光学组件上方安装到所述衬底。
15.一种阳性插头连接器，包括：
绝缘体芯，其具有从所述绝缘体芯的基部延伸的插件部分，其中，所述插件部分被构造为配装到相应阴性连接器的插座部分内，所述插件部分具有多个触点位置；以及
至少一个光学装置，其用于从所述相应阴性连接器接收光信号和/或向所述相应阴性连接器发送光信号，
其中，所述至少一个光学装置的前端在与所述插件部分分离的位置处位于所述绝缘体芯的基部上。
16.根据权利要求15所述的阳性插头连接器，其中，所述插件部分的长度从所述基部到所述插件部分的前端，所述至少一个光学装置从所述基部沿着插入方向延伸的程度小于所述插件部分的长度的四分之一。
17.根据权利要求15所述的阳性插头连接器，还包括：
弹性件，其将所述至少一个光学装置向前推动，以与所述相应阴性连接器的透镜装置接合。
18.根据权利要求17所述的阳性插头连接器，其中，所述光学装置具有倾斜的边缘，以与所述相应连接器的所述透镜装置的倾斜的边缘接合。
19.根据权利要求15所述的阳性插头连接器，还包括：
在所述触点位置处嵌入所述绝缘体芯中的多个触点，其中，每个触点含有导电性材料，这些触点被构造为与所述相应阴性连接器的所述插座部分中的电触点配合。
20.根据权利要求19所述的阳性插头连接器，其中，所述触点延伸到所述插件部分的前边缘。
21.根据权利要求19所述的阳性插头连接器，其中，所述触点位于一行中。
22.根据权利要求19所述的阳性插头连接器，其中，所述插件部分具有第一和第二主相反表面、两个侧表面和前表面；所述多个触点中的第一部分触点位于所述第一主相反表面上，所述多个触点中的第二部分触点位于所述插入部分的另一个表面上。
23.根据权利要求22所述的阳性插头连接器，其中，至少两个触点位于所述第一主相反表面上，至少两个触点位于所述第二主相反表面上，至少一个触点位于第一侧表面上，并且至少一个触点位于第二侧表面上。
24.一种与相应连接器连接的连接器，该连接器包括：
光收集器，其具有第一开口和与所述第一开口相反的第二开口，所述第一开口用于接收光学数据信号，其中，所述第二开口小于所述第一开口；以及
有源光学组件，其被构造为从所述第二开口接收所述光学数据信号，并且将所述光学数据信号转换为电信号，其中，所述有源光学组件具有与所述第二开口基本相同的尺寸。
25.根据权利要求24所述的连接器，还包括：
在所述光收集器的第一开口处的透镜。
26.根据权利要求25所述的连接器，其中，所述透镜由蓝宝石制成。
27.根据权利要求25所述的连接器，其中，所述透镜和所述光收集器被形成为一体部件，所述透镜和所述光收集器由玻璃制成。
28.根据权利要求25所述的连接器，还包括：
在所述透镜与所述光收集器之间的、光学透明的粘合剂。
29.根据权利要求25所述的连接器，其中，所述透镜从所述连接器的外表面突出。
30.根据权利要求24所述的连接器，还包括：
接收透镜装置，其与所述光收集器的第一开口光学耦合，并且被构造为从所述相应连接器接收光信号。
31.根据权利要求30所述的连接器，其中，所述接收透镜装置包括对准元件，所述对准元件接收所述相应连接器的光学装置并将该光学装置与所述透镜装置的透镜对准。
32.根据权利要求24所述的连接器，其中，所述有源光学组件是光电二极管。
33.根据权利要求24所述的连接器，其中，所述光收集器是抛物面聚光器。
34.一种适配器，包括：
用于接收光学数据信号的第一连接器接口；
光收集器，其具有第一开口和与所述第一开口相反的第二开口，所述第一开口用于接收所述光学数据信号，其中，所述第二开口小于所述第一开口；
第一光引导件，其在所述第二开口处接收光学数据信号；以及
第二连接器接口，其用于经由第一光引导件将所述光学数据信号发送到相应的连接器接口。
35.根据权利要求34所述的适配器，其中，所述第一连接器接口包括所述光收集器。
36.根据权利要求34所述的适配器，还包括具有比所述第一光引导件更大的直径的第二光引导件，所述第二光引导件与所述光收集器的第一开口光学耦合。
37.根据权利要求36所述的适配器，其中，所述第一连接器接口包括与所述第二光引导件光学耦合的接收透镜。
38.根据权利要求34所述的适配器，其中，所述光收集器是抛物面聚光器。
39.一种对接站，包括：
用于接收电子装置的凹陷部，所述凹陷部具有基本平坦的底面并且具有对准特征；以及
第一光学连接器，其具有处于所述凹陷部的底面下方的接收透镜，所述接收透镜被构造为从所述电子装置的底面上的第二光学连接器接收光信号，其中，所述对准特征被构造为将所述电子装置保持在第一位置，使得在所述第一位置时所述第一光学连接器和所述第二光学连接器彼此相邻。
40.根据权利要求39所述的对接站，其中，所述第一光学连接器包括将所接收的光信号转换为电信号的有源光学组件。
41.根据权利要求40所述的对接站，其中，所述有源光学组件是光电二极管。
42.根据权利要求39所述的对接站，其中，所述底面对于可见光不透明。
43.根据权利要求39所述的对接站，其中，所述对准特征包括所述凹陷部的四个内壁。
44.根据权利要求39所述的对接站，其中，所述第一光学连接器包括光收集器，所述光收集器具有第一开口和与所述第一开口相反的第二开口，所述第一开口用于接收光学数据信号，其中，所述第二开口小于所述第一开口。
45.根据权利要求44所述的对接站，其中，所述光收集器是抛物面聚光器。
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