CN106068473B - 光学连接器、线缆和光通信设备 - Google Patents
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Abstract
用于将入射光学信号收集到光学传输路径或光检测器单元的透镜(311a)被设置于将被安装到光学信号的发送侧光学连接器的插头壳体(315)中。对于的每一个透镜(311a)，光学传输路径或光检测器单元被保持在壳体(315)中。用于将壳体(315)附接到发送侧光学连接器的附接部分(316L、316R)被沿着多个透镜的排列方向设置在壳体(315)上。每个透镜(311a)在与透镜的排列方向正交的方向上扩展可以被聚焦到光学传输路径或光检测器单元上光学信号的入射范围。即使在绕透镜的排列方向(LP)的枢转轴施加力，将会可以将入射光学信号聚焦到光学传输路径或光检测器单元上，并且可以执行稳定的光通信。
Description
技术领域
本技术涉及光学连接器、线缆和光通信设备，并且使得实施鲁棒的光通信成为可能。
背景技术
在过去，提出使用光纤阵列来执行光通信的接口。例如，在专利文献1中，通过在水平方向上放置多个的准直透镜来执行光准直耦合，使得处理过程简易并且使得大容量传输成为可能。另外，使用了光准直耦合，并且因此在发送侧光学连接器和接收侧光学连接器之间的光信号为准直光，因此，即使在光学连接器连接时没有高精度地保持连接器之间的距离(光信号的发射方向上的距离)，仍可以执行鲁棒的光通信。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 4742729B
发明内容
技术问题
与此同时，在使用光准直耦合的光学连接器中，发送侧光学连接器的准直透镜和接收侧光学连接器的准直透镜被面对面放置，并且因此，在光学连接器连接时，将连接器定位到使得准直透镜各自面对面的位置的机制是必须的。例如，当多个准直透镜在水平方向排列时，在端部侧之一的准直透镜的外侧和另一端部侧的准直透镜的外侧处执行光学连接器的定位和固定。按此方法，在多个准直透镜被精准定位的情况下，发送侧光学连接器和接收侧光学连接器可以被连接。但是，因为光纤阵列的自重等因素，沿着绕在多个准直透镜的排列方向上的轴的转动方向的力被施加到光学连接器上，在准直光发射方向和接收侧光学连接器的准直透镜光轴方向等之间产生了偏差。因此，如果因为光信号发射方向和透镜的光轴方向之间的偏差等，光信号不进入准直透镜，担心在光收集后光信号的光量减少，执行鲁棒的光通信变得困难。
因此，本技术中，目的是提供光学连接器、线缆和光通信设备，其即使被施加了沿绕透镜排列方向处的轴的转动方向的力，依然可以实施鲁棒的光通信。
解决问题的技术方案
根据本技术的第一个方面，提供了一种光学连接器，其包括：透镜，将入射光信号收集到光传输路径或光检测单元；壳体，保持多个透镜以及光传输路径或光检测单元并且被耦合到光信号的发送侧光学连接器；以及附接部分，被设置在多个透镜的排列方向上，用于将壳体以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器。在多个透镜中，能够被收集到光传输路径或光检测设备的光信号的入射范围被在与透镜排列方向正交的方向上扩展。
在本技术中，为准直光的光信号从发送侧光学连接器经由透镜进入光传输路径或光检测单元。连接到发送侧光学连接器的壳体保持有多个透镜。另外，被设置在多个透镜的排列方向的附接部分，该附接部分将壳体以可连接且可分离的方式连接到发送侧光学连接器上。在多个透镜中，入射范围按照这样的方式扩展，该方式使得在壳体被附接部分连接至发送侧光学连接器的状态下，在绕透镜的排列方向上的轴的可允许转动范围内，光信号被收集到光传输路径或光检测单元。例如，具有短轴在透镜排列方向并且长轴在排列方向的正交方向的椭圆形。
根据本技术的第二个方面，提供了一种线缆，包括：透镜，将来自发送侧光学连接器的光信号收集到光纤线缆端面；壳体，保持多个透镜和光纤线缆并且被耦合到光信号的发送侧光学连接器；以及附接部分，被设置在透镜的排列方向上并且用于将壳体以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器。在透镜中，能够被光纤线缆收集到的光信号的入射范围被在与透镜排列方向正交的方向上扩展。
根据本技术的第三个方面，提供了一种光通信设备，包括：透镜，将光信号收集到光检测单元；壳体，保持多个透镜和光检测单元并且被耦合到光信号的发送侧光学连接器；以及附接部分，被设置在多个透镜的排列方向上，用于将发送侧光学连接器以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器。在多个透镜中，能够被收集到光检测设备的光信号的入射范围被在与透镜排列方向正交的方向上扩展。
发明的有利效果
根据本技术，将入射光信号收集到光传输路径或光检测单元的透镜被设置于耦合到光信号的发送侧光学连接器的壳体中。另外，对于壳体中的每一个透镜，保持有光传输路径或光检测单元。在壳体中，用于将壳体与发送侧光学连接器以可连接且可分离的方式连接的附接部分被设置在多个透镜的排列方向上。在多个透镜中，可以被收集到光传输路径或光检测设备的光信号的入射范围在与透镜排列方向正交的方向上扩展。如上所述，在透镜中，光信号的入射范围在与透镜排列方向正交的方向上扩展，并且因此，即使施加沿着绕透镜排列方向的轴的转动方向的力，入射光信号可以被收集到光传输路径或光检测单元。因此可以执行鲁棒的光通信。注意，本说明书所述效果仅是示例，不是限制，并且可以存在更多的效果。
附图说明
[图1]示出了光通信系统的构造的示意图。
[图2]是接收侧光学连接器的正视图。
[图3]是在连接状态中，不考虑连接器转动的接收侧光学连接器的正视图。
[图4]是示出描述在连接状态中，当不发生连接器转动时，接收侧光学连接器的操作的示意图。
[图5]是示出描述在连接状态中，当连接器发生转动时，接收侧光学连接器操作的示意图。
具体实施例
在下文中，将描述实现本技术的方式。注意，将按照下列顺序提供描述。
1、光通信系统的构造
2、光学连接器的构造
3、光学连接器的操作
<1、光通信系统的配置>
图1示出了使用本技术的光学连接器的光通信系统的构造。在光通信系统10中，源设备12和接收设备14通过光传输路径(例如光纤阵列20)相连，其中源设备12为信息发送侧，接收设备14为信息接收侧。
源设备12是可以输出视频和音频内容、计算机数据的信息等的设备。例如，源设备12是诸如以下设备：接收广播节目和传输的节目等的机顶盒、再现记录在记录介质中的视频和音频的再现设备、存储不同的内容和计算机数据信息等的服务器和信息传输器设备等。
接收设备14接收从源设备12输出的信息，并且接收设备14是执行向用户展示接收到的信息的处理和在记录介质等中记录接收到的信息的处理的设备。例如，接收设备14是诸如视频显示设备、音频输出设备、记录设备货信息接收器设备的设备。
在光通信系统10中，光学连接器被用于将光纤阵列20连接到源设备12和接收设备14。光学连接器被配置为具有插头31和插座32，并且插头31以可连接且可分离的方式连接到插座32。
例如，插头31被设置在光纤阵列20两端，并且例如，插座32被设置在源设备12和接收设备14的每一个中。发出激光的光源41被设置在源设备12的插座32-a中，并且将光信号转化为电信号的光检测单元42被设置在接收设备14的插座32-b处。
这里，如图1所示，设置于光纤阵列20一端的插头31被耦合到源设备12的插座32-a，并且设置于光纤阵列20另一端的插头31被耦合到接收设备14的插座32-b。另外，源设备12的插座32-a发出根据将被发送的信息调制的激光作为来自光源41的光信号。如上所述，如果被传输的信息以光信号的方式传输，可以由接收设备14的插座32-b执行在源设备12和接收设备14之间经由光纤阵列20的通信，其中插座32-b将光信号收集到光检测单元42并且根据光信号产生电信号。注意，光通信系统10可以包括将接收设备14等的相关信息通过光纤线缆传输到源设备的构造。
<2、光学连接器的配置>
在光通信系统10中，来自光纤端面和光源的光信号被设置在附近的光学耦合透镜(准直透镜)转化为准直光(平行光)，并且由发送侧光学连接器发射，并且该光信号由发送侧光学连接器发射。另外，设置了光耦合透镜(准直透镜)的接收侧光学连接器以透镜相互面对的方式插入发送侧光学连接器。设置在接收侧光学连接器中的准直透镜使得为准直光的光信号进入设置在附近的光检测单元，使得光检测单元根据光信号产生电信号。如上所述，通过使用光学连接器执行光准直耦合，在发送侧设备和接收侧设备之间执行光通信。
另外，即使在光信号的发射方向上有一定程度上的间隔，通过使用光准直耦合依然可以实现鲁棒的光通信。另外，在发送侧光学连接器和接收侧光学连接器之间的光信号为准直光，并且因此，在发送侧光学连接器和接收侧光学连接器之间连接时，透镜的光轴的位置调整精度可以放松到一定程度，并且光学连接器的可用性有望得到大幅提升。
图2示出了接收侧光学连接器的正视图，其中，光学连接器使用了光准直耦合。注意，在下列描述中，将描述使用插头作为接收侧光学连接器的例子。另外，在连接到光学连接器的光纤阵列中，例如，通过堆叠3条具有在水平方向上排列的4根光纤线缆的带线缆，使用12根光纤线缆执行光通信。
插头31包括透镜阵列311、插头壳体315和附接部分316L、316R。
透镜阵列311配置有光纤阵列20中的光纤线缆数量的透镜311a。透镜311a被定位为对应与光纤阵列中光纤线缆的位置。例如，4个透镜311a在水平方向上排列，并且将在水平方向上排列的4个透镜311a堆叠3层。每一个透镜311a将每一个由发送侧光学连接器发射的光信号收集到相应的光纤线缆的端面(入射面)。
插头壳体315保持透镜阵列311和光纤阵列。插头壳体315中设置嵌合突起部分312。嵌合突起部分312具有与设置在插座中的嵌合孔(没有在图中示出)相应的形状和尺寸，其中插座是进入透镜阵列311的光信号的发送侧，并且当插头31与插座相连时，该嵌合突起部分312被插入到插座的嵌合孔中。也就是说，插头31被配置为以可连接且可分离的方式固定到插座(发送侧光学连接器)。
嵌合突起部分312具有管状形状，并且形成为从插头壳体315沿插入方向上突出到嵌合孔中。透镜阵列311被设置在嵌合突起部分312的内部侧。
在插头壳体315中设置附接部分316L、316R。此时，当多个由在预定的方向上排列的多个透镜组成的透镜组被在透镜阵列311中彼此相邻地设置时，例如，附接部分被设置在位于中间部分的透镜组的位置处，以在多个透镜的排列方向上列队。例如，如图2所示，包括在水平方向排列的4个透镜311a的3层透镜组被堆叠并排列。在此情况下，在具有在水平方向(即透镜311a的排列方向)上的预定间隔的状态下，附接部分316L、316R被设置在中层透镜组位置处且在嵌合突起部分312之外。在嵌合突起部分312被插入到发送侧连接器的嵌合孔中的状态下，附接部分316L、316R将接收侧连接器固定到发送侧连接器。例如，螺纹件被用作为附接部分316L、316R，并且这些螺纹件被附接到设置在发送侧连接器中的螺孔上，以将接收侧连接器以可连接且可分离的方式固定到发送侧连接器。
注意，在作为发送侧光学连接器的插座中，设置了与接收侧光学连接器的透镜阵列光学地耦合的透镜阵列。另外，如上所述，在插座上提供对应嵌合孔和附接部分316L、316R的螺纹孔。
光学连接器被按照上述方式构造，使得无需单独对执行光准直耦合的透镜执行位置调整，并且接收侧光学连接器仅插入发送侧光学连接器并且通过附接部分以可连接且可分离的方式附接，使得廉价并且容易地使得使用多个光纤线缆进行光通信成为可能。
在这种构造的光学连接器中，担心与光纤阵列20相连的插头31因为其光纤阵列等的自重，绕在附接部分316L、316R的排列方向LP上的轴如箭头MA所示转动。注意，附接部分316L、316R的排列方向是在透镜组中多个光纤线缆的排列方向。因此，插头31中的透镜311a将可被光纤线缆端面(入射面)收集到的光信号的入射范围，在与透镜排列方向正交的方向上扩展，使得即使在箭头MA方向上发生了转动，依然允许从发送侧连接器发射的光信号进入光纤线缆中。例如，入射范围按照这样的方式扩展：在插头壳体315由附接部分316L、316R以可连接且可分离的方式固定至发送侧光学连接器的状态下，在可允许转动范围内，光信号被收集到光纤线缆的端面。
例如，当附接部分316L、316R的排列方向LP是水平方向时，使得垂直方向的曲率大于水平方向的曲率，使得透镜311a具有例如其中垂直方向的入射范围比水平方向的入射范围扩展得更大的椭圆形透镜形状。如上所述，当椭圆形透镜形状具有在透镜排列方向上的短轴和在与排列方向正交的方向上的长轴时，即使在箭头方向MA上发生转动，插头31依然可以将发送侧连接器发射的光信号收集到光纤线缆端面。
注意图3示出作为参考的在使用光准直耦合的光学连接器中，不考虑在连接状态时连接器的转动的接收侧光学连接器的正视图。例如，因为接收侧光学连接器与发送侧光学连接器在连接时的位置关系处于固定状态，此接收侧光学连接器的插头35使得透镜311b的曲率在水平方向和在垂直方向上是一致的。
<3、光学连接器的操作>
图4和图5是用于描述接收侧光学连接器的操作的示意图。注意图4和图5仅示出一根光纤线缆以利于描述。另外，图4示出了在连接状态中连接器不发生转动的例子，并且图5示出了在连接状态中，连接器各自绕转动轴方向发生转动的例子。
图4的(A)示出了考虑到在连接状态中连接器的转动而设置透镜曲率的例子。另外，图4的(B)示出了曲率在水平方向和垂直方向彼此相等的过去的例子。
如图4的(A)所示，在透镜311a中，在垂直方向的曲率被设置为大于在水平方向的曲率，按此方式，光信号的入射范围在与透镜311的排列方向正交的方向上扩展。从光源41通过发送侧连接器的准直透镜321发射的光信号被透镜311a收集到光纤线缆的端面(入射面)20a。
如图4的(B)所示，当透镜311b的垂直方向的曲率与水平方向的曲率相等时，从光源41通过发送侧连接器的准直透镜321发射的光信号被透镜311b以相同方式收集到光纤线缆的端面(入射面)20a。
图5的(A)示出了考虑到在连接状态中连接器的转动而设置透镜曲率的例子。另外，图5的(B)示出了曲率在水平方向和垂直方向彼此相等的过去的例子。
如图5所示，在透镜311a中，按照光信号的入射范围在与透镜311的排列方向正交的方向上扩展的方式，在垂直方向的曲率被设置为大于在水平方向的曲率。因此，即使接收侧连接器因为光纤阵列等的自重在箭头MA方向发生转动，发送侧连接器的光源41的通过准直透镜321发射的光信号依然可以被收集到光纤线缆的端面20a。因此，即使在连接状态时连接器发生了转动，依然可以执行鲁棒的光通信。
注意，如图5的(B)中说明的，当透镜在垂直方向和在水平方向的曲率彼此相等时，如果接收侧连接器沿箭头MA方向发生转动，发送侧连接器的光源41发射的通过准直透镜321发射的光信号没有进入透镜311b。也就是说，当接收侧连接器的转动量变大时，进入透镜311b的光信号减少，并且收集到光纤线缆的端面20a的光信号的光量减少。因此，无法执行鲁棒的光通信。
如上所述，在接收侧连接器中，在透镜311a处，可收集的光信号的入射范围在连接状态中发生转动的连接器的轴方向的正交方向上扩展。例如，当轴方向为水平方向时，使得垂直方向的曲率更大，并且使得透镜在垂直方向上的大小更大。按此方法，即使在透镜311a的光轴方向因为在连接状态中连接器转动而发生了未对准，光信号可以被收集到作为光传输路径的光纤线缆的端面，并且可以执行鲁棒的光通信。
另外，当多个由多个排列的透镜组成的透镜组被彼此相邻地布置时，附接部分被沿着在透镜组中位于透镜组中心位置的多个透镜的排列方向设置。因此，当连接器绕沿着附接部分的排列方向的轴发生转动时，与轴的位置位于透镜组的端部的位置的情况相比，透镜的转动变小。因此，尽管光信号的入射范围的扩展量变小，来自发送侧连接器的光信号被收集到光纤线缆端面(入射面)，以执行鲁棒的光通信。因此，透镜311可以被高密度地安置，因此减小连接器的尺寸。
另外，例如，如果在与附接部分的排列方向正交的方向上也设置附接部分，可以防止在连接状态时连接器的转动。另外，通过提高附接精度和提高发送侧连接器和接收侧连接器的嵌合部分的强度，可以防止连接器的转动。但是，当使用此方法时，光学连接器的尺寸减小和成本减少将变得困难。另外，通过增加附接部分，光学连接器的连接和分离变得繁琐。但是，接收侧连接器的透镜被配置为使得可以被收集到光纤线缆的端面的光信号的入射范围在与透镜的排列方向(附接部分的排列方向)正交的方向上扩展，用于提供小尺寸、低成本且容易进行连接和分离操作的光学连接器。另外，如果透镜被配置为可以被收集到光纤线缆端面的光信号的入射范围在与透镜的排列方向(附接部分的排列方向)正交的方向上扩展，该透镜不限于椭圆形透镜，也可以是其他形状。例如，圆形透镜的中间区域可以被切割成矩形，使得该矩形的短边具有光信号的光束直径，其长边具有比光信号的光束直径扩展的尺寸，并且为了能够使用，长边的方向为与排列方向正交的方向。注意，多个透镜可以以分散状态设置或可以以集成状态设置。
同时，上述实施例已经描述了接收侧光学连接器为插头的情况，但是接收侧光学连接器可以是插座。在这种情况下，即使发送侧光学连接器的插头转动，并且光信号的输出方向偏移，在接收侧设备的插座中的入射范围在光信号的输出方向的偏移方向上扩展，并且因此来自转动的插头的光信号可以被收集到插座的光检测单元中。因此，即使在插座和插头连接时，因为连接故障等原因，发送侧光学连接器的插头绕在附接部分的排列方向上的轴转动，依然可以执行鲁棒的光通信。注意，如果发送侧光学连接器和接收侧连接器以可连接且可分离的方式相互固定，光学连接器就被令人满意地配置，并且不限于使用插头和插座的构造。
另外，光学连接器可以被独立于光纤线缆设置，也可以被设置为光学连接器被集成在其中的光纤线缆，其中对于该光学连接器，可以被收集到光传输路径或光检测单元的光信号的入射范围在与透镜排列方向正交的方向上扩展。
注意，本技术不应被解释为限于以上技术的实施例。本技术的实施例以说明的形式公开本技术，并且显然本领域技术人员在不违背本技术的精神的范围内，可以完成实施例的更改和替代。即，应参阅权利要求来确定本技术的范围。
另外，根据本技术的连接器也可以被如下配置：
(1)
一种光学连接器，包括：
透镜，将入射光信号收集到光传输路径或光检测单元；
壳体，保持多个透镜以及光传输路径或光检测单元并且被耦合到光信号的发送侧光学连接器；以及
附接部分，设置在所述多个透镜的排列方向上，用于将壳体以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器；
其中，在所述多个透镜中，能够被收集到光传输路径或光检测单元的光信号的入射范围被在与透镜的排列方向正交的方向上扩展。
(2)
根据(1)所述的光学连接器，其中，
所述多个透镜以以下方式扩展入射范围：在壳体被附接部分附接至发送侧光学连接器的状态下，在绕所述透镜的排列方向上的轴的可允许转动范围内，光信号被收集到光传输路径或光检测单元。
(3)
根据(1)或(2)所述的光学连接器，其中，
所述多个透镜具有短轴在透镜排列方向上并且长轴在与排列方向正交的方向上的椭圆形形状。
(4)
根据(1)至(3)任一项所述的光学连接器，其中，
包括所述多个排列的透镜的多个透镜组被设置为彼此相邻；以及
所述附接部分被在所述多个透镜组的中心位置处设置在所述多个透镜的排列方向上。
(5)
根据(1)至(4)任一项所述的光学连接器，其中，
进入透镜的光信号为准直光。
工业适用性
在本技术中的光学连接器、线缆和光通信设备中，透镜被设置于耦合到光信号的发送侧光学连接器的壳体中，其中，透镜将入射光信号收集到光传输路径或光检测单元。另外，对于壳体中的每一个透镜，保持了光传输路径或光检测单元。在壳体中，用于将壳体与发送侧光学连接器以可连接且可分离的方式连接的附接部分被设置在多个透镜的排列方向。在多个透镜中，可以被收集到光传输路径或光检测设备的光信号的入射范围在与透镜排列方向正交的方向上扩展。如上所述，透镜使得光信号的入射范围在与透镜排列方向正交的方向上扩展，因此，即使沿着转动方向施加绕透镜排列方向的轴的力，来自发送侧的光信号可以被收集到光传输路径和光检测单元中，使得鲁棒的光通信成为可能。因此，本技术适用于使用通过诸如光纤线缆的光传输路径执行视频信息、音频信息、不同形式的数据等通信的通信设备或电子设备的系统。
附图标记列表
10 光通信系统
12 源设备
14 接收设备
20 光纤阵列
20a 端面
31、35 插头
31、32-a、32-b 插座
41 光源
42 光检测单元
311 透镜阵列
311a、311b 透镜
312 嵌合突起部分
315 插头壳体
316L、316R 附接部分
321 准直透镜
Claims (6)
1.一种光学连接器，包括：
在排列方向上布置的多个排列的透镜，所述多个排列的透镜将入射的准直光信号收集到光传输路径或光检测单元；
壳体，保持所述多个排列的透镜以及光传输路径或光检测单元并且被耦合到准直光信号的发送侧光学连接器；以及
附接部分，该附接部分在所述多个排列的透镜的排列方向上设置在所述多个排列的透镜的两侧上，用于将壳体以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器；
其中，在所述多个排列的透镜中，每个透镜在与排列方向正交的方向上的曲率大于每个透镜在排列方向上的曲率，以在与所述多个排列的透镜的排列方向正交的方向上扩展能够被收集到光传输路径或光检测单元的准直光信号的入射范围。
2.根据权利要求1所述的光学连接器，其中，
所述多个排列的透镜以以下方式扩展入射范围：在壳体被附接部分附接至发送侧光学连接器的状态下，在绕所述多个排列的透镜的排列方向上的轴的可允许转动范围内，准直光信号被收集到光传输路径或光检测单元。
3.根据权利要求1所述的光学连接器，其中，
所述多个排列的透镜中的每一个都具有短轴在所述多个排列的透镜的排列方向上并且长轴在与排列方向正交的方向上的椭圆形形状。
4.根据权利要求1所述的光学连接器，其中，
包括所述多个排列的透镜的多个透镜组被设置为彼此相邻；以及
所述附接部分被在所述多个透镜组的中心位置处设置在所述多个排列的透镜的排列方向上。
5.一种线缆，包括：
在排列方向上布置的多个排列的透镜，所述多个排列的透镜将来自发送侧光学连接器的准直光信号收集到光纤线缆端面；
壳体，保持所述多个排列的透镜和光纤线缆并且被耦合到准直光信号的发送侧光学连接器；
附接部分，该附接部分在所述多个排列的透镜的排列方向上设置在所述多个排列的透镜的两侧上，用于将壳体以可连接且可分离的方式附接到发送侧光学连接器；
其中，在所述多个排列的透镜中，每个透镜在与排列方向正交的方向上的曲率大于每个透镜在排列方向上的曲率，以在与所述多个排列的透镜的排列方向正交的方向上扩展能够被收集到光纤线缆的准直光信号的入射范围。
6.一种光学通信设备，包括：
在排列方向上布置的多个排列的透镜，将准直光信号收集到光检测单元；
壳体，保持所述多个排列透镜和光检测单元并且被耦合到准直光信号的发送侧光学连接器；以及
附接部分，该附接部分在所述多个排列的透镜的排列方向上设置在所述多个排列的透镜的两侧上，用于将发送侧光学连接器以可连接且可分离的方式附接到所述壳体；
其中，在所述多个排列的透镜中，每个透镜在与排列方向正交的方向上的曲率大于每个透镜在排列方向上的曲率，以在与所述多个排列的透镜的排列方向正交的方向上扩展能够被收集到光检测单元的准直光信号的入射范围。
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