CN103430066B - 光学连接器、用于构造其的方法及用于容纳其的系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例说明了包括用于将光纤组件耦合到透镜的光纤端接单元的光缆外壳。如现有技术的解决方案，本发明的实施例利用所述光纤端接单元将光纤耦合到透镜并与透镜光学对准；然而，本发明的实施例包括用以将光纤更牢固地耦合到透镜的平坦侧面结构；而且，与现有技术的解决方案相比，所述结构更适于大规模制造。在此论述的连接器和插座涉及提供一种机械的和通信的连接。经由外壳和对准结构特征物，有利于连接器/插座的匹配，通常包括电触点的接触和光纤信号传输元件的对准。根据本发明实施例，经由结合在连接器外壳中的不同接口，连接接口可以进一步实现电气和/或光学输入/输出（I/O）。

Description

光学连接器、用于构造其的方法及用于容纳其的系统
技术领域
本发明的实施例总体上属于光学互连，并且更具体地属于光纤外壳。
背景技术
随着外围设备速度增加，铜线缆努力跟上相应的带宽要求。通过增大互连线缆中的线数量、限制线缆长度并遵守严格的信号传输标准来更新基于铜线的当前设备通信规格，以便与发展的外围设备同步。
光传输作为通信介质和能量介质的应用在增加，因而光纤线缆作为传输介质以引导光传输的应用也在增加。光缆相对于铜缆具有多个优点。与铜线相比，光纤可以以更高速率在较长距离上传输数据并且体积较小。
当前光缆连接器解决方案，特别是光纤端接和透镜耦合，仅由通孔和折射率匹配粘接解决方案构成。这些解决方案不适于大规模生产或扩展应用。具体地，应理解，通孔是相对圆形的孔，为了光纤“通”过而形成；这些孔的圆形形状意味着会存在大规模生产过程中出现的制造不一致性(即缺陷)(例如，妨碍精确光学对准的异常曲率)。因此不希望仅仅依赖通孔来将光纤与透镜光学对准。随着光缆应用变得更为普遍，需要一种光纤端接解决方案，其减少潜在的制造问题，减轻质量控制担忧，并改善连接器外壳耐用性。
发明内容
根据本发明的一个方面，提供了一种光学连接器，包括：
透镜；
光纤组件；
光纤端接单元，包括：
通孔，
经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；以及
光纤推进器，用以至少部分地填充所述空腔，并将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面；
当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准，
其中，以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，并且其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于构造光学连接器的方法，包括：
将光纤组件经由通孔插入到光纤端接单元中，所述光纤端接单元耦合到透镜并且进一步包括：
所述光纤经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；
透镜；以及
经由光纤推进器至少部分地填充所述空腔，所述光纤推进器将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面，当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准；
以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于容纳光学连接器的系统，包括：
处理器；
存储器；
系统总线，可操作地耦合到所述处理器和所述存储器；以及
连接端口，用以接收光学数据，并使所述数据经由所述系统总线可由所述处理器和所述存储器访问，所述连接端口能够容纳光缆，所述连接端口包括：
透镜，
光纤组件，
光纤端接单元，包括：
通孔，
经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；
以及
光纤推进器，用以至少部分地填充所述空腔，并将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面，当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准，其中，以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，并且其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
附图说明
以下说明包括附图的论述，其具有示例性给出的本发明的实现方式的示例的图示说明。附图应理解为示例性，而非限制性的。本文使用的对一个或多个“实施例”的提及应理解为说明包括在本发明的至少一个实现方式中的具体特征、结构或特性。因此，本文中出现的诸如“在一个实施例中”或“在一个可替换的实施例中”的短语说明本发明的多个实施例和实现方式，不一定全都指的是同一个实施例。然而，它们也不一定是相互排斥的。
图1是本发明实施例的方框图。
图2是本发明实施例的方框图。
图3是本发明实施例的方框图。
图4是本发明实施例的方框图和截面图。
以下是某些细节和实现方式的说明，包括附图的说明，其可以示出下述的一些或全部实施例，并论述了本文提出的发明概念的其它可能的实施例或实现方式。以下提供本发明实施例的概述，随后是参照附图的更详细的说明。
具体实施方式
本发明的实施例说明了光缆外壳，包括光纤端接单元，用以将光纤组件耦合到透镜。如同现有技术的解决方案，本发明的实施例利用所述光纤端接单元来将光纤耦合到透镜，并与透镜光学对准；然而，本发明的实施例包括用以将光纤更牢固地耦合到透镜的结构；而且，与现有技术的解决方案相比，所述结构更适于大规模制造。
本文的连接器和插座(receptacle)的论述涉及提供一种机械的和通信的连接。借助外壳与对准结构特征物，有利于连接器/插座的匹配，并且连接器/插座的匹配通常包括电触点的接触和光纤信号传输元件的对准。根据本发明的实施例，借助结合在连接器外壳中的不同接口，连接接口可以进一步实现电气输入/输出(I/O)或光学I/O或二者。
本发明实施例所使用的电气协议或标准可以包括但不限于，通用串行总线(USB，标准或微型的，例如2008年11月12日公布的USB3.0规范)，或者高清晰度多媒体接口(HDMI，例如2010年3月4日公布的HDMI规范1.4a版)，或者DisplayPort(例如，2009年12月22日公布的DisplayPort1.2版)。应理解，每一个不同的标准可以包括用于上述组件的不同配置或引出线(pinout)。另外，外壳的尺寸、形状和配置可以取决于标准，包括对相应的连接器/插座的匹配的容限。因此，将光学I/O与电气I/O集成的连接器的布局对于各种标准可以不同。本领域技术人员应理解，光学接口需要视线(lineofsight)连接，用以将光学信号发射机与接收机(二者可以称为透镜)连接。因此，连接器的配置将使得相应的电触点组件不会妨碍透镜。例如，取决于连接器外壳中可用的空间，光学接口透镜可以位于触点组件的侧面或上面或下面。
图1是本发明实施例的方框图。光纤线缆单元100包括插头透镜组件130，用以容纳光纤线缆110和115的连接器外壳，每一个光纤线缆均包括护套和在线缆端部端接的一部分暴露的光纤(例如，洁净的剖开的光纤)。插头透镜组件130可以包括适于模制的任何金属或塑料，并且可以以对应于用以容纳所述组件的插座的任何方式成形；例如，插头透镜组件可以对应于用于计算设备和外围设备的I/O接口，并且可以符合用于电气和/或光学数据传递的各种I/O协议和标准。
在这一实施例中，插头透镜组件130包括光纤端接单元(即光纤外壳)140，用以将光纤110和115分别耦合到光峰(LPK)透镜120和125。所述透镜可以指引或重新指引针对容纳插头透镜组件130的插座的光传输，所述透镜可以包括任何适当的材料，包括塑料、玻璃、硅或可以成形并提供光学聚焦的其它材料。
在这一实施例中，光纤端接单元140包括通孔150和155。光纤110和115经由这些通孔插入到光纤端接单元140中。在现有技术中，光缆外壳包括延伸通过整个外壳直到透镜(或者到透镜的停止面)的通孔。因此，现有技术中依赖于通孔将插入的光纤与透镜光学对准。应理解，仅仅依赖于通孔将光纤与透镜光学对准不是大规模生产的最优解决方案；所述通孔并非总是制造成一致的圆形形状。而且，光纤插入通孔会导致圆形通孔内引起光纤与透镜之间的失准(即，光纤的光轴未与透镜的光轴对准)的变化。
相对于现有技术，光纤端接单元140包括光纤110和115分别经由通孔150和155可到达的空腔190。空腔190中进一步包括凹槽160和165；凹槽分别对应于通孔150和155，并且负责如下所述地将所述光纤与透镜光学对准。
每一个凹槽160和165包括至少两个平坦侧面，以下进一步说明。相对于现有技术，可理解，这些平坦侧面与圆形通孔相比不易于出现制造缺陷，并且不易于由于光纤的反复插入和/或去除而出现磨损变化。因此，应理解，依赖于凹槽160和165将光纤110和115分别与透镜120和125光学对准产生了更适合于大规模生产和质量控制的解决方案。
为了将光纤110和115保持到位(即与它们各自的透镜光学对准)，可以利用光纤推进器170。光纤推进器170形成为至少部分填充空腔190，并将光纤110和115分别“下压”到凹槽160和165的两个平坦侧面。如下所述，光纤推进器170可以包括用于下压每一个光纤的平坦面。因此，尽管光纤端接单元140包括通孔150和155，但它们仅为插入的光纤提供相对于透镜120和125的位置的大致对准；凹槽160和165设计为结合光纤推进器170，将插入的光纤与透镜120和125光学对准，并将所述插入的光纤牢固地保持到位。
应理解，尽管这一实施例所示为包括容纳两个光纤的单个空腔，但其它实施例可以包括用于插入到光纤端接单元中的每一光纤的单独的空腔和光纤推进器。
图2是本发明实施例的方框图。在这一实施例中，光纤110和115所示为分别经由通孔150和155插入到空腔190中。光纤110和115进一步分别放置在凹槽160和165上，并且当将光纤推进器(本图中未示出)插入空腔190中时被光学对准。
在这一实施例中，可以将折射率匹配凝胶299施加在光纤110和115的尖端处。应理解，折射率匹配凝胶有助于促进光纤110和115的尖端与透镜120和125之间的防反射，从而消除或减小光纤与透镜之间的光学损耗。在一个实施例中，折射率匹配凝胶299具有1.45到1.60之间的折射率。
应理解，折射率匹配凝胶299不影响光纤110和115在光纤端接单元140中的牢固耦合，也不影响所述光纤与透镜120和125的牢固耦合。因此，相对于现有技术解决方案，折射率匹配凝胶299不一定必须是粘接剂。在这一实施例中，可以将普通粘接剂289施加在空腔190中，以进一步帮助将光纤110和115分别耦合到凹槽160和165上，并帮助将光纤推进器牢固地耦合到空腔190。在其它实施例中，不使用普通粘接剂289。
图3是本发明实施例的方框图。在这一示例中，光纤推进器370模制为“压配”到空腔190中，并压抵光纤110和115，以便将它们分别牢固地耦合到透镜120和125。应理解，光纤推进器370模制为“压配”到空腔190中可以消除在空腔190中使用普通粘接剂289(例如图2中所示的粘接剂289)的需要。为了进一步加固光纤110和115到光纤端接单元140的耦合，可以将粘接剂399施加在通孔150和155的开口处，以将光纤牢固地固定到光纤端接单元。粘接剂399可以是适合于将光纤粘结到塑料/金属的任何粘接剂(例如，胶水、环氧树脂)。应理解，相对于现有技术，粘接剂399不必必须包括折射率匹配粘接剂，因为通孔150和155不负责将光纤110和115的光学耦合端耦合到透镜120和125(即，粘接剂399不必减小任何潜在的光学损耗)。
而且，除了粘接剂399以外，光纤端接单元140还利用上述结构组件来确保光纤110和115到透镜120和125的可持续连接，即使在插头透镜130在相应的插座中反复插入/去除之后。例如，这一更可靠的连接允许各种插头透镜设计更适合于较小形状因数计算设备。
图4是本发明实施例的方框图和截面图。在截面A处，示出借助光纤推进器470与凹槽460和465牢固地定位光纤110和115。在这一实施例中，凹槽460和465所示为“L形凹槽”；因此，在这一实施例中，光纤110放置在“L”内部以接触凹槽460的两个侧面。光纤推进器470在(借助压配特征物489)压配到空腔440中时，将压抵光纤110，以经由斜面499将其如图所示地保持在凹槽460的两个侧面之间。应理解，在其它实施例中，包括至少两个平坦侧面的其它形状的凹槽(例如，“u形凹槽”和“v形凹槽”)和光纤推进器也可以用于将光纤保持到位，以便与透镜光学校准。
应理解，通过保持所述光纤与所述透镜之间的光学信号传递的更精确的聚焦线，保持光学对准可以减小灰尘或脏透镜污物对光缆设备的寿命的不利影响。
除了计算设备以外，应理解，许多其它类型的电子设备也可以包含一类或多类上述的光纤连接器。其它此类电子设备的示例可以包括智能电话、平板电脑、媒体设备、多媒体设备、存储器设备、存储设备、照相机、录音机、I/O设备、网络设备、游戏设备、游戏机、电视或音频/视频(A/V)设备，或者可以包括这样的连接器的任何其它电子设备。
如上所述的连接器可以用于将外围设备(其例如可以是上述的任何相同类型的设备)与主机设备或系统的接收(即连接器)端口互连，该主机设备或系统包括处理器、存储器、天线/RF电路和系统总线。所述系统总线可以从外围设备接收所述数据，并使所述数据经由系统总线可由处理器和存储器访问。接收/连接器端口(即插头)可以直接内置在外围设备中(有线绳或无线绳的)，或者可以经由分离的线缆互连到另一个设备。
上述天线可以是定向天线或全向天线。本文所用的术语“全向天线”指的是在至少一个平面中具有基本上一致的图案的任何天线。例如，在一些实施例中，所述天线可以是诸如偶极子天线或四分之一波长天线之类的全向天线。同样例如，在一些实施例中，所述天线可以是诸如抛物柱面反射器天线、贴片天线或八木天线之类的定向天线。在一些实施例中，主机设备或系统可以包括多个物理天线。
应理解，所述天线和RF电路可以包括无线接口，用以根据但不限于，IEEE802.11标准及其相关家族、家用电力线AV(HPAV)、超宽带(UWB)、蓝牙、WiMax，或者任何其它形式的无线通信协议而操作。
注意，以上并未使用如“优选地”、“普通地”和“典型地”的词语来限制所要求的发明的范围，或者暗示某些特征对于所要求的发明的结构或功能是关键的、基本的，或者更重要的。相反，这些词语仅仅旨在突出可以用于或不用于本发明的特定实施例中的可替换的或另外的特征。
上述的各种组件均可以称为“子组件”。在技术上，组件可以指的是制造品的“完成的”产品，或者完成的系统或子系统，而子组件通常与其它组件或另一子组件相结合，以完成子组件。然而，本文中并未将子组件与“组件”相区别，不同词语的使用仅仅是为了说明的方便。对组件的引用可以指的是可以被认为是子组件的。
参考其特定实施例并详细说明了本发明，显然，在不脱离在所附权利要求书中限定的本发明的范围的情况下的修改和变化是可能的。更具体地，尽管本文中将本发明的一些方案确定为优选的或特别有利的，但可以设想本发明不必限于本发明的这些优选方案。在不脱离其范围的情况下，可以做出许多修改以使得本发明的教导适应于特定情形。

Claims (15)

1.一种光学连接器，包括：
透镜；
光纤组件；
光纤端接单元，包括：
通孔，
经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；以及
光纤推进器，用以至少部分地填充所述空腔，并将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面；
当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准，
其中，以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，并且其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
2.根据权利要求1所述的光学连接器，所述光纤端接单元包括塑料材料，所述光学连接器进一步包括粘接剂，所述粘接剂适合于在所述通孔处将所述光纤组件粘结到所述光纤端接单元的所述塑料材料。
3.根据权利要求1所述的光学连接器，其中，所述光纤端接单元的所述凹槽包括L形凹槽。
4.根据权利要求3所述的光学连接器，所述光纤推进器包括斜面，用以将所述光纤牢固地耦合到所述光纤端接单元的所述L形凹槽的两个侧面。
5.根据权利要求1所述的光学连接器，所述光纤推进器进一步形成为压配到所述光纤端接单元的所述空腔中。
6.一种用于构造光学连接器的方法，包括：
将光纤组件经由通孔插入到光纤端接单元中，所述光纤端接单元耦合到透镜并且进一步包括：
所述光纤经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；
透镜；以及
经由光纤推进器至少部分地填充所述空腔，所述光纤推进器将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面，当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准；
以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
7.根据权利要求6所述的方法，所述光纤端接单元包括塑料材料，所述方法进一步包括施加粘接剂，所述粘接剂适合于在所述通孔处将所述光纤组件粘结到所述光纤端接单元的所述塑料材料。
8.根据权利要求6所述的方法，其中，所述光纤端接单元的所述凹槽包括L形凹槽。
9.根据权利要求8所述的方法，所述光纤推进器包括斜面，用以将所述光纤牢固地耦合到所述光纤端接单元的所述L形凹槽的两个侧面。
10.根据权利要求6所述的方法，所述光纤推进器进一步形成为压配到所述光纤端接单元的所述空腔中。
11.一种用于容纳光学连接器的系统，包括：
处理器；
存储器；
系统总线，可操作地耦合到所述处理器和所述存储器；以及
连接端口，用以接收光学数据，并使所述数据经由所述系统总线可由所述处理器和所述存储器访问，所述连接端口能够容纳光缆，所述连接端口包括：
透镜，
光纤组件，
光纤端接单元，包括：
通孔，
经由所述通孔可到达的空腔，以及
包括在所述空腔中的凹槽，所述凹槽包括至少两个平坦侧面；以及
光纤推进器，用以至少部分地填充所述空腔，并将所述光纤组件耦合到所述凹槽的所述至少两个平坦侧面，当所述光纤组件耦合到所述光纤推进器和所述凹槽的所述至少两个平坦侧面时，所述光纤组件与所述透镜光学对准，其中，以折射率凝胶至少部分地填充所述空腔，从而至少部分地填充所述光纤端接单元的所述凹槽与所述光纤推进器之间的空间，并且其中，所述折射率凝胶具有1.45与1.60之间的折射率。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述光纤端接单元的所述凹槽包括L形凹槽。
13.根据权利要求12所述的系统，所述光纤推进器包括斜面，用以将所述光纤牢固地耦合到所述光纤端接单元的所述L形凹槽的两个侧面。
14.根据权利要求11所述的系统，所述光纤推进器进一步形成为压配到所述光纤端接单元的所述空腔中。
15.根据权利要求11所述的系统，进一步包括：
天线；以及
射频电路，耦合到所述天线以接收信号数据并使所述信号数据经由所述系统总线可由所述处理器和所述存储器访问。
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