CN103185925B - 光纤耦合连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一个光纤耦合连接装置，其包括一个第一光纤耦合连接器和一个第二光纤耦合连接器。该第二光纤耦合连接器具有一个第二配合面和位于该第二配合面的透镜。该第一配合面设有至少一个光源，该第二配合面设有和该至少一个光源的数量、位置对应的至少一个感测元件，该至少一个感测元件用于感测该至少一个光源发出的光线，该至少一个感测元件预设有一个参考入光量以根据实际入光量和该参考入光量的比较结果调整该第一、第二光纤耦合连接器的相对位置。

Description

光纤耦合连接装置

技术领域

本发明涉及包括光纤和其它光学元件的装置，尤其涉及一种对准度高的光纤耦合连接装置。

背景技术

USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)是连接外部设备之一个串行总线标准，在计算机上使用广泛，但也可用于机顶盒和游戏机上。补充标准(On-The-Go)使其能够用于在可携设备之间直接交换数据。USB最初是由英特尔与微软公司倡导发起，其最大之特点是支持热插拔(Hot plug)和即插即用(Plug&Play)。当设备插入时，主机枚举(enumerate)此设备并加载所需之驱动程序，因此使用远比PCI和ISA总线方便。原标准中，USB 1.1之最大传输频宽为12Mbps，USB 2.0之最大传输频宽为480Mbps。

但是，此传输频宽已无法满足现时传输海量数据之要求，因此，光纤耦合连接器应运而生。请参阅图1，光纤耦合连接器10一般分为光纤部分11和透镜部分12，光纤部分11设有盲孔用于放置光纤(未示出)，光纤部分11和透镜部分12通过模造一体成型。一个光纤耦合连接器10的光纤传输的光线进入透镜部分12后被集中传输到另一个光纤耦合连接器13的透镜、光纤中。然而，这需要两个光纤耦合连接器的对接、尤其是两个透镜的对接要非常准确，否则光线将无法准确地传输到另一个光纤耦合连接器当中去。传统的对准方式仅仅是在光纤耦合连接器10上设置一个凸起部101，而在另一个光纤耦合连接器13的相应位置设置一个凹陷部131，该凸起部101与该凹陷部131相互卡合，保证两个光纤耦合连接器的透镜部分对准。然而，由于两个光纤耦合连接器中的一个一般设置在一个可插拔的数据线上，因此在长期的插拔过程中，配合部被磨损，使得两个光纤耦合连接器之间的配合不再精确，从而导致数据传输效率以及准确率下降。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种对准度高的光纤耦合连接装置。

一个光纤耦合连接装置，其包括一个第一光纤耦合连接器和一个第二光纤耦合连接器，该第一光纤耦合连接器具有一个第一配合面和位于该第一配合面的第一透镜，该第二光纤耦合连接器具有一个第二配合面和位于该第二配合面的第二透镜。该第一配合面设有至少一个光源，该第二配合面设有和该至少一个光源的数量、位置对应的至少一个感测元件，该至少一个感测元件用于感测该至少一个光源发出的光线，该至少一个感测元件预设有一个参考入光量以根据实际入光量和该参考入光量的比较结果调整该第一、第二光纤耦合连接器的相对位置。

相较于现有技术，本发明提供的光纤耦合连接装置通过非接触式对准方式对准，即利用光学的发射及接收使两个光纤耦合连接器对准，能有效避免接触时对准方式对连接器造成的磨损，并且对准度高。

附图说明

图1是现有技术提供之光纤耦合连接装置的示意图(剖面图)。

图2是本发明第一实施例提供之光纤耦合连接装置的示意图。

图3是本发明第二实施例提供之第二光纤耦合连接器的示意图。

图4是本发明第三实施例提供之第二光纤耦合连接器的正视图。

主要元件符号说明

光纤耦合连接装置 20

第一光纤耦合连接器 21

第二光纤耦合连接器 22，40，60

第一配合面 210

第一透镜 212

第二配合面 220，420

第二透镜 222

光源 30

感测元件 32，42

导线 320

收容部 321

光电转换模块 34

终端机 36

聚光单元 44，64

凹槽 421

支撑层 422

主透镜 440，640

副透镜 642

光纤耦合连接器 10，13

光纤部分 11

透镜部分 12

凸起部 101

凹陷部 131

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图2，本发明实施例提供的光纤耦合连接装置20包括一个第一光纤耦合连接器21和一个第二光纤耦合连接器22，二者对准后可形成光讯号的传输。第一、第二光纤耦合连接器21、22均采用透光材料制成。

该第一光纤耦合连接器21包括一第一配合面210和位于该第一配合面210的第一透镜212。该第二光纤耦合连接器22包括一个第二配合面220和位于该第二配合面220的第二透镜222。该第一、第二透镜212、222均至少为一个，本实施例以两个为例。

该第一配合面210还设有至少一个光源30，该第二配合面220设有和该至少一个光源30的数量、位置对应的至少一个感测元件32，该至少一个感测元件32用于感测该至少一个光源30发出的光线，该至少一个感测元件32预设有一个参考入光量，根据实际入光量和该参考入光量的比较结果，由使用者或者该光纤耦合连接装置20自动调整该第一、第二光纤耦合连接器21、22的相对位置。本实施例均以两个光源30和两个感测元件32为例进行说明，如图所示，该两个光源30分别位于两个第一透镜212的两侧，该两个感测元件32分别位于两个第二透镜222的两侧。

该参考入光量是一个默认值，例如80流明。当该感测元件32感测到的实际入光量为70流明时，表示对准度较低，从而调整该第一、第二光纤耦合连接器21、22的相对位置。若实际入光量为85流明时，表示对准度较高，传输光讯号的正确性比较高。

在这个例子中，是以实际入光量高于参考入光量表示对准度高，反之表示对准度低，但并不表示必须如此，因为也可以将该感测元件32设置在该光源30恰好入射不到的位置，但该位置和该光源30的位置也可以认为是“相互对应”的，在这种情况下，该感测元件32的参考入光量假如为5流明，如果实际入光量高于5流明，则表示对准度低，而实际入光量低于5流明，甚至为0时，则表示对准度较高。

总之，该参考入光量是一个根据系统的具体设计而定的默认值，具体的比较过程和判断过程可以有多种情况，但最主要的就是需要根据该参考入光量和实际入光量做比较，然后根据该比较结果进行调整直至使比较的结果符合对准度高时的要求，就表示两个光纤耦合连接器已经对准。

可以理解，该感测元件32感测到的结果通过设置在与之对应的收容部321内的导线320或者类似结构，例如软性电路板等输出。对于输出结果的处理可以采用如下方式：一般情况下，一个光纤耦合连接器的一端均会与一个光电转换模块34连接以将光纤中传输的光讯号转换为电讯号，该光电转换模块34与一个终端机36相连(该终端机36可以是一部个人计算机)，因此该输出结果可以传输到该光电转换模块34(optical to electronics module)中。该感测元件32感测到的电讯号或者比较结果通过该光电转换模块34在该终端机36中分析或者显示出来，方便使用者调整。显示的结果并不限于光通量之间的比较结果，也可以是更直观的提示，例如直接显示“对接不准”或“对接准确”等。上述比较结果也可以在该光纤耦合连接装置20设计之初进行应用，从而为设计固定装置(例如导柱、卡榫结构)的具体位置提供参考或者对已经相对固定好的光纤耦合连接装置进行微调时使用。

输出结果也可以采用其它方式处理，例如由该感测元件通过安装在第二配合面上的显示器直接显示比较结果等。

在本实施例中，该感测元件32是一个光通量测量仪，该光通量测量仪的位置和该光源30对应以接收该光源30发出的大部分光线，在这种情况下，接收到光线越多，光通量越大，表示对准度越高。该感测元件32也可以是一个CMOS图像传感器(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，互补金属氧化物半导体)，由于输出光电流的像素数目或者输出的光电流的大小均可以作为入光量大小的一个反映，因此像素数目、光电流大小等也可以相当于入光量来进行比较。

请参阅图3，本发明第二实施例提供的第二光纤耦合连接器40和第一实施例提供的第二光纤耦合连接器22相比，主要区别在于除了一个感测元件42之外，还包括一个聚光单元44。第二配合面420设有至少一个凹槽421用于设置该感测元件42，该聚光单元44位于该凹槽421处。该聚光单元44可以覆盖该凹槽421，在本实施方式中，该凹槽421设置有一个透明的支撑层422，该聚光单元44位于该支撑层422上。

该聚光单元44用于将其接收到的光线会聚到该感测元件42。

该聚光透镜44包括一个主透镜440，光线由于集中入射到感测元件42上，因此原本落在整个感测元件42上的入射光将会聚在一个较小的面积内，光强较强，该感测元件42反应更灵敏，响应速度更快。

该主透镜440可选用菲涅尔透镜(Fresnel lens)、非球面、球面会聚透镜等，本实施例采用菲涅尔透镜。

请参阅图4，本发明第三实施例提供的第二光纤耦合连接器60和第二实施例提供的第二光纤耦合连接器40相比，主要区别在于聚光单元64除了包括一个主透镜640之外还包括至少一个副透镜642。本实施例以四个副透镜642为例。该副透镜642分布于该主透镜640的四周以将照射到该副透镜642表面的光线会聚到感测元件62。

如果位于该主透镜640右侧的副透镜642接收到一部分光线而左侧的副透镜642没有接收到光线，则除了主透镜640会聚了一部分光之外，右侧的副透镜642也会聚了一部分光到其后方的传感器上，则该感测元件62的中心区域以及右侧区域区域均感测到光线，然后根据感测到光线的区域并结合参考入光量与实际入光量的比较结果可以获知调整方向，即将第一光纤耦合连接器朝左微调，最终使大部分光线被会聚到主透镜640对应的感测区域。

副透镜642的数量至少为一个。考虑到偏差本身并不大，因此副透镜642的尺寸一般小于该主透镜640的尺寸。

该副透镜642可选用菲涅尔透镜(Fresnel lens)、非球面、球面会聚透镜等。

本发明提供之光纤耦合连接装置通过非接触式对准方式对准，即利用光学的发射及接收使两个光纤耦合连接器对准，能有效避免接触示对准方式对连接器造成的磨损，并且对准度高。

可以理解的是，本领域技术人员还可于本发明精神内做的其它变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (7)

1.一个光纤耦合连接装置，其包括一个第一光纤耦合连接器和一个第二光纤耦合连接器，该第一光纤耦合连接器具有一个第一配合面和位于该第一配合面的第一透镜，该第二光纤耦合连接器具有一个第二配合面和位于该第二配合面的第二透镜，该第二光纤耦合连接器的一端连接一光电转换模块，其特征在于：该第一配合面设有至少一个光源，该第二配合面设有和该至少一个光源的数量、位置对应的至少一个感测元件及导线，该至少一个感测元件用于感测该至少一个光源发出的光线，该至少一个感测元件预设有一个参考入光量，该感测元件接收的实际入光量经过该导线传输及光电转换模块转换为电讯号，该感测元件感测到的电讯号或者实际入光量和该参考入光量的比较结果用于调整该第一、第二光纤耦合连接器的相对位置。

2.如权利要求1所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该至少一个感测元件的位置和该至少一个光源的位置对应以接收该至少一个光源发出的大部分光线。

3.如权利要求1或2所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该第二光纤耦合连接器还包括一个与该至少一个感测元件相应的聚光单元，该聚光单元位于该感测元件的受光光路上以会聚该至少一个光源发出的光线至该感测元件。

4.如权利要求3所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该第二配合面设有至少一个凹槽用于设置该至少一个感测元件，该聚光单元位于该至少一个凹槽处。

5.如权利要求3所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该聚光单元包括一个主透镜和至少一个副透镜，该主透镜和该至少一个副透镜分别将接收到的光线会聚到该感测元件。

6.如权利要求1所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该至少一个光源包括两个光源，该两个光源位于该第一透镜两侧。

7.如权利要求1所述的光纤耦合连接装置，其特征在于：该第二光纤耦合连接器包括至少一个收容部，该至少一个收容部与该至少一个感测元件对应，用于收容与该至少一个感测元件相连的导电结构以将感测结果输出。