CN103975265A

CN103975265A - 光连接

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Publication number: CN103975265A
Application number: CN201280060633.0A
Authority: CN
Inventors: 马科斯·菲奥伦蒂诺; 保罗·凯斯勒·罗森伯格; 雷蒙德·G·博索雷; 戴维·A·法塔勒
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2012-01-09
Filing date: 2012-01-09
Publication date: 2014-08-06
Also published as: WO2013105929A1; US20140334781A1; EP2802914A1; KR20140111649A; EP2802914A4

Abstract

本文描述涉及光连接器的技术。在一些实施例中，所示光连接器包括套管和使该套管机械地附接到光学器件的配合构造。该配合部件限定插入方向。该套管包括用于通过该套管而进行光传输的光路。该光路的纵向端部用来使该光路光学地耦合到该光学器件。该纵向端部相对于该插入方向成角度。

Description

光连接

背景技术

许多应用依赖于发送和接收较大量的数据。基于利用光进行数据传输的技术是个方便的选择，它将提供高网络带宽。有许多利用光来传输信息的装置。例如，光纤可以跨越很远距离来传输数据且提供高网络带宽。光子集成回路(PIC)集成多种光子功能而提供用于光信号的功能性。

在光通信系统中需要连接/断开能力的地方可使用光连接器。光连接器例如可被用来连接诸如波导(例如，光纤)、PIC或者光传感器(optical transducer)这样的任何类型的光学设备。例如，可使用光连接器将光纤相互连接起来或者将光纤连接到PIC。光连接器可被设计成用于光学设备的临时互连。作为选择，光连接器可被设计成用来永久或半永久地互连光学设备。

光连接器的机械稳定性有利于光学元件之间的可靠的光连接。不稳固的光连接器可能会危害光连接的持续性。光学设备之间的意外断线可能至少会造成用户不便。在某些情况下，意外断线对于相互连接的光学设备可能意味着灾难性的后果。

附图说明

为了很好地理解本公开内容，现在参照下面的附图来描述各种实施例。

图1A是呈分离状态包括连接器和互补光学器件的光学系统的透视图；图1B是呈连接状态的图1A的光学系统的透视图。

图2A和2B是呈分离状态的图1A的光学系统的从不同侧面来看的正视图；图2C和2D是呈连接状态的图1A的光学系统的从不同侧面来看的正视图。

图3是根据另一实施例的以分离状态显示的包括连接器和互补光学器件的光学系统的部分剖视图。

图4是根据另一实施例的以分离状态显示的包括连接器和互补光学器件的光学系统的部分剖视图。

图5是根据进一步实施例的呈分离状态的包括连接器和互补光学器件的光学系统的透视图。

图6是根据另一实施例的以耦合状态显示的包括连接器和互补光学器件的工作中光学系统的部分剖视图。

图7是根据又一实施例的以耦合状态显示的包括连接器和互补光学器件的工作中光学系统的部分剖视图。

图8是阐明根据本文实施方式的制造光学系统的流程图。

图9A是联结部件和呈分离状态的光学系统的剖视图；图9B是插入联结部件的呈连接状态的图9A的光学系统的剖视图；图9C是拔出联结部件的呈连接状态的图9A的光学系统的剖视图。

具体实施方式

在下文中，将阐述众多细节以提供对本文所公开的实施例的理解。然而，应理解本实施例可以没有这些细节而实施。进而，在下面的详细描述中，将参照以说明的方式来表示各种实施例的附图。尽管所说明的实施例数量有限，但应理解从它们出发存在许多修改和变型。

在这一点上，将结合所描述附图的取向来使用方向术语，比如“顶部”、“底部”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”等等。因为所披露的组件可以在许多不同取向上进行定位，所以使用方向性术语是为了说明目的而绝非限制性的。在附图中为了说明清楚，层和区域的尺寸以及一些表面的角度被夸大。类似的标号被用于各个附图的类似及相应的部件。尽管所说明的实施例数量有限，但应理解从它们出发存在许多修改和变型。

如上文所述，光连接器的机械稳定性有利于光学元件之间的可靠的光连接。例如，将光纤和光子集成回路(PIC)接合起来的一个机械上不稳定的光连接器，可能会导致该光纤和该PIC之间的光路在此光学系统工作期间被中断。光路中断可能会导致用户不便，甚至对光学元件造成损坏。

在本文中将描述光波导连接器。术语“波导连接器”是指被设计成通过光波导将两个光学元件相互连接的光学器件。光波导是用于在光谱中对电磁波波前进行引导的一种物理结构。光波导连接器可设置有在光路中的光波导，或者仅设置有被配置成在其中接纳波导的光路。

如下文所进一步详述，光波导连接器可包括套管，该套管包括用于光通过其中而传输的光路。套管是一块合适的材料(例如但不限于玻璃、陶瓷、塑料或金属)，其包括用于通过该套管而进行光传输的一条或多条光路。套管可用模制或任何其他合适的制造方法而成型。在一些实施例中，套管由精密模制的塑料所构成。如本文所用，“光路”是指套管的被配置成限定通过套管的光学信号的光路的任何合适结构或组件。作为示例，该光路可适合于接纳用来传送光信号的光纤或者任何其他类型的光波导。进而，该光路还可适合于接纳有源器件，例如但不限于垂直腔面发射激光器(VCSEL)、光检测器或者任何其他有源光学器件。

在本文至少一些实施例中，光波导连接器包括配合构造，其将如上所述的套管机械地附接到光学器件。在一些实施例中，如图1A-7所示，该配合构造被形成在连接器的套管上。可选地，该配合构造还可设置于被附接到该连接器的套管上的零件处。配合构造是指设于连接器上的一个或多个配合部件，其通过与相应的配合构造实现配合而将该连接器机械地耦合到互补器件，该相应的配合构造设于与该连接器互补的器件上。

配合包括将配合部件插入到对应的配合部件。更具体而言，连接器的配合构造可包括承接部件(例如孔)，而互补器件可包括插入部件(例如销)。在其他实施例中，连接器的配合构造可包括插入部件，而互补器件的配合构造可包括承接部件。进而，配合构造可包括插入和承接部件的组合。配合构造的一个例子是“销与孔”构造，它包括一个或多个孔和对应的销作为配合部件。通过销插入到对应的孔来实施机械耦合。

在至少一些例子中，配合构造是不仅将套管机械地附接到互补光学器件，而且还将连接器上的光路对准到互补光学器件上对应的光路。

配合构造限定插入方向。如本文所用，该插入方向是指连接器的配合部件沿着该方向而插入到互补光学器件上对应的配合部件的方向或者反之亦然(即，互补光学器件的配合部件沿着该方向而插入到连接器上对应的配合部件的方向)。例如，如下文进一步所说明，配合构造可基于销与孔设计；连接器的套管可包括与互补器件上对应的销进行配合的孔；该孔的纵轴限定该插入方向(参见图1A-2D)。在其他实施例中，连接器的套管可包括与互补器件上对应的孔进行配合的销。

在本文所述的光波导中，光路的纵向端部被配置成将连接器的光路光学地耦合到互补光学器件。例如，连接器可包括其中接纳光纤的通路；在此实施例的连接器与互补器件处于连接状态时，该光路的端部可与互补器件上对应的光路对准，以便在两个器件之间限定互连光路；此互连光路实现连接器和互补器件之间的光耦合。

在本文实施例中，上面所提及的通路纵向端部相对于插入方向成角度。例如，光路的纵向端部可与插入方向成70°和110°之间的角度，或者更具体而言，成80°和100°之间的角度，比如90°。更具体而言，根据一些实施例，连接器被配置成使得插入方向和光纤纵向端部基本上(即在制造公差内)彼此垂直。如下文进一步所述，插入方向和连接器的光路的纵向端部之间的成角度的结构有利于连接的机械稳定性。更具体而言，在本文实施例中，成角度的结构有利于连接器和互补器件之间的较高接触表面。较高接触表面通常将促进连接的机械稳定性。此外，较接近于直角的成角度的结构(例如，70°和100°之间的角度)有利于构建一个机械上稳定且紧凑的连接器。紧凑型连接器便于空间非常珍贵的应用。

下面的描述被分成几部分，被标记“连接器”的第一部分阐明连接器和连接器组件的实施例。被标记“连接器制造”的第二部分描述用于制造连接器的方法的实施例。

连接器：图1A-2D示出包括连接器102和互补光学器件104的光学系统100。互补光学器件104也可被视为连接器，因为它被设计成用于在光学元件之间(更具体而言是光路108和平面型波导112之间)提供互连性。图1A是呈分离状态的光学系统100的透视图。图1B是呈连接状态的光学系统100的透视图。图2A和2B是呈分离状态的光学系统100的从不同侧面来看的正视图。图2A是从x轴来看的正视图，图2B是从y轴来看的正视图。图2C和2D是呈连接状态的光学系统100的从不同侧面来看的正视图。图2C是从x轴来看的正视图，图2D是从y轴来看的正视图。

连接器100包括套管106。在所示实施例中，套管106为L形。具有替代形状的套管将在下面结合图3和图4而示出。通常，如本文所描述的连接器的套管可依照适合于将连接器机械地且光学地耦合到互补器件的任何形状来成型。

套管100包括用于通过该套管来进行光传输的光路108。更具体而言，光路108的尺寸被设定为在其中接纳光纤(在此图中未示出)。如本文所述的光路可适合于接纳多种波导类型，例如但不限于介质平板波导、带状波导或脊形波导。介质平板波导可由三层具有不同介电常数的材料所构成，挑选该材料以便通过全内反射使光被限制于中间层。带状波导可由被限制于包覆层之间的导光层的带所组成。在脊形波导中，导光层由在其上面重叠一条带(或者几条带)的板层所构成。

在所示实施例中，套管106是用于单一终端连接器。更具体而言，套管106被设计成在用于互连一个输入信道和一个输出信道的连接器上实施。因此，套管102适合于在光路108上接纳一条光纤。在其他实施例中，套管适合于如下文结合图5所示的多终端连接器。

套管106适合于被机械地耦合到互补光学器件104。在所示实施例中，互补光学器件104包括被装配平面型波导112的光路110。平面型波导112终止于耦合部件114。耦合部件114将光从外部器件(在此情况下为从连接器102)耦合到波导112中。在这个例子中，耦合部件114被表示为锥形波导。耦合部件114可以是适合于将光线耦合到波导中的任何光学元件，比如光栅或棱镜等。

配合构造116被集成在套管106中以将套管106机械地附接到互补光学器件104。更具体而言，配合构造116被配置成与设在器件104上对应的配合构造118进行配合。

配合构造116和118基于“销与孔”结构。在这个特定实施例中，配合构造116包括与配合构造118的销118a、118b相互补地形成的孔116a、116b。销118a、118b(以及本文所示的其他销)可在其上边缘包括倒角或类似结构(未示出)，以便于对准且在连接过程中防止磨损和碎屑形成。

在所示实施例中，孔116a、116b的纵轴122平行于销118a、118b的纵轴124。纵轴122、124限定插入方向120。配合构造118的销118a、118b被插入到配合构造118的孔116a、116b中，用于将套管102机械地耦合到器件104。在此特定实施例中，通过连接器102沿插入方向120的平移而实现插入。在其他实施例中，还可通过器件104的平移或连接器102和器件104两者的平移而实现插入。

在所示实施例中，配合构造118被集成在套管106上。集成式配合构造是指具有形成在套管106主体上的配合部件的一种配合构造。例如，如本实施例所示，孔116a、116b形成在套管106的主体中。集成式配合构造有利于本文所述的套管的紧凑性和方便制造。在其他实施例中，配合构造未集成在套管上，但却设置有配合部件，它们从套管分开而形成且通过任何适合手段附接或结合到套管的主体。

配合构造116不仅被配置成将套管106机械地附接到互补光学器件104，而且还配置成将连接器102上的光路108对准到互补光学器件104上对应的光路110。更具体而言，如图1B、2C-2D所示，当连接器102通过销118a、118b插入孔116a、116b中而耦合到器件104时，光路108与器件104上对应的光路110光学地对准，以使得从光路108上的光纤所发射出的光通过锥形波导114而耦合到平面型波导112中。光学系统100(以及本文所述的其他光学系统)也可以相反地工作。也就是说，当光学系统100处于连接状态时，由平面型波导112朝着锥形波导114传输过来并从其那里发射出的光可通过锥形波导114而耦合到光路108上的光纤中。

光路108的纵向端部126被配置成将光路108光学地耦合到互补光学器件104。光路(例如通路108)的纵向端部是指光路的一部分(例如，部分120)，该部分沿着光路的纵轴而延伸，并且被配置成在光学系统100处于连接状态时，邻接或靠近于互补光学器件(例如器件104)上对应的光路(例如通路110)。在所示实施例中，纵向端部126是沿纵轴128而延伸的直线通路部分。纵向端部126毗连套管102的表面130。表面130在本文被称之为光连接面，因为这是当光学器件100处于连接状态时，使连接器102和器件104的相对应的光路互相连接的连接器100的表面。表面130被配置成当光学系统100处于连接状态时面临器件104的相对应的表面132。在所示实施例中，当光学系统100处于连接状态时表面130和132彼此相邻。

在这个特定实施例中，光连接面大致平行于插入方向120(术语“大致”表示所指示的空间结构考虑到制造公差)。如下文结合图3、4所示，为了接纳被接纳于其中的光纤的倾斜刻面(oblique facet)，光连接面可相对于插入方向120成一定角度，以使得(i)背反射得以抑制，且(ii)连接器的机械稳定性进一步增强。例如，表面130可与插入方向120形成-20°和20°之间的角度。

纵向端部126或更具体而言轴128，相对于插入方向120成一定角度。在所示实施例中，纵向端部126被设成垂直于插入方向120。在其他实施例中，纵向端部126可相对于插入方向120成其他角度，例如70°和110°之间的角度，或更具体而言为80°和100°之间的角度，例如90°。在所示实施例和本文的其他实施例中，配合构造116被形成在垂直于表面130(光路108毗连处)的表面134处。

如可以在图2A、2C中最佳地理解那样，因为配合构造和光路被配置在连接器的不同表面上，所以连接器102的成角度的结构有利于套管106和互补器件104之间的较高接触表面。从而，连接的机械稳定性将得以提高而无损连接器装置的紧凑性。

如上文所述，构思出多种套管形状。在上述实施例中示出L型套管。在图3-4的实施例中，示出具有倾斜形状的套管。图3是根据另一实施例的包括连接器302和互补光学器件304的光学系统300的部分剖视图。图3示出呈分离状态的光学系统300。光学系统300包括许多部件，它们类似于结合图1-2D上文所示的光学系统100中的部件。更具体而言，连接器302包括光路108和配合构造116，该配合构造包括形成为孔的承接部件316。进而，器件304包括光路110和配合构造118，该配合构造包括形成为销的插入部件318。

除这些部件之外，连接器302包括被接纳在光路108中的光纤306。进而，器件304包括被接纳在光路110中的光纤308。光学系统300被设计成通过光纤306和208的各自刻面310和312之间的点对点接触来建立光连接。刻面是指光纤的端面。如图中所见，光连接面130被配置成接纳倾斜刻面310。倾斜刻面是指相对于光纤的纵轴从垂线稍微偏离的光纤刻面。倾斜角度防止光的背反射进入光纤。此外，为了接纳倾斜刻面而成一定角度的光连接面，通过增加被连接组件之间的接触面以有利于光连接以及连接器的机械稳定性。如图3和4中所见，与前面实施例(即光学系统100)形成对比，光学系统300包括相对于插入方向120倾斜的光连接面130。更具体而言，光连接面130(以及刻面312)相对于插入方向120形成8°的角度α(为说明起见角度在图中被放大)。如上文所述，角度α可以采用其他值，例如-20°和20°之间的角度值。

在上述实施例中，配合构造基于销与孔结构，其中孔被设置在连接器上(或者更具体而言在套管上)，销被设置在互补器件上。在本文的其他实施例中，连接器的配合构造可包括插入部件(例如销)。例如，插入部件可如结合图4所示那样被集成到套管中。

图4是包括连接器402和互补光学器件404的光学系统400的部分剖视图。光学系统400以分离状态显示。光学系统400包括许多部件，它们类似于结合图3在上文所示的光学系统300中的部件。更具体而言，连接器402包括光路108和配合构造116。进而，器件204包括光路110和配合构造118。

与光学系统300对比起来，连接器402上的配合构造116包括被形成为销的插入部件416。进而，器件404上的配合构造118包括被形成为孔的承接部件418。在其他实施例中，未在图中表示，每个配合构造116和118可包括插入和承接部件的组合。

如上文所述并且结合图5所示那样，本文所述的光连接器可以是多终端(MT)连接器。MT连接器是指可以将多个输入光信道互连到多个对应的输出光信道的一种连接器。

图5是根据进一步实施例呈分离状态的包括连接器502和互补光学器件504的光学系统500的透视图。连接器502包括套管506。套管506用于多终端(MT)连接器，即，它包括多条光路。在这个特定实施例中，套管500用于三终端连接器，因此，包括类似于上文所述的光路108所形成的光路508a-508c。从而，互补光学器件504包括类似于上文所述的光路110所形成的相应数量的光路510a-510c。更具体而言，光路显示为分别接纳终止于耦合部件514a-514c中的平面型光波导512a-512c(类似于平面型波导112所形成)，在此实施例中显示为类似于耦合部件114所形成的锥形波导。

在本文实施例中，MT连接器可包括限定插入方向的定位构造，该插入方向相对于光路的纵向端部成一定角度。在所示实施例中，套管500包括定位构造116，其具有形成为孔的一对承接部件116a、116b。器件504包括相对应的定位构造118，其具有形成为销的一对插入部件118a、118b。纵轴122、124限定插入方向120。

在此实施例中，定位构造116用于(i)使连接器502机械地耦合到器件504，并且(ii)使连接器502上的光路108a-108c与光路110a-110c光学地对准。光路108a-108c的端部表面限定光连接面516。在所示实施例中，光连接面516与连接器502的光连接面130一致。光路108a-108c的端部表面可被配置成接纳在光路中所接纳的光纤的倾斜刻面。与结合图3、4上文所述相似，光连接面也被配置成接纳这种倾斜刻面。在所示实施例中，光路108a-108c的纵向端部相对于插入方向成一定角度(在本实施例中，垂直地成角度)。这种成角度的构造有利于机械稳定性，这尤其便于MT连接器，因为终端数越多，光学互连源于机械不稳定性而中断的概率就越大。

本文的一些实施例构思扩展式光束连接器。在扩展式光束连接器中，被互相连接的光束在互连接口处得以扩展。一般来说，光束通过发散而扩展。与易受环境变化或机械不稳定性影响而可能要求信道的精确对准的点对点接触连接器对比起来，扩展式光束连接器对于光信道或连接器的其他元件之间的相对侧向位移可立即恢复(resilient)。进而，光束扩展可被用于使光束适合于不同直径的互连光路。成角度的连接器结构和光束扩展的组合进一步防止光学系统中的终端中断。

通常，扩展式光束连接器包括用于使光束适合于互连组件的附加光学元件。例如，传统透镜的构造可被用于在互连接口处使光束发散、聚焦或准直。依照本文的一些实施例，可使用亚波长(SWG)组件来执行如图6和7所示的这种光学功能。更具体而言，如本文所述的连接器可包括SWG构造，其相对于光路端对准并被配置成执行连接器中一个或多个特定光学功能，例如但不限于光束聚焦、光束扩张、光束分割、光束频谱分量的滤波、光束偏振或光束控制(例如光束偏转)。

SWG组件包括被配置成实现上文所提及的特定光学功能的一个或多个SWG层。SWG层是指包括带间距(pitch)的衍射光栅的层，该间距足够小以抑制除0^th次衍射外的所有衍射。与此相反，传统波长衍射光栅的特征是：间距足够高以引起入射光的较高次衍射。换言之，传统波长衍射光栅将光线分割和衍射成在不同方向上行进的若干光束。SWG层的间距的范围可从10nm到300nm或者从20nm到1μm。SWG层如何折射入射光束，可通过适当地选择SWG的衍射结构的尺度在制造时决定。

SWG组件有助于实现光连接器中的大量各种各样的光学功能。更具体而言，SWG构造可提供类似于诸如透镜、棱镜、分束器、光束过滤器或偏振片的传统光学器件的那些光学功能，而无损连接器的光学性能。可在本文实施例中实现的SWG组件的例子阐明于公开号为WO2011/136759的国际专利申请和公开号为US2011/0188805的美国专利申请中，它们通过引用而并入本文，在这个意义上这些文档并非与本公开内容矛盾，尤其是其中描述SWG设计的那些部分。

图6是根据另一实施例的以耦合状态显示的包括连接器602和互补光学器件604的光学系统600的部分剖视图。光学系统600被显示为处于使光束606在连接器602和器件604之间互连的工作状态。

连接器602包括套管608，套管608具有光路108和配合构造116，配合构造116包括形成为孔的承接部件616。光纤306被描绘为接纳在光路108中以便光传输通过套管608。在光学系统600如图中所示处于耦合状态时，光路108毗邻被设在套管608和器件604之间的互连区域610。互连区域610包括与光路108对准的SWG组件612。

器件604包括光路110和带有被形成为销的插入部件318的配合构造118。光路110包括终止于耦合部件614的波导，在此实施例中显示为光栅层。耦合部件614是使光线光学地耦合进入或离开波导308的任何合适的光学构造。

SWG组件612与光路108对准以便耦合光束606，该光束606从光纤306发射出来并进入到器件604的光路110中。更具体而言，SWG组件612包括被配置成使光束606准直而进入耦合部件614中的SWG层617。SWG组件612还可以包括进一步或可选择的SWG层来实现其他光学功能，比如偏转光束，将光束分割成频谱分量，在光束中过滤一个或多个频谱分量，偏振光束，聚焦或散焦光束，准直带有非平行波前的光束或者这些功能的组合。

图7是根据另一实施例的以耦合状态显示的包括连接器702和互补光学器件704的光学系统700的部分剖视图。光学系统700被示出为处于使光束606在连接器702和器件704之间互连的工作状态。光学系统700包括许多部件，它们类似于结合图6上文所示的光学系统600中的部件。更具体而言，连接器702包括套管608，套管608具有光路108和配合构造116，配合构造116包括被形成为孔的的承接部件616。光纤306被描绘为接纳在光路108中。互连区域610包括与光路108对准的SWG组件612。进而，器件704包括其中接纳有光纤308的光路110和带有被形成为销的插入部件318的配合构造118。

与图6中所示的实施例形成对比，连接器702上的互连区域610包括与SWG组件612对准的又一SWG组件712。又一SWG组件712也被配置成使得在连接器702耦合到器件704时它与光路110对准。更具体而言，SWG组件712包括SWG层717，其被配置成使光束706聚焦进入光路110的光纤308中。SWG组件612还可包括进一步或可选择的SWG层来实现其他光学功能，比如偏转光束，将光束分割成频谱分量，在光束中过滤一个或多个频谱分量，偏振光束，聚焦或散焦光束，准直带有非平行波前的光束或者这些功能的组合。进而，连接器702可将SWG组件612和SWG组件712结合在单一SWG组件中，其负责以类似于图7所描绘的方式来聚焦发散光束606进入光纤308中。

在系统700工作中，光纤108发出发散光束606。发散光束606撞击SWG层617并被准直成已准直光束607。已准直光束607撞击SWG层717并从而被处理成会聚光束706而聚焦到光纤308中。在此实施例中可除去如其他实施例中所示的耦合部件(例如耦合部件114)，因为会聚光束706被聚焦而使得其在通路110的入口点的直径足够地小。应理解成系统700可相反地工作，即用来使从器件704的光纤308发射出的光束耦合到连接器702的光纤306中。

连接器的制造：图8描述对制造光学系统制造的实施例进行说明的一种方法800，该光学系统包括连接器以及任选的互补光学器件。例如，光学系统可包括结合图1-7上文所示的连接器102、302、402、502、602、702。在方框802形成配合构造，该配合构造限定插入方向。例如，返回参照图1A，孔116的纵轴122限定插入方向120。配合构造被形成为使得它被配置成通过沿插入方向进行插入而将套管(例如套管106)机械地附接到互补光学器件(例如器件104)。进而，套管包括使光传输通过该套管的光路(例如通路108)。光路的纵向端部(例如部分126)被配置成将光路光学地耦合到互补光学器件。该配合构造被形成为使得光路端部相对于插入方向成角度。

该配合构造可对应于上文所述的任何配合构造。有多种加工方法可用来形成该配合构造。例如，承接部件，诸如该配合构造的孔，可钻孔到套管的部分中。可选地，如果套管是通过成型来制造，则孔可以在成型过程中使用间隔件来形成，该间隔件可以被淘汰或者拔出以在套管中形成空隙空间。插入部件，诸如销，可形成为单独的部件(例如通过精密加工)并通过任何适合的制造工艺而集成到套管中。例如，可在套管中制造导销镗孔并使销插入其中。销可通过接合或者穿过被耦合到套管的销保持器部件而保持在适当的位置。可选地，对准销可整体地形成在套管上。例如销可模制到套管主体中或者由套管主体机械加工。

方框802的形成配合构造可包括以光刻方式在套管的表面上限定配合构造的子方框804。从而，有利于高精度限定配合构造中的部件位置。配合部件的精确限定进一步有助于连接器的机械稳定性以及互连部件的精确光学对准。举例来说，若该配合构造包括销，则该销可以通过以下工序而形成。首先，套管主体的一部分可以涂有一层适合的材料(硅、氧化硅、金属或玻璃)。随后，该层可使用适合的掩模来布图以形成销，或者销可被接合在其上的销前体(pin precursor)。

由方法800所产生的光学系统可以是单独的连接器。在其他实施例中，由方法800所产生的光学系统包括连接器(例如，连接器102、302、402、502)和互补光学器件(例如，器件104、304、404、504、604)。作为例子，方法800示出用于制造由集成连接器和互补光学元件所产生的光学系统的进一步方框(即方框806-810)。作为例子，这些进一步方框结合图9A-9C在下文阐明。

在方框806，结合方框802在上文所提及的套管被机械地耦合到互补光学器件。有许多执行方框806的机械耦合的方法。如何执行机械耦合通常取决于特定连接器设计。在一些实施例中，通过使该互补光学器件的配合构造接合到套管的配合构造来实现机械耦合。例如，如结合图1A-7所示，连接器和互补光学器件可包括互补性配合构造(例如，销和对应的孔)。连接器和互补光学器件彼此相对地进行定位和移位，以使得互补性配合构造得以接合。可进行进一步的移位以实现插入部件插入到承接部件中，直至(a)连接器和互补器件之间的机械连接稳定，且(b)待光学地互连的元件得以光学地对准。

图9A-9C示出如何实现耦合的进一步实施例，其中，辅助配合构造可被用来耦合连接器和互补光学器件的配合构造。图9A是呈分离状态的光学系统900以及用作另一配合构造的联结部件902的剖视图。图9B是联结部件902插入且处于连接状态的光学系统900的剖视图。图9C是联结部件902拔出且处于连接状态的光学系统900的剖视图。

光学系统900包括连接器904和互补光学器件906。连接器904和器件906包括各自的光路108、110，光路108、110被配置成当光学系统处于连接状态时得以光耦合(参见图9B、9C)。光路108形成在套管908中。在此特定实施例中，通过光路108、110的端部910、912的点对点接触而实现光耦合。连接器904包括配合构造116，其包括被形成为孔的承接部件916。器件906包括配合构造118，其包括也被形成为孔的承接部件918。两个配合构造916、918被配置成配合在此实施例中被形成为销的联结部件902。

在图9A-9C所示的实施例中，通过集合连接器904和器件906，同时联结部件902被插入承接部件916、918中来实现方框806。从而，这将有利于互相连接的光学元件(在此实施例中为光路108、110)的精确光学对准。

如图9B所示，方框806的将套管机械地耦合到互补光学器件，包括将互补光学器件906的光路110对准套管908的光路108，使得光路110、112的邻接端部910、912彼此平行地配置。从而，通路(或者更具体而言为其中接纳的波导)的点对点接触就可得以实现。

在其他实施例中，互连部件(比如耦合部件114或SWG组件612)被插入光路的波导之间，以有利于光学系统中的光学互接。更具体而言，返回参照图1A-2D和5-7的实施例，将套管(例如套管106、506、606或706)机械地耦合到互补光学器件(例如，器件104、504或604)，可包括通过互补器件的光路端部的耦合部件(例如，锥形波导114、514a-514c、614)，使互补光学器件的光路(例如，通路110或510a-510c)光学地对准到套管的光路(例如，通路108或508a-508c)。进而，返回参照图6的实施例，方框806的套管(例如，套管608)机械地耦合到互补光学器件(例如，器件604)，可包括通过亚波长组件(例如，SWG组件612)将互补光学器件的光路(例如，通路110)光学地对准到套管的光路(例如，通路108)。

在本文的一些实施例中，在方框806的机械耦合后，套管被接合到互补光学器件。例如，套管908和器件906可以以图9B中所示的构造在方框808彼此接合。配合构造116和118与联结部件902协作，有利于以高定位精度实现接合，以使得通路108、110的光学对准在接合过程中不受损害。为了执行接合，套管906和器件906的部分可在方框806的机械耦合之前涂有合适的粘接剂，这些部分被配置成在系统900被连接时相邻接。在一些实施方案中，配合构造的部分设置有这种粘接剂，特别是如果在光学系统准备好工作时这些部分将接触时。

在一些实施例中，在方框908的接合后，拆除配合构造。例如，在结合图1A-7上文所示的实施例中，所图示的销可被设置为可拆卸式部件并在光学系统处于其组件已被接合的连接状态下被拆除。在其他实施例中，如图9A-9C所示那样，在方框808的接合后，拆除辅助配合构造(在此情况下为联结部件902)。可拆卸式配合构造有利于固定式连接器的高对准精度，而不会损害光学系统所满足的几何或重量限制。

上文所述的至少一些实施例提供光连接器。如上文所讨论，一些实施例可成功地部署于基于光纤的光连接器。然而，一些其他实施例也可被用于提供光学元件之间的互连性的任何类型的光学器件。进而，上文所述的连接器包括基于销与孔结构的配合构造。然而，本文所构思的配合构造可包括适合于实现套管与互补光学器件对准的任何部件，比如适当地配置的孔、槽、或插口以及相对应的插入部件。

在前面的描述中，阐述许多细节以供理解本文所公开的实施例。然而，本领域技术人员应理解本实施例可以没有这些细节来实施。虽然已公开数目有限的实施例，但本领域的技术人员将从它们出发意识到许多修改和变型。其意图是所附权利要求以落入所公开实施例的真实精神和范围内这一方式来覆盖这些修改和变型。

Claims

1.一种光波导连接器，包括：

套管，所述套管包括使光传输通过所述套管的光路；以及

配合构造，所述配合构造将所述套管机械地附接到互补光学器件，所述配合部件限定插入方向；以及

使所述光路光学地耦合到所述光学器件的所述光路的纵向端部，所述纵向端部相对于所述插入方向成角度。

2.如权利要求1所述的连接器，其中，所述配合构造被集成在所述套管中。

3.如权利要求2所述的连接器，其中，所述配合构造包括被形成在所述套管上的孔构造。

4.如权利要求1所述的连接器，其中，所述连接器用来连接多个终端，所述套管包括多条通路，所述多条通路的纵向端部使所述光路光学地耦合到所述光学器件，所述通路纵向端部相对于所述插入方向成角度。

5.如权利要求1所述的连接器，还包括：相对于所述光路纵向端部对准的亚波长光栅构造，以便实现光束扩展。

6.如权利要求1所述的连接器，所述光路的所述纵向端部相对于所述插入方向形成70°和110°之间的角度。

7.一种用于光波导连接器的套管，包括：

使光传输通过套管主体的光路；

限定插入方向的配合构造；

使所述光路光学地耦合到互补光学器件的光路端，所述光路端毗连所述套管的光连接面，与所述插入方向形成-20°和20°之间的角度。

8.如权利要求7所述的光纤套管，其中，所述光路用来接纳带倾斜刻面的光纤。

9.一种制造光学系统的方法，所述方法包括：

在连接器形成配合构造，所述配合构造使所述连接器的套管机械地附接到互补光学器件，所述配合构造限定插入方向，所述套管包括使光传输通过所述套管的光路，所述光路的纵向端部使所述光路光学地耦合到所述互补光学器件，其中，

所述配合构造被形成为使得所述插入方向相对于所述通路端成角度。

10.如权利要求9所述的方法，其中，布置所述配合构造包括以光刻方式在所述套管的表面上限定所述配合构造。

11.如权利要求9所述的方法，还包括：通过将所述互补光学器件的配合构造接合到所述套管的所述配合构造而使所述套管机械地耦合到所述互补光学器件。

12.如权利要求11所述的方法，还包括：

将所述套管结合到所述互补光学器件；以及

拆除配合构造。

13.如权利要求11所述的方法，其中，使所述套管机械地耦合到所述互补光学器件，包括将所述互补光学器件的光路对准到所述套管的所述光路，以使得这些光路的邻接端部分被布置成彼此平行。

14.如权利要求11所述的方法，其中，使所述套管机械地耦合到所述互补光学器件，包括通过所述互补光学器件的耦合部件将所述互补光学器件的光路光学地对准到所述套管的所述光路。

15.如权利要求14所述的方法，其中，使所述套管机械地耦合到所述互补光学器件，包括通过亚波长组件将所述互补光学器件的光路光学地对准到所述套管的所述光路。