CN102449516A - 用于光纤的角形连接器 - Google Patents

Abstract

一种用于光纤的角形连接器能够包括主体(10)，该主体具有输入孔(18a)和输出孔(18b)，其中输入中空波导(12a)和输出中空波导(12b)分别从输入孔和输出孔延伸到主体的角(22)。反射表面(24)位于角(22)的顶点，并且取向为基本垂直于该角的平分线。该连接器还包括各配置为将光纤附接到相应的孔的输入连接器结构(32a)以及输出连接器结构(32b)。

Description

用于光纤的角形连接器

背景技术

光纤和光纤带常常用于在计算和通信系统中高速传输数据。这样的任务经常涉及将光纤走线通过受限的空间和卷曲的路径(例如在机箱中)。由于光纤往往无法良好地承受弯曲，因此复杂的走线会出现困难。光纤通常表现出最小弯曲半径，并且强迫弯曲在该半径之下会导致性能下降，例如数据信号衰减。而且，过度的弯曲能够对光纤的材料造成应变并产生缺陷。多模光纤特别容易受到弯曲效应的影响，这会造成模式脱离(stripping)(即在光纤中较高阶模式的损失)。通过有助于使用光纤经由剧烈弯折的路径传输数据的方法，可以进一步扩宽光纤的使用。

附图说明

图1是根据实施例的角形连接器的截面图；

图2是根据另一实施例的角形连接器的透视图；

图3是能够组装以构造图2的角形连接器的三个主体部分的透视图；

图4是根据实施例的多个相结合的角形连接器的截面图；以及

图5是根据另一实施例的多个相结合的角形连接器的透视图。

具体实施方式

本发明的特征和优点根据以下结合通过示例的方式示出本发明特征的附图的详细描述将明显。为简洁起见，具有先前描述功能的附图标记可能会或不会结合随后的示出有附图标记的附图进行描述。

角形连接器能够用于连接光纤，以便改变由该光纤携载的光信号的方向。根据在此公开的实施例，在本领域已知的任何类型的光纤均可以被连接。这些光纤包括单模和多模光纤。具体来说，角形连接可以包括多模光纤。

在有限或复杂的空间布线对于光纤提出的具体挑战在于这样的布线会要求弯曲光纤。多模光纤尤其关注这一情况，因为弯曲多模光纤会导致光纤中较高阶模式的损失。

角形连接器连接可以用于连接单根光纤或者也可以用于诸如带状光缆的多光纤光缆。通过将光纤的端部容纳在诸如套圈的结构中，可以便于光纤到其他组件的处理和连接。这样的结构可以包括将一个或多个光纤固定到位的特征件，例如基于弹簧的紧固件、螺栓紧固件或基于摩擦力的成对连接器。

大多数光纤具有最小弯曲半径，其中“弯曲半径”通常定义为光纤将缠绕或弯曲于其上的鼓轮或心轴的半径。最小弯曲半径会取决于制成光纤自身的材料和将光纤封闭的外部护套。拉动光纤通过半径小于最小弯曲半径的转弯会导致信号的泄漏、信号衰减或者甚至对光纤材料造成物理应变损害。如上所述，当多模光纤以太小半径弯曲时会表现出特定的性能损失。

然而，本实施例实现在将被引导通过急弯和锐角的光纤上传输数据，而不会受到所使用的特定光纤的最小弯曲半径的限制。例如，多模光纤可以用于计算机机箱中的组件之间的通信，并可以走线通过半径小于光纤的最小弯曲半径的转弯。本实施例还实现彼此正交设置的光纤的连接，使得它们沿着其共同光轴光学对准。

在诸如刀片服务器系统的模块化平台中，经常需要在具有有限空间的外形格局中提供良好性能和连接性。例如，会期望在分开的机架中的刀片之间提供连接，并且进一步期望在无需依赖底板连接的情况下实现。使用光纤可有助于这样的连接性。然而，机箱中的空间限制会要求光纤严重弯曲。本实施例的连接器已证实能够用于这样的应用中，即使在小弯曲半径光纤可使用的情况下。例如，角形连接器能够在需要诸如刀片边缘的周围、支架之间以及穿过分区等的位置引导光纤连接。同时，这样的连接器能够通过在比光纤束更加紧凑和稳定的模块之间提供“易拆卸的”连接来加强模块化。

在图1至图4中示出根据一个实施例的连接器。如图1中的截面图所示，用于改变光纤路径中信号方向的连接器可以包括主体10，该主体10包括配置为限定出用于穿过连接器的光信号的角形通路的结构。主体可具有由光通路12穿过的基本上实心的结构，该光通路自身是实质上中空的。在具体实施例中，主体的外部轮廓可以是成角度的并且符合该通路的角度。在另一实施例中，主体的外部轮廓可配置为适应于具有诸如拐角(例如机箱内的拐角)的特定形状的空间。例如，在如图1所示的提供90°转向的角形连接器中，主体的部件14外部的角也可以形成为直角。然而，主体的相对部件16可以表现出与图1所示相同的角，或可选择地，可以填充该角，以使主体相对于该角的内侧具有诸如图2所示的实施例中的特定轮廓。

每个通路12能够经由位于外表面上的孔18通往主体10的外部。通路可从该孔延伸到主体中。更具体地，从输入孔18a延伸的一个这样的通路能够构成输入通路12a，用于携载输入光信号的光纤20a可以连接到该输入通路12a。连接器中从输出孔18b延伸的另一个这样的通路能够构成输出通路12b，携载相同光信号离开连接器的光纤20b可以连接到该输出通路。输出通路可以取向在与输入通路不同的方向。即，输入通路和输出通路可以彼此构成角22，其中该角是连接器提供给光信号的转弯度。为了说明目的，在图1中通过虚线箭头示出光信号的行进方向。然而，应该理解，根据本实施例的连接器可以沿任一方向携载光信号，即，任一个孔和通路既可以是“输入”的，也可以是“输出”的。

根据本实施例的连接器可以构造为提供包括锐角、钝角以及直角的大范围的转角。在具体方面，角可以是从大约50度到大约130度。在更具体的方面，角可以是从大约80度到大约100度。在一个具体实施例中，连接器提供90度转向。通过将连接器串联组合可以提供其它角度。例如，通过连接两个90度连接器可以实现180度的转向。类似地，可以连接两个连接器以实现在多于一个轴中的方向的改变。例如，可以连接两个90度连接器，其中旋转第二连接器以在与由第一连接器占有的平面垂直的平面中引导信号。

连接器的光通路12a-b可以包括一个或多个中空波导，或更具体地是中空金属波导。在具体的实施例中，可以涂覆该波导以有助于光信号的传输和内部反射。在更具体的实施例中，涂层可以是反射金属涂层。光通路可以包括中空的圆柱形波导或具有基本上矩形截面的中空波导。通路的直径可以选择为足以在期望距离上以由于振动或散射引起的最小损失传输光信号。在具体的实施例中，通路的内径从大约100μm到大约200μm。

在上述布置中，输入波导和输出波导被取向为使得它们的取向轴以规定的角度相交。在主体10内，波导可以向角的顶点延伸，而它们自身实际上并不相交于顶点。根据一般实施例，反射表面24可以位于顶点处，其中反射表面通过接收来自输入通路的输入信号并将输入信号反射到向下的输出通路，来实现光信号方向的改变。因此，反射面可以取向在将实现这一目的的角处。更具体地，反射表面可以取向为正交于角平分线，以为多个转角值提供光信号的合适入射角。例如，在如图1所示的用于使信号转向90°的连接器中，输入信号至反射表面上的入射角可为大约45°。

在具体的实施例中，可以通过在位于如上所述的主体中的表面上涂覆高反射涂层来提供反射表面。在更具体的实施例，反射涂层可以是金属涂层。所使用的金属可以是任何已知具有高反射的金属，并且适于通过常规技术应用。合适的涂层材料的示例包括金、银和铝。在另一实施例中，可以通过插入固定在如上限定的主体中的适当位置的反射材料来提供反射表面。

反射表面24可具有有助于将光信号反射到输出波导中的形状。在具体实施例中，反射表面是基本上平面的。在另一实施例中，反射表面可以表现出一定的凹度以进一步对信号聚焦。

在如上所述的实施例的方面中，光信号从光纤行进到孔中，接下来行进到光通路中，并且随后离开该光通路行进到反射表面。在具体方面，光通路和反射表面之间行进的距离是短的，以减少由于发散或会产生于信号的自由空间传输的其他问题而造成的信号损失。在更具体的方面，该距离小于大约250μm。

当信号在组件之间传输时，即从光纤到孔或从波导到反射表面，会期望通过减少插入损耗来确保信号的高效吞吐量。根据具体实施例，如图1所示，准直透镜26可以包括在输入光路中。透镜可以位于光路中将有效地应对发散和散射的任意点处。在具体实施例中，准直透镜可以位于输入光纤的端部。在可替换的实施例中，透镜可以位于孔中。可替换地，准直透镜可以位于连接器内，例如，在光通路内或在其内部端。在保持完整性的同时，增加准直透镜可以增加信号行进的距离。因此，在包含准直器的实施例中，光通路和反射表面之间的距离多少大于缺少这样的特征物的连接器。

在另一实施例中，透镜可以位于输出通路中，以将信号聚焦到输出光纤中。在更具体的实施例中，透镜位于输出光纤的接收端。在更具体的实施例中，透镜是准直透镜。在另一具体实施例中，透镜还聚焦信号以确保高效地传输到输出光纤中。

在此所描述的实施例中的大多数组件均适于组合使用，以对紧凑空间内的多个光纤提供角形连接器。例如，光纤通常与其他光纤捆扎以制成光纤带状光缆。因此，在此实施例的一个方面中，可以设置多个输入孔和输出孔以及多个输入通路和多个输出通路以对应于带状光缆中光纤的数量。在图2的透视图中示出这个示例，其中一排孔28用于平行设置并且间隔的多个波导，以对准带状光缆中的一排光纤端。

通过组件的正确对准也有助于信号通过根据这些实施例的连接器的有效传输。因此，具体实施例可以包括提供光路的部件的具体对准的对准特征物。在具体实施例中，光纤端部容纳在套圈30中，该套圈配置成适配在连接器主体上相应的连接器结构32中。连接器结构可以是插座、框架、或配置成将光纤附接到孔的其他结构性容纳件。例如，如图1所示，输入连接器结构32a能够用于将输入光纤20a附接到输入孔18a。同样，可以通过输出连接器结构32a将输出光纤20b附接到输出孔18b。套圈具有相对于连接器结构的尺寸和形状，以建立提供光纤和光路的稳定性和对准的压配。在另一实施例中，可以通过磁性耦合来提供稳定性和对准，其中套圈中的磁性元件与一个或多个孔中或孔附近的相应磁性元件匹配。

在更具体的实施例中，对准特征物34与光纤和连接器的孔的连接相关联。如图2所示，这些可以包括诸如一个组件上的销34a或其它凸起物的基准特征物，其配置成适配在另一组件上的相应孔34b或凹槽中。这样的特征物可以用于主体到输入光纤、输出光纤或者两者的连接。

如果环境温度的改变造成组件的不同收缩和膨胀，则这样的对准特征物的有效性会受到影响。例如，如果主体的材料及其对准特征物具有与套圈的材料及其相应的对准特征物不同的热膨胀系数，则温度改变会造成连接松动，并且光纤到孔的对准劣化。因此，在具体实施例中，主体由具有低热膨胀系数的材料制成。在另一实施例中，主体材料具有与套圈或容纳光纤端部的其它结构的材料类似的热膨胀系数。在更具体的实施例中，选择具有基本上相同的热膨胀系数的材料用于这些组件。

在此描述的连接器的实施例可以包括可组装形成主体的多个部件。在图3中示出示例性实施例。每个角形连接器主体可以包括第一部件36和第二部件38，在第一部件36和第二部件38之间的分界面与沿着轴分开的光通路的线一致。第一部件包括弯角外面的主体部分，并且第二部件包括弯角内部的主体部分。每个部件可以包括模制在其分界面表面并且与另一部件上的相应通道40相匹配的一个或多个通道40。当部件结合时，通道结合以形成构成如上所述的光通路12的圆柱形波导。通道可以成形为产生具有特定截面轮廓的通路，例如具有半圆柱形通道的两个部件可以结合以提供具有圆柱形波导的主体。用于将光信号引向输出波导的反射表面24可以包含在第一部件中波导沿其导向的角22的顶点处。在包括多个通路以容纳带状光缆的实施例中，每个部件可以包括多个平行通道，以使得在部件结合时，形成一排平行的波导。

反射表面24能够制成为用于如主体的宽度将容纳地那样多的一排光纤，因为单个反射表面可以从主体的一边延伸到另一边。根据同样的原理，如图3所示，根据这些实施例的一排光纤可以包括多个单独的光纤或甚至多个带状光缆。

连接器的主体还可以形成为容纳多个连接器单元的叠置。即，如图2所示，主体可以制成为具有足够的深度以包括多于一排28的孔，以使得多于一个的光纤光缆20可以连接到该多于一排28的孔。在图4中示出具有类似优点的可替换实施例，其中具有相同角轮廓的多个单排角形连接器可以嵌套以提供叠置的通路。在图4中，通过虚线箭头指示了额外连接器的附加。根据图5中示出的另一可替换的实施例，连接器可以并排叠置。在这两个实施例的任一个中，角形连接器可以配置为彼此可移动的附接，以在特定的空间内容纳所需要的光纤数量。可以被叠置的连接器的数量可以取决于可用的空间以及连接器的角度。例如，对于图4中所示的实施例，具有更钝的角的所嵌套的连接器将比具有锐角的所嵌套的连接器占用更少的空间。

除了不需要在转弯时弯曲光纤或光缆的优点以外，这些嵌套和叠置的方法还增强了光纤组的组织水平。这可以减少机箱中的杂乱，并且有利于更有效地使用空间。在诊断问题时，通过更容易地追踪通过机箱的连接，可以使得对设备的维护更加容易。因此，在该实施例的一个方面中，连接器主体可以包括用于每个单独连接的标签，其中在特定的输入连接和相应的输出连接两者上使用相匹配的标签。

在包括部件的具体实施例中，可以通过将通道模制在部件的两侧来实现叠置，以使得部件既可以用作一个转向元件的内部部件，也可以用作另一转向元件的外部部件。随后可以叠置多个这样的部件以提供所需数量的连接。在图3中示出了这样的设置，其中第一部件36包括位于分界面42上的通道，并且第二部件38及其相对侧44上的附加通道对应于第三部件46上的通道。

如上所述，叠置连接可以具有成角度的部件作为其最内部的部件(第一部件36)，或内部部件可以是成形为使得连接器具有不同轮廓的实心件，例如具有基本上三角形、正方形、矩形的截面的实心件。

在某种程度上概述并重申，已经描述的角形连接器允许光纤通路顺利通过转弯，而不必显著弯曲光纤。连接器可以包括用于引导光信号的中空金属波导和反射表面。

然而前述示例是本发明的原理在一个或多个具体应用中的说明，对于本领域的普通技术人员而言，在不运用创造力并且不脱离本发明原理和概念的情况下，可以对实施方式的形式、用途和细节方面做出许多修改。因此，本发明仅旨在由所附权利要求限定。

Claims (15)

1.一种用于光纤的角形连接器，包括：

主体(10)，所述主体包括输入孔(18a)和输出孔(18b)；

输入中空金属波导(12a)，从所述输入孔延伸到所述主体中；

输出中空金属波导(12b)，从所述输出孔延伸到所述主体中，其中所述输入中空金属波导和所述输出中空金属波导彼此取向为成一角(22)，所述角具有顶点；

反射表面(24)，位于所述角的所述顶点并且具有基本垂直于所述角的平分线的取向；

输入连接器结构(32a)，配置为将光纤附接到所述输入孔；以及

输出连接器结构(32b)，配置为将光纤附接到所述输出孔。

2.根据权利要求1所述的角形连接器，其中，所述主体包括第一部件(36)和第二部件(38)，所述第一部件和第二部件均具有包括通道(40)的结合面，所述通道定位为在所述第一部件和所述第二部件结合时形成所述输入中空波导和所述输出中空波导。

3.根据权利要求1所述的角形连接器，所述角具有从大约50度到大约130度的角度值。

4.根据权利要求1所述的角形连接器，还包括准直透镜(26)，该准直透镜与所述输入中空金属波导对准。

5.根据权利要求1所述的角形连接器，还包括准直透镜(26)，该准直透镜与所述输出中空金属波导对准。

6.根据权利要求1所述的角形连接器，其中，每个中空金属波导的终端与所述角的顶点相距大约10μm到大约200μm的距离。

7.根据权利要求1所述的角形连接器，其中，所述输入中空金属波导具有从大约100μm到大约200μm的直径。

8.根据权利要求1所述的角形连接器，其中，所述反射表面具有金属涂层。

9.根据权利要求1所述的角形连接器，还包括附接到所述输入孔的输入光纤(20)和与所述输出孔对准的输出光纤(20)。

10.根据权利要求9所述的角形连接器，其中，所述输入光纤和所述输出光纤是多模光纤。

11.一种用于经由如权利要求1所述的角形连接器连接光纤的方法，包括：

将所述输入光纤(20a)附接到所述输入孔(18a)，以使得所述输入光纤与所述角形连接器的所述输入中空金属波导(12a)对准；以及

将所述输出光纤(20b)附接到所述输出孔(18b)，以使得所述输出光纤与所述角形连接器的所述输出中空金属波导(12b)对准。

12.根据权利要求11所述的方法，其中，所述角具有从大约50度到大约130度的角度值。

13.根据权利要求11所述的方法，其中，所述角形连接器包括串联连接的两个角形连接器。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述输入光纤和所述输出光纤是多模光纤。

15.根据权利要求10所述的方法，还包括通过彼此附接的多个角形连接器，将多个输入多模光纤连接到多个输出多模光纤。

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