CN104808298A - 有源光纤耦合器件 - Google Patents

Abstract

一种有源光纤耦合器件，包括上下层叠配合的光电耦合接头和光纤接头，在光学器件的正上方具有一45度反射面，用于将光学器件向上发射的竖直光束转换为水平光束，具有固定钩、连接臂和定位柱孔；光纤接头中部具有至少一根光纤，具有固定钩，插入引导槽和定位柱，当光电耦合接头与光纤接头对接时，光纤与45度反射面相对接收水平光束，上述连接部件彼此对应连接，确保光电耦合接头和光纤接头的稳定结合且不会相对移动。本发明大大缩短整体结构，缩短了光路，减少了光在材料里面的损耗；省去了金属卡扣，极大地减少了成本，且方便对准和增加结构的稳定性。本发明结构设置简单合理，体积小，强度高，制作方便，易于装配和使用，适用范围广。

Description

有源光纤耦合器件

技术领域

本申请涉及一种光纤连接器领域，具体涉及一种包括具有光电转换芯片的光电耦合接头，以及具有光纤的光纤接头，所述透镜组接头和所述光纤接头连接组成有源光纤耦合器件。

背景技术

随着新世纪信息时代的来临，信息技术影响和改变着人们生产方式和生活方式，成为现代经济发展的重要推动力量。通信已渗透到人们的工作生活和社会经济的方方面面。在这个大背景下，更快，更便捷，更实用的通信连接器产品是目前通信连接器产品的发展方向。

光纤连接器与传统电连接器相比的优点在于，具有抗电磁干扰好，传输效率高，体积小等独特的优点，因此被广泛的应用于光纤通信领域。光纤连接器的主要用途是用以实现光纤的接续。而AOC（有源光缆，Active Optical Cable）光电混合连接器与现有的光纤连接器的区别在于，可与现有的集成电路配套整合使用，光电转换模块集成电路安设在连接器中而不需要单独使用设备进行光电转换，节省了数据中心，大型机房等空间，同时能与现有的电脑等终端设备兼容，从而拥有广泛的市场前景。在光纤连接器领域，耦合器件用于将芯片组上的垂直腔面发射激光器射出的激光耦合进有源光缆中的光纤，或将光纤传输过来的激光耦合进光电二极管。现有的耦合器件受结构的限制，耦合部件之间承受力和夹持力较小，易受力松脱，接头拉动受力时会使配件分离，这将影响光纤的耦合性能。也正因为如此，现有的耦合器件还难以适应需要经常插拔和拉扯的使用环境要求。由于现有耦合器件的抗震要求限制，其使用范围仍然有限制，因此，如何得到具有自带锁固功能，以及满足通信电子产品对接头的抗拉、抗震、防尘能力的需求，成为现有技术中光纤耦合器件亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种有源光纤耦合器件，通过上下层叠的设计缩短了光纤耦合器件的长度，依靠自身的材料特性进行微量变形使之卡紧，去掉了传统的依靠金属卡扣的模式，在达到操作简便的同时，提高了可靠性。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种有源光纤耦合器件，包括上下层叠配合的光电耦合接头和光纤接头；

所述光电耦合接头包括位于底部的至少一光学器件和至少一驱动芯片，所述驱动芯片驱动所述光学器件，在所述光学器件的正上方具有一45度反射面，用于将光学器件向上发射的竖直光束转换为水平光束，所述光电耦合接头的两侧分别具有一第一固定钩；

所述光纤接头中部具有至少一根光纤，两侧分别具有一第二固定钩，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤与所述45度反射面相对，接收所述水平光束，所述第一固定钩和所述第二固定钩相卡接，确保光电耦合接头和光纤接头的稳定结合且不会相对移动。

优选地，在光电耦合接头的两侧分别具有一连接臂，所述连接臂具有凹槽，所述光纤接头的两侧分别具有一插入引导槽，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述插入引导槽插入所述凹槽中，与所述连接臂相卡接。

优选地，所述光纤接头的端面两侧分别具有一定位柱，所述光电耦合接头与所述光纤接头相对的端面也分别具有一定位柱孔，与所述定位柱相配接，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述定位柱插入所述定位柱孔中，既起定位作用，又可以起到一定的固定连接的作用。

优选地，所述光电耦合接头底部粘结有PCB电路板，所述光学器件和驱动芯片12通过贴片的方式连接在PCB电路板上，所述光电耦合接头的下部具有COB区域保护腔体, 以容纳发光器件和驱动芯片；在所述光学器件上方具有光学器件端汇聚透镜，在45度反射面面向光纤的一侧具有光纤端汇聚透镜。

优选地，在所述光电耦合接头底部具有凹进的储胶腔，以存储与所述PCB电路板粘结固定的胶水，确保底部有足够的胶量和PCB电路板粘合。

优选地，在所述储胶腔四周的侧壁和端面上具有多个梯形凹槽。

优选地，所述光电耦合接头，在与所述光纤接头相对的连接处具有一凹进的光纤耦合腔体，所述光纤接头端面伸出的光纤能够进入所述光纤耦合腔体。，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤耦合腔体被封闭。

优选地，所述光纤接头还具有至少一个光纤引导槽和至少一裸纤定位孔，用于引导光纤，在光纤接头的中部具有凸起的光纤支撑台阶以承载光纤引导槽的部分，所述光纤支撑台阶将光纤引导槽分割为两部分，分别放置带涂覆层的光纤和剥去涂覆层的光纤，剥去涂覆层的光纤从裸纤定位孔伸出。

优选地，所述光纤支撑台阶的后端还具有用于点胶时保证胶量的光纤粘胶区域，点胶时可以充满这里来保证胶量及光纤粘接的稳固程度。

优选地，所述裸纤定位孔的前端还具有用于给切纤设备作为基准面的切纤基准面。

因此，本发明的有源光纤耦合器件包括互相咬合的光电耦合接头和光纤接头，两个接头采用上下层叠的结构，大大缩短整体结构，缩短了光路，减少了光在材料里面的损耗；采用了抽屉式的引导槽和固定钩，省去了金属卡扣，极大地减少了成本，且方便对准和增加结构的稳定性；设置了储胶腔以及梯形凹槽，提高了粘结力。本发明结构设置简单合理，体积小，强度高，制作方便，易于装配和使用，适用范围广。

附图说明

图1是根据本发明具体实施例的有源光纤耦合器件即将连接状态的顶面视图；

图2是根据本发明具体实施例的有源光纤耦合器件处在连接状态的底面视图；

图3是根据本发明具体实施例的有源光纤耦合器件处在连接状态的剖视图；

图4是根据本发明具体实施例的光电耦合接头的顶面视图；

图5是根据本发明具体实施例的光电耦合接头的底面视图；

图6是根据本发明具体实施例的光电耦合接头的正面视图；

图7是根据本发明具体实施例的光纤接头的顶面视图；

图8是根据本发明具体实施例的光纤接头的底面视图。

图中的附图标记所分别指代的技术特征为：

1.定位柱孔；2.45度反射面；3.光纤耦合腔体；4.梯形凹槽；5. 光纤接头；6.连接臂；7.光电耦合接头；8.第二固定钩；9.光学器件端汇聚透镜；10.储胶腔；11.第一固定钩；12.驱动芯片；13.光学器件；14.PCB电路板；15.光纤；16.COB区域保护腔体；17.光纤端汇聚透镜；18.定位柱；19.插入引导槽；20.裸纤定位孔；21.切纤基准面；22.光纤支撑台阶；23.光纤粘胶区域；24.激光光束；25.光纤引导槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

参加图1-3，公开了有源光纤耦合器件连接示意图，所述有源光纤耦合器件包括上下层叠配合的光电耦合接头7和光纤接头5，所述光电耦合接头7包括位于底部的至少一光学器件13和至少一驱动芯片12，在附图中示例性的包括4个光学器件13，所述驱动芯片也可以为4个驱动芯片以分别驱动4个光学器件，即包含4条光路。但本发明不限于此，也可以为2条光路，6条光路或者8条光路，并设置相应的器件。所述驱动芯片12驱动所述光学器件13，所述光学器件13示例性的可以为光发射器，例如VCSEL,LD等激光器….，用于发射光束,也可以为光接收器，例如PD，PIN等光接收器，用于接收光束，在本实施例中光学器件13采用光发射器进行示例性说明。在光学器件13的正上方具有一45度反射面2，用于将光学器件13向上发射的竖直光束转换为水平光束，所述光电耦合接头7的两侧分别具有一第一固定钩11；所述光纤接头5中部具有至少一根光纤15，两侧分别具有一第二固定钩8，当所述光电耦合接头7与所述光纤接头5对接时，所述光纤15与所述45度反射面相对，接收所述水平光束，所述第一固定钩和所述第二固定钩相卡接，确保光电耦合接头和光纤接头的稳定结合且不会相对移动，从而达到所述光电耦合接头7与所述光纤接头5牢固夹持住的效果，同时也可以精确控制好所述光纤15的端面和所述光电耦合接头，例如45度反射面2之间的间距。

因此，本发明具有水平光路和竖直光路，光电耦合端位于下部，光纤对接端位于上部，彼此上下层叠配合，以高度换长度，减少了有源光纤耦合器件的长度，达到了最短系统长度。而现有技术中的光电耦合端和光纤对接端是前后放置，整体结构很长，而对于有源光纤接头而言，长度最敏感，长度的减少将减少对接插头的尺寸，从而使得线缆接头的规格变小，适用范围更广。

并且，通过固定钩的相互卡接作用，可以使得有源光纤耦合器件可以通过自身的材料特性进行微量变形使之卡紧，去掉了传统的依靠金属卡扣的模式，减少了成本，且操作简便，又提高了可靠性。

进一步的，在光电耦合接头7的两侧分别具有一连接臂6，所述连接臂具有凹槽，所述光纤接头5的两侧分别具有一插入引导槽19，当所述光电耦合接头7与所述光纤接头5对接时，所述插入引导槽19插入所述凹槽中，与所述连接臂6相卡接。通过采用这种抽屉式的引导槽，方便了对准和增加结构的稳定性。

从附图中可以看出，所述连接臂位于所述第一固定钩的上方，所述插入引导槽位于第二固定钩的上方；当然，所述连接臂也可以位于第一固定钩的下方，所述插入引导槽位于第二固定钩的下方。只要彼此能够耦合连接即可，均在本发明的保护范围之内。

所述光纤接头7的端面两侧分别具有一定位柱18，所述光电耦合接头7与所述光纤接头相对的端面也分别具有一定位柱孔1，与所述定位柱18相配接，当所述光电耦合接头7与所述光纤接头5对接时，所述定位柱插入所述定位柱孔中，既起定位作用，又可以起到一定的固定连接的作用。

因此，本发明通过彼此配合的固定钩，抽屉式的连接臂，以及定位柱孔的方式，既提高了定位的精确性，又提高了使用的简便性，且成本较低。

参见图4-6，示出了光电耦合接头7的各方向视图。

进一步优选地，所述光电耦合接头7底部粘结有PCB电路板14，所述光学器件13和驱动芯片12通过贴片（Die bonding）的方式连接在PCB电路板14上，所述光电耦合接头7的下部具有COB（chip on board）区域保护腔体16, 以容纳发光器件13和驱动芯片12。

在所述光学器件13上方具有光学器件端汇聚透镜9，在45度反射面2面向光纤15的一侧具有光纤端汇聚透镜17。

光学器件13垂直向上发出的激光光束24通过光学器件端汇聚透镜9转换为平行光，经过45度反射面2转换为水平光，然后再通过光纤端汇聚透镜17聚焦耦合到光纤15中去。

同理，光纤15中传输的激光光束24通过光纤端汇聚透镜17转换为水平平行光，经过45度反射面转换为垂直向下，然后再通过光学器件端透镜9聚焦耦合到光学器件13中去。光学器件端汇聚透镜9、光纤端汇聚透镜17、光学器件13以及光纤15均一一对应。

在所述光电耦合接头7底部具有凹进的储胶腔10，以存储与所述PCB电路板粘结固定的胶水，确保底部有足够的胶量和PCB电路板14粘合。使得大部分的胶水会停留在接触面上，从而增加了粘结强度。避免了现有技术中所述光电耦合接头底部是平的，安装PCB电路板时，底面胶水从四周挤出，从而导致接触面胶量不够，强度下降的问题。

进一步的，在所述储胶腔四周的侧壁和端面上具有多个梯形凹槽4，从而使得当采用UV胶填充在储胶腔10以固定PCB电路板时，梯形凹槽4减薄了侧面的厚度，当紫外光从侧面入射以固化UV胶时，能够有更多的光线入射至UV胶，以增强紫外光照射强度，加快胶水的固化。

进一步的，所述光电耦合接头7，在与所述光纤接头5相对的连接处具有一凹进的光纤耦合腔体3，所述光纤接头5端面伸出的光纤能够进入所述光纤耦合腔体3，从而保护光纤耦合空间的洁净度。，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤耦合腔体被封闭。因此，对接后的光纤耦合腔体是密封的，防尘防水。避免了现有技术中开放式的连接方式，使得灰尘等杂志对光纤端面造成较大的污染。

参见图7,8，示出了光纤接头7的顶面视图和底面视图。

光纤接头7还具有至少一个光纤引导槽25和至少一裸纤定位孔20，用于引导光纤，在光纤接头7的中部具有凸起的光纤支撑台阶22以承载光纤引导槽25的部分，所述光纤支撑台阶22将光纤引导槽25分割为两部分，分别放置带涂覆层的光纤和剥去涂覆层的光纤，剥去涂覆层的光纤从裸纤定位孔20伸出。示例性的，光纤引导槽25的部分可以为在光纤支撑台阶22上的凹槽。

进一步的，光纤支撑台阶22的后端还具有用于点胶时保证胶量的光纤粘胶区域23，点胶时可以充满这里来保证胶量及光纤粘接的稳固程度。

应当说明的是，在固定光纤时，在光纤支撑台阶22和光纤粘胶区域23上都会存在胶水，以分别固定位于不同长度处的光纤，增强固定效果。

进一步的，所述裸纤定位孔20的前端还具有用于给切纤设备作为基准面的切纤基准面21。切纤设备以切纤基准面21为基准，对伸出裸纤定位孔20的裸纤进行端面切割，确保一定的长度以及端面一致性。

在本发明中，示例性的，所述光纤具有4根，相应的具备4个光学器件，对应的汇聚投影，4个裸纤定位孔和4个光纤引导槽。但本领域技术人员能够知道，也可以为其它数量，只要各部件数量彼此对应即可，均在本发明的保护范围之内。

本发明的使用方法如下：

将光纤分别剥去涂覆层和外护套，将剥好涂覆层的光纤沿着光纤引导槽25，按对应光纤定位孔20穿入光纤接头5，插入到裸纤定位孔中，剩余的外护套顶住光纤支撑台阶22，光纤端面以切纤基准面21为基准使用激光切割或研磨处理。光纤引导槽25处使用胶水将光纤15和光纤接头5黏在一起，胶水应当充满光纤引导槽25和光纤粘胶区域23。然后将制备好的光纤接头5沿着插入引导槽19推入光电耦合接头7的两个连接臂6中，端面两侧的定位柱18与光电耦合接头7两侧的定位柱孔1相对应，然后配接，确保光纤端汇聚透镜17与光纤接头5上处理好的光纤端面正对，光纤接头上的第二固定钩8和光电耦合接头上的第一固定钩11相卡接，从而达到光纤接头5与光电耦合接头7牢固夹持，且不会相对移动，同时也可以精确控制好光纤端面和光纤端汇聚透镜17之间的间距。

本发明具有如下的优点：

1.采用光纤接头5与光电耦合接头7上下层叠的结构，大大缩短整体结构，还缩短了光路，减少了光在材料里面的损耗。

2.采用了抽屉式的引导槽，方便对准和增加结构的稳定性。

3.采用固定钩，省去了金属卡扣，极大地减少了成本。

4.增加了储胶腔，把更多的胶水留在光电耦合接头的底部，增加接触面的胶量，从而增腔黏着力。

5.在储胶腔的四周增加了梯形槽，减薄了侧壁，方便紫外光入射。

6. 当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤耦合腔体被封闭，整个光纤耦合腔体是密封的，防尘防水。以往的设计都是开放式的，灰尘等杂志对光纤端面的污染影响很大。

因此，本发明的有源光纤耦合器件包括有将激光从光电转换芯片上引导出来的光电耦合接头及将光纤引导向光电耦合接头的光纤接头。连接接头的一端与抗拉高速光电混合数据传输光缆相连，另一端伸出的光纤经过处理，与光电耦合接头的透镜组对接。本发明结构设置简单合理，体积小，强度高，制作方便，易于装配和使用，适用范围广。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。

Claims (10)

1.一种有源光纤耦合器件，包括上下层叠配合的光电耦合接头和光纤接头；

所述光电耦合接头包括位于底部的至少一光学器件和至少一驱动芯片，所述驱动芯片驱动所述光学器件，在所述光学器件的正上方具有一45度反射面，用于将光学器件向上发射的竖直光束转换为水平光束，所述光电耦合接头的两侧分别具有一第一固定钩；

所述光纤接头中部具有至少一根光纤，两侧分别具有一第二固定钩，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤与所述45度反射面相对，接收所述水平光束，所述第一固定钩和所述第二固定钩相卡接，确保光电耦合接头和光纤接头的稳定结合且不会相对移动。

2.根据权利要求1所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

在光电耦合接头的两侧分别具有一连接臂，所述连接臂具有凹槽，所述光纤接头的两侧分别具有一插入引导槽，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述插入引导槽插入所述凹槽中，与所述连接臂相卡接。

3.根据权利要求2所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述光纤接头的端面两侧分别具有一定位柱，所述光电耦合接头与所述光纤接头相对的端面也分别具有一定位柱孔，与所述定位柱相配接，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述定位柱插入所述定位柱孔中，既起定位作用，又可以起到一定的固定连接的作用。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述光电耦合接头底部粘结有PCB电路板，所述光学器件和驱动芯片12通过贴片的方式连接在PCB电路板上，所述光电耦合接头的下部具有COB区域保护腔体, 以容纳光学器件和驱动芯片，所述光学器件是光发射器件，或者是光接收器件；

在所述光学器件上方具有光学器件端汇聚透镜，在45度反射面面向光纤的一侧具有光纤端汇聚透镜。

5.根据权利要求4所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

在所述光电耦合接头底部具有凹进的储胶腔，以存储与所述PCB电路板粘结固定的胶水，确保底部有足够的胶量和PCB电路板粘合。

6.根据权利要求5所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

在所述储胶腔四周的侧壁和端面上具有多个梯形凹槽。

7.根据权利要求4所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述光电耦合接头，在与所述光纤接头相对的连接处具有一凹进的光纤耦合腔体，所述光纤接头端面伸出的光纤能够进入所述光纤耦合腔体，当所述光电耦合接头与所述光纤接头对接时，所述光纤耦合腔体被封闭。

8.根据权利要求1-3中任意一项所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述光纤接头还具有至少一个光纤引导槽和至少一裸纤定位孔，用于引导光纤，在光纤接头的中部具有凸起的光纤支撑台阶以承载光纤引导槽的部分，所述光纤支撑台阶将光纤引导槽分割为两部分，分别放置带涂覆层的光纤和剥去涂覆层的光纤，剥去涂覆层的光纤从裸纤定位孔伸出。

9.根据权利要求8所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述光纤支撑台阶的后端还具有用于点胶时保证胶量的光纤粘胶区域，点胶时可以充满这里来保证胶量及光纤粘接的稳固程度。

10.根据权利要求8所述的有源光纤耦合器件，其特征在于：

所述裸纤定位孔的前端还具有用于给切纤设备作为基准面的切纤基准面。