CN102651667A - 聚合物单纤光收发模组及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了两种结构的聚合物单纤光收发模组及其制备方法。第一种结构的聚合物单纤光收发模组是将陶瓷插芯(13)涂胶后压配固定于塑料壳体I(29)中，再将45度波分复用器(12)固定于塑料壳体(29)中，制成第一种结构的光纤连接器。再与一个TO-CAN结构光部件I(18)进行有源光耦合，最后与另一个包含有0度镜架(15)、0度滤波器(14)、TO-CAN的光部件II(16)进行有源光耦合后用胶固定而成。第二种结构的聚合物单纤光收发模组是将45度波分复用器(12)和0度滤波器(14)分别固定于塑料壳体II(21)中，然后将陶瓷插芯(13)压配于过渡连接件(20)，再将陶瓷套筒(10)组装到陶瓷插芯(13)上，然后再通过过渡连接件(20)将塑料壳体II(21)和塑料壳体III(22)连接在一起，制成第二种结构光纤连接器，再与两个TO-CAN光部件进行有源光耦合后用胶固定而成。两种一体化聚合物单纤光收发模组结构具有一个共同的特点就是其中光部件I的轴心与光纤连接器的轴心之间的位置关系是一种高精度的偏心关系。

Description

聚合物单纤光收发模组及其制备方法

技术领域

本发明属于光纤通信产品的有源光电器件类，它涉及提供单纤单向和单纤双向多波长的光收发模组的构造。

背景技术

随着人们对网络带宽要求的增大，以及对信息传输产品的深入开发，各种各样满足用户性能要求并且成本也不断降低的光电器件产品已经在信息传输领域广泛应用，其中需求量非常大的就是单纤单向和单纤双向光电收发模块。这种传统的单纤单向和单纤双向组件是由金属壳体I(1)、金属45°镜架(3)和0°镜架(9)、45°镜片(2)和0°镜片(8)、陶瓷插芯(5)、陶瓷套筒(6)、金属插芯套(4)、金套属壳体II(7)和光部件I(18)及光部件II(19)等元件组成，这些元件通过精密而复杂地组装形成如图1所示的传统单纤单向和单纤双向光收发组件。这种复杂的组装工作需要流水线上的大量的工人把一个个零件按照工艺条件进行严密的操作，因此这种传统的单纤单向和单纤双向光收发组件一方面降低了劳动效率，另一方面还增加了产品的成本，无形中降低了产品的竞争力，并且不利于大量推广到千家万户。

据发明人所知，采用聚合物材料代替金属作为壳体制成聚合物单纤光收发模组在国内外目前都还没有。这种聚合物单纤光收发模组壳体可采用模压注塑的方法，进行大批量生产，具有工艺简单、成本低廉、一致性高、重复性好等特点，而且还可实现单纤单向和单纤双向多波长光收发的功能。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种采用聚合物代替金属制成聚合物单纤光收发模组和提供制备这种聚合物单纤光收发模组的方法。使得制备的聚合物单纤光收发模组不但具有工艺简单、成本低廉、一致性高、重复性好等特点，而且还可实现单纤单向和单纤双向多波长光收发的功能。

为了实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

本发明提供两种结构的聚合物单纤光收发模组。

每种结构的聚合物单纤光收发模组都包括两个光部件和一个光纤连接器。

所述的第一种结构的聚合物单纤光收发模组是由两个光部件和第一种结构的光纤连接器组成。

所述的第一种结构光纤连接器是由陶瓷插芯、45度波分复用器和塑料壳体I三种元件组成。首先将陶瓷插芯涂胶后压配固定于塑料壳体I中，再将45度波分复用器固定于塑料壳体I中，它们构成第一种结构的光纤连接器，如图2所示。

所述的陶瓷插芯采用精密加工的含有光纤的陶瓷件，其内部轴向的光纤或是单模光纤，或者多模光纤。陶瓷插芯的一端面为物理接触球面Physical Contact surface简称PC面，能与外部光纤纤芯的端面保持良好的物理接触，避免菲涅尔反射，另一端面为斜面，简称APC面，斜面与垂直于光主轴方向的面之间的夹角范围在5°到15°之间，以减小光反射到光部件I，避免自激。

所述的45度波分复用器采用厚度为0.3mm具有一定折光率的光学玻璃材料。

所述的塑料壳体I是通过对工程塑胶材料进行模压注塑的方法一次性成形。在这种塑料壳体I中包括有45度镜架、陶瓷插芯孔、光部件孔。如图3所示。

所述的光部件I是一种晶体管灌式封装体(Transistor outline Can简称TO-CAN)，如图4所示。

所述的光部件II是将0度镜架、0度滤波器用胶固定于TO-CAN上而组成，如图5所示。

所述的两个光部件和第一种结构的光纤连接器采用有源耦合的方法进行组装，用胶将光部件I和光部件II固定于此光纤连接器上构成第一种结构的聚合物单纤光收发模组，如图6所示。

所述的第二种结构的聚合物单纤光收发模组是由两个光部件和第二种结构的光纤连接器组成。

所述的第二种结构光纤连接器是由45度波分复用器、0度滤波器、塑料壳体II、塑料壳体III、过渡连接件、陶瓷插芯、陶瓷套筒等元件构成。首先将45度波分复用器和0度滤波器分别固定于塑料壳体II中，然后将陶瓷插芯压配于过渡连接件，再将陶瓷套筒组装到陶瓷插芯上，然后再通过过渡连接件将塑料壳体II和塑料壳体III连接在一起，构成第二种结构光纤连接器，如图7所示。

所述的0度滤波器采用厚度为0.3mm具有一定折光率的光学玻璃材料。

所述的过渡连接件是一种具有如图8所示剖面结构的圆筒形金属材料。过渡连接件中有陶瓷插芯孔用来与陶瓷插芯相连，外圆柱面以胶粘的方式将塑料壳体II和塑料壳体III固定。

所述的塑料壳体II是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成的如图9所示的剖面结构。在这种塑料壳体II中包括有光部件孔、0度镜架、45度镜架、过渡连接件孔，陶瓷插芯孔。

所述的塑料壳体III同样是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成的如图10所示的剖面结构。在这种塑料壳体III中包括有过渡连接件孔、陶瓷插芯套筒孔、陶瓷插芯孔。

所述的两个光部件都是晶体管灌式封装体结构，如图3所示

所述的两个光部件采用有源耦合的方法，分别用胶固定于第二种结构的光纤连接器上，构成第二种类型聚合物单纤光收发模组，如图11所示。

所述的两种结构的聚合物单纤光收发模组其光部件I的轴心与两种结构的光纤连接器的轴心之间的位置关系是一种高精度的偏心关系。其偏心度的表示如图12所示，图12中Δh表示偏心度的大小，图中的入射角α被设计成45度，对于折射率n为1.5的光学玻璃，按照几何光学的折射率计算公式可以得到计算折射角β的表达式如(1)所示；

$\sin \mathrm{\β}=\frac{\sin \mathrm{\α}}{n}=\frac{\frac{\sqrt{2}}{2}}{1.5}=\frac{\sqrt{2}}{3}---\left(1\right)$

利用几何关系，可以得到Δh的表达式如(2)所示；

Δh＝(0.3-0.3tgβ).sin45                (2)

把式(1)的计算结果带入式(2)，可以计算得到偏心度Δh为0.1mm。

附图说明

图1：是传统的单纤双向光收发组件剖面结构图

其中，1：金属壳体I，3：金属45°镜架，9：金属0°镜架，2：45°镜片，8：0°镜片，5：陶瓷插芯，6：闭口陶瓷套筒，4：金属插芯套，7：金套属壳体II，18：光部件I，19：光部件II

图2：第一种结构的光纤连接器剖面图

其中，12：45°波分复用器；13：陶瓷插芯；29：塑料壳体I

图3：塑料壳体I剖面结构图

其中，24：45度镜架；26：陶瓷插芯孔；27：光部件孔；28：光纤孔

图4：光部件I的晶体管灌式封装体(TO-CAN)剖面结构图

图5：光部件II(16)剖面结构图

其中，15：0度镜架，14：0度滤波器，

图6：第一种结构的聚合物单纤光收发模组结构图(剖面)

其中，12：45°波分复用器；13：陶瓷插芯；14：0°滤波器；15：0°镜架；16：光部件II，17：固定胶；18：光部件I；29：塑料壳体I

图7：第二种结构的光纤连接器剖面图

其中，10：陶瓷套筒；12：45°波分复用器；13：陶瓷插芯；14：0°滤波器；20：过度连接件；21：塑料壳体II，22：塑料壳体III

图8：过渡连接件(20)的剖面结构图

其中，27：陶瓷插芯孔，32：塑料壳体II和塑料壳体III连接处

图9：塑料壳体II(21)的剖面结构图

其中，21：塑料壳体II，23：0度镜架，24：45度镜架，25：过渡连接孔，27：陶瓷插芯孔；28：光部件孔；

图10塑料壳体III(22)的剖面结构图

其中，22：塑料壳体III，25：过渡连接孔，26：陶瓷套筒孔，27：陶瓷插芯孔图11：第二种结构的聚合物单纤光收发模组结构图(剖面)

其中，10：陶瓷套筒；12：45°波分复用器；13：陶瓷插芯；14：0°滤波器；16：光部件II；17：固定胶；18：光部件I；20：过度连接件；21：塑料壳体II，22，塑料壳体III

图12：偏心度的示意图

其中，α入射角；β折射角；Δh偏心度，41：入射光，42：法线，43：出射光

具体实施方式

本发明提供的两种结构聚合物单纤光收发模组的具体制备方法结合图2、3、4、5、6、7、8、9、10、11作进一步说明。

本发明提供两种结构的聚合物单纤光收发模组，每种结构的聚合物单纤光收发模组都包括两个光部件和一个光纤连接器。

第一种结构的聚合物单纤光收发模组是由两个光部件和第一种结构的光纤连接器组成。

第一种结构光纤连接器如图2所示，它的制备方法是首先将陶瓷插芯(13)涂胶后压配固定于塑料壳体I(29)中，再将45度波分复用器(12)固定于塑料壳体(29)中，制成第一种结构的光纤连接器。

塑料壳体I(29)采用模压注塑的方法一次性成形如图3所示的结构，在这种塑料壳体(29)中包括有45度镜架(24)、陶瓷插芯孔(27)和光部件孔(28)。

两个光部件中的一个光部件I(18)是一种如图4所示晶体管灌式封装体，简称TO-CAN。

另一个光部件II(16)是将0度镜架(15)、0度滤波器(14)用胶固定于TO-CAN上而组成，如图5所示。

光部件I(18)和光部件II(16)用固定胶(17)固定在第一种结构的光纤连接器上形成如图6所示的第一种类型的聚合物单纤光收发模组。

第二种结构的聚合物单纤光收发模组是由两个光部件和第二种结构的光纤连接器组成。

其中，第二种结构光纤连接器制备方法是首先将45度波分复用器(12)和0度滤波器(14)分别固定于塑料壳体II(21)中，然后将陶瓷插芯(13)压配于过渡连接件(20)，再将陶瓷套筒(10)组装到陶瓷插芯(13)上，然后再通过过渡连接件(20)将塑料壳体II(21)和塑料壳体III(22)连接在一起，构成第二种结构光纤连接器，如图7所示。

过渡连接件(20)是一种剖面结构如图8所示的圆筒形金属材料。过渡连接件(20)中有陶瓷插芯孔(27)用来与陶瓷插芯(13)相连，圆筒的外圆柱面镶嵌在塑料壳体II(21)和塑料壳体III(22)之中，用胶固定。

塑料壳体II(21)是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成的如图9所示的剖面结构。在这种塑料壳体II(21)中包括有光部件孔(28)、0度镜架(23)、45度镜架(24)、过渡连接件孔(25)，陶瓷插芯孔(27)。

塑料壳体III(22)同样是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成的具有如图10所示的剖面结构。在这种塑料壳体III(22)中有过渡连接件孔(25)、陶瓷插芯套筒孔(26)、陶瓷插芯孔(27)。

光部件18和光部件19和都是TO-CAN结构，它们分别用固定胶(17)固定于第二种结构的光纤连接器上，构成第二种结构的聚合物单纤光收发模组，如图11所示。

Claims (10)

1.聚合物单纤光收发模组，其特征在于：它包含两种结构的聚合物单纤光收发模组，每种结构的聚合物单纤光收发模组都包括两个光部件和一个光纤连接器。

2.第一种结构光纤连接器是由陶瓷插芯、45度波分复用器和塑料壳体I三种元件组成。第一种结构光纤连接器是将将陶瓷插芯涂胶后压配固定于塑料壳体I中，再将45度波分复用器固定于塑料壳体I中而制成。

3.塑料壳体I是通过对工程塑胶材料进行模压注塑的方法一次性成型。在这种塑料壳体I中包括有45度镜架、陶瓷插芯孔、光部件孔。45度波分复用器(12)和0度滤波器(14)采用0.3mm厚且具有一定折光率的的光学玻璃材料制成。

4.第一种结构的聚合物单纤光收发模组中的两个光部件具有不同的结构，一个光部件采用TO-CAN结构，另一个光部件将0度镜架、0度滤波器用胶固定于TO-CAN上而制成。

5.第一种结构的聚合物单纤光收发模组中的两个光部件采用有源光耦合的方法用胶固定在第一种结构光纤连接器上。

6.陶瓷插芯(13)采用精密加工的含有光纤的陶瓷件，其内部轴向的光纤或是单模光纤，或者多模光纤。陶瓷插芯(13)的一端面为物理接触面，能与外部光纤纤芯的端面保持良好的物理接触，避免菲涅尔反射，另一端面为斜面，斜面与垂直于光主轴方向的面之间的夹角范围在5°到15°之间，避免自激。

7.第二种结构光纤连接器是由45度波分复用器、0度滤波器、塑料壳体II、塑料壳体III、过渡连接件、陶瓷插芯、陶瓷套筒等元件构成。首先将45度波分复用器和0度滤波器分别固定于塑料壳体II中，然后将陶瓷插芯压配于过渡连接件，再将陶瓷套筒组装到陶瓷插芯上，然后再通过过渡连接件将塑料壳体II和塑料壳体III连接在一起而组成。两个光部件都是TO-CAN结构。

8.过渡连接件是一种圆筒形金属材料。其中有陶瓷插芯孔用来与陶瓷插芯相连，外圆柱面以胶粘的方式将塑料壳体II和塑料壳体III固定。

9.塑料壳体II是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成，其中包括有光部件孔、0度镜架、45度镜架、过渡连接件孔，陶瓷插芯孔。塑料壳体III同样是通过对工程塑胶材料采用模压注塑而成，其中包括有过渡连接件孔、陶瓷插芯套筒孔、陶瓷插芯孔。

10.两种结构的聚合物单纤光收发模组其光部件I的轴心与两种结构的光纤连接器的轴心之间的位置关系是一种高精度的偏心关系。

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