CN106291831A - 一种新型单纤双向光模块器件及其装配方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种新型单纤双向光模块器件及其装配方法，所述器件包括单纤插芯组件、三通壳体、光发射器、光接收器和滤波片组件；所述单纤插芯组件和所述光发射器设于所述三通壳体左右两端口内，所述光接收器设于所述三通壳体顶部端口内，所述滤波片组件设于所述单纤插芯组件、光发射器、光接收器之间；还包括金属头和用于将单纤插芯组件和金属头固定在所述三通壳体上的套筒。本发明将单纤插芯组件外部连接金属头，当需要实现对FC型、ST型和SC型多种光纤跳线的连接时，只需替换外部连接的金属头的型号即可完成，提高了生产效率，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及光通讯用的光电子器件，特别涉及一种新型单纤双向光模块器件及其装配方法。
背景技术
一般光模块因其应用的方式不同分单纤双向光模块和双纤光模块，而按不同的光纤接口分，又可分为SC(方型接口)、FC(螺口圆型接口)、ST(卡口圆型接口)等。由于这些不同的光纤接口，单纤双向光模块的批量生产过程中需加工出不同类型的单纤插芯组件，投入大量的器件原材料，生产效率低且生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型单纤双向光模块器件及其装配方法，解决单线双向光模块批量生产过程中因具有不同的光纤接口FC、ST和SC，需加工出不同类型的单纤插芯组件，造成投资大且成本高问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
依据本发明的一个方面，提供了一种新型单纤双向光模块器件，包括单纤插芯组件、三通壳体、光发射器、光接收器和滤波片组件；所述单纤插芯组件和所述光发射器设于所述三通壳体左右两端口内，所述光接收器设于所述三通壳体顶部端口内，所述滤波片组件设于所述单纤插芯组件、光发射器、光接收器之间；所述单纤插芯组件包括金属底座、陶瓷套管、陶瓷插芯和金属盖帽；所述金属底座为筒状结构，所述金属底座设有第一筒体，第二筒体和第三筒体，所述金属底座设有沿轴向方向贯穿的第一通槽和第二通槽；所述陶瓷套管活动设于所述第二通槽内；所述陶瓷插芯的中间段固定在所述第一通槽内，一端设于所述陶瓷套管中，另一端延伸出第一通槽；所述金属盖帽卡设于所述第二通槽内；还包括金属头，所述金属头与所述单纤插芯组件配合连接，所述金属头设有第一连接端和第二连接端，所述第二连接端与所述金属底座连接，所述第二连接端设有第一阶梯孔、第二阶梯孔和第三阶梯孔，所述第一筒体活动设于所述第一阶梯孔内，所述第二筒体设于所述第一阶梯孔和第二阶梯孔内且与所述第一阶梯孔过盈配合连接，所述第三筒体过盈配合于第三阶梯孔内；还包括用于将单纤插芯组件和金属头固定在所述三通壳体上的套筒。
进一步：所述第一筒体与所述第二筒体的外表面通过倾斜角度θ1范围为120°至150°的锥面连接，所述锥面沿轴向方向的长度h1的范围为0.1mm至0.3mm。
进一步：所述陶瓷套管与所述金属盖帽之间的距离h3的范围为0.05mm至0.2mm。
进一步：所述陶瓷插芯两端端面均设有倒角；所述陶瓷插芯靠近所述第一通槽的一端端面为倾斜面，所述倾斜面的倾斜角θ2的范围为4°至8°。
进一步：所述金属盖帽靠近所述陶瓷套管的一端设有倒角，所述金属盖帽插入所述金属底座的一端外径缩小，所述金属盖帽的另一端呈尖端状。
进一步：所述金属底座上还设有第四筒体，所述第四筒体上设有与所述三通壳体上的内螺纹相配合的第一外螺纹，所述第四筒体与所述三通壳体螺纹配合连接。
进一步：所述套筒靠近所述三通壳体一端设有与所述三通壳体上的外螺纹相配合的第一内螺纹，所述套筒与所述三通壳体螺纹配合连接。
进一步：所述第一连接端为FC口、ST口或SC口。
本发明的另一个方面，提供了一种基于上述新型单纤双向光模块器件的新型单纤双向光模块器件的装配方法，包括以下步骤：
步骤SO1：滤波片组件500通过绝缘胶粘接在三通壳体200内部；
步骤SO2：将单纤插芯组件100进行封装；
步骤SO3：将封装好的单纤插芯组件100和金属头200通过套筒700内的凹槽710进行卡和组装，并在连接缝隙处涂上绝缘胶；
步骤SO4：将组装好的单纤插芯组件100、金属头200和套筒700通过单纤插芯组件100上的第一外螺纹1161和套筒700上的第一内螺纹720固定到三通壳体200左边端口处；
步骤SO5：将光发射器300粘接到三通壳体200右端端口处，将光接收器400粘接到三通壳体200上端端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使发射耦合效率达到80％以上并通过激光焊接将光发射器300固定到三通壳体200右边端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使输出耦合效率达到80％以上并将光接收器400通过在连接间隙上涂绝缘粘胶层连接在三通壳体200上端端口上；
步骤SO7：对装配完成的新型单纤双向光模块器件的性能进行测试。
本发明的有益效果是：通过对单纤插芯组件和金属头结构进行改进，当需要实现对FC型、ST型和SC型多种光纤跳线的连接时，只需替换外部连接的金属头的型号即可完成，对于单纤插芯组件的制造过程不受影响，从而可实现批量生产，提高了生产效率，降低了生产成本，另金属底座上第一外螺纹和套筒上第一内螺纹的设置使单纤插芯组件更加稳固的连接在三通壳体上，避免出现因单纤插芯组件固定不稳导致光纤耦合精度较差的情况。
附图说明
图1为单纤插芯组件和金属头连接示意图；
图2为单纤插芯组件结构示意图；
图3为图2中A处结构放大图；
图4为光纤插芯组件中金属底座结构示意图；
图5为金属头结构示意图；
图6为套筒结构示意图；
图7为新型单纤双向光模块器件使用FC接口的结构示意图；
图8为新型单纤双向光模块器件使用SC接口的结构示意图；
图9为新型单纤双向光模块器件使用ST接口的结构示意图；
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
请参阅图1至图9，须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
实施例一，一种新型单线双向光模块器件，下面将结合图1至图9对本实施例提供的一种新型单线双向光模块器件进行详细的说明。如图1至图9所示，一种新型单纤双向光模块器件，包括单纤插芯组件100、三通壳体200、光发射器300、光接收器400和滤波片组件500；所述单纤插芯组件100和所述光发射器300设于所述三通壳体200左右两端口内，所述光接收器400设于所述三通壳体200上部端口内，所述滤波片组件500设于所述单纤插芯组件100、光发射器300、光接收器400之间；所述单纤插芯组件100包括金属底座110、陶瓷套管120、陶瓷插芯130和金属盖帽140；所述金属底座110为筒状结构，所述金属底座110设有第一筒体113，第二筒体114和第三筒体115，所述金属底座110设有沿轴向方向贯穿的第一通槽111和第二通槽112；所述陶瓷套管120活动设于所述第二通槽112内；所述陶瓷插芯130的中间段固定在所述第一通槽111内，一端设于所述陶瓷套管120中，另一端延伸出第一通槽111；所述金属盖帽140卡设于所述第二通槽112内；还包括金属头600，所述金属头600与所述单纤插芯组件100配合连接，所述金属头600设有第一连接端610和第二连接端620，所述第二连接端620与所述金属底座110连接，所述第二连接端620设有第一阶梯孔621、第二阶梯孔622和第三阶梯孔623，所述第一筒体113活动设于所述第一阶梯孔621内，所述第二筒体114设于所述第一阶梯孔621和第二阶梯孔622内且与所述第一阶梯孔621过盈配合连接，所述第三筒体115过盈配合于第三阶梯孔623内；还包括用于将单纤插芯组件100和金属头600固定在所述三通壳体200上的套筒700。
如图2至图4所示，所述第一筒体113的直径范围为3.5mm至5.0mm，优选为3.8mm至4.5mm，最好是4.3mm左右；长度范围为2.0mm至3.0mm，优选为2.3mm至2.8mm，最好是2.6mm左右；所述第二筒体114的直径范围为4.0mm至5.5mm，优选为4.3mm至5.1mm，最好是4.7mm左右；长度范围为3.0mm至4.5mm，优选为3.3mm至4.1mm，最好是3.6mm左右；所述第一筒体113与所述第二筒体114的外表面通过倾斜角度θ1范围为120°至150°的锥面连接，θ1优选为125°至145°，最好是135°左右；所述锥面沿轴向方向的长度h1的范围为0.1mm至0.3mm，优选为0.14mm至0.27mm，最好是0.2mm左右，这里锥面的设计便于金属头的安装；所述第三筒体115的直径范围为5.5mm至8.0mm，优选为6.3mm至7.4mm，最好是6.9mm左右；长度范围为0.5mm至2.0mm，优选为0.6mm至1.4mm，最好是1.0mm左右。所述金属底座110上还设有第四筒体116，所述第四筒体116上设有与所述三通壳体200上的内螺纹相配合的第一外螺纹1161，所述第四筒体116与所述三通壳体200螺纹配合连接，第一外螺纹1161的设置可使单纤插芯组件100稳固的连接在三通壳体200上。
如图2和图3所示，所述陶瓷套管120与所述陶瓷插芯130采用的陶瓷材料为氧化锆；所述陶瓷插芯130的长度范围为4.5mm至8mm，优选为5.1mm至7.4mm，最好是6.4mm左右；所述陶瓷插芯130延伸出第一通槽111的一端长度范围h2为1mm至4mm，优选为1.7mm至3.4mm，最好是2.4mm左右；所述陶瓷套管120与所述金属盖帽140之间的距离h3的范围为0.05mm至0.2mm，优选为0.07mm至0.15mm，最好是0.1mm左右，陶瓷套管120可在金属底座110内移动，可进行细微的调整，使对接的陶瓷插芯130中的光纤端面对准；所述陶瓷插芯130两端端面均设有倒角；所述陶瓷插芯130靠近所述第一通槽111的一端端面为倾斜面，所述倾斜面的倾斜角θ2的范围为4°至8°，θ2优选为5°至7°，最好是6°左右，陶瓷插芯130设有倒角且端面设计成倾斜面可降低插入光能损耗和回波损耗；所述金属盖帽140靠近所述陶瓷套管120的一端设有倒角，所述金属盖帽140插入所述金属底座110一端外径缩小，所述金属盖帽140的另一端呈尖端状，金属盖帽140设有倒角以及插入金属底座110一端外径缩小便于单纤插芯组件100的安装，金属盖帽140的另一端设成尖端状便于金属头600与单纤插芯组件100的连接。
如图5所示，所述第一阶梯孔621的直径范围为4.0mm至5.5mm，优选为4.3mm至5.1mm，最好是4.7mm左右；长度范围为2.5mm至4.5mm，优选为3.1mm至4.1mm，最好是3.6mm左右；所述第二阶梯孔622的直径范围为5.0mm至7.5mm，优选为5.4mm至6.8mm，最好是6.2mm左右；长度范围为3.0mm至5.5mm，优选为3.4mm至4.8mm，最好是4.1mm左右；所述第三阶梯孔623的直径范围为5.5mm至8.0mm，优选为6.1mm至7.4mm，最好是6.8mm左右；长度范围为0.5mm至2.0mm，优选为0.7mm至1.4mm，最好是1.1mm左右。
如图6所示，所述套筒700中部设有凹槽710，所述金属头600的第二连接端620卡设于所述凹槽710内；所述套筒700靠近所述三通壳体200一端设有与所述三通壳体200上的外螺纹相配合的第一内螺纹720，所述套筒700与所述三通壳体200螺纹配合连接，防止在使用过程中单纤插芯组件100出现松动，导致光纤对准不良现象。
如图7至图9所示，所述金属头600的第一连接端610可设计成FC口、ST口和SC口；所述金属头600的第二连接端620尺寸不变，在外接入不同型号的跳线时只需将金属头600替换成对应的接口即可，不需要对单纤插芯组件100进行替换，操作简单。
实施例二，一种新型单线双向光模块器件的装配方法，下面将对本实施例提供的一种新型单线双向光模块器件的装配方法进行详细的说明。
一种新型单线双向光模块器件的装配方法，包括以下步骤：
步骤SO1：滤波片组件500通过绝缘胶粘接在三通壳体200内部；
步骤SO2：将单纤插芯组件100进行封装；
步骤SO3：将封装好的单纤插芯组件100和金属头200通过套筒700内的凹槽710进行卡和组装，并在连接缝隙处涂上绝缘胶，经发明人的反复实验得出涂完绝缘胶后等待7至9分钟，考虑到绝缘胶的稳定性和生产本发明结构的生产效率(需要注意，如果是对本发明的装配工艺步骤进行改动，上述的时间需要根据实际的工艺进行调整，这种调整需要根据产品的要求、生产效率等各方面的因素进行调整)，对于本发明的生产工艺最好是7.8分钟左右(具体地，7.6分钟至8.4分钟)再进入下一道组装工序；
步骤SO4：将组装好的单纤插芯组件100、金属头200和套筒700通过单纤插芯组件100上的第一外螺纹1161和套筒700上的第一内螺纹720固定到三通壳体200左边端口处；
步骤SO5：将光发射器300粘接到三通壳体200右端端口处，将光接收器400粘接到三通壳体200上端端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使发射耦合效率达到80％以上并通过激光焊接将光发射器300固定到三通壳体200右边端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使发射耦合效率达到80％以上并将光接收器400通过在连接间隙上涂绝缘粘胶层连接在三通壳体200上端端口上，经发明人的反复实验得出涂完绝缘粘胶层后等待7至9分钟，最好是7.8分钟左右再进入下一步骤，这样做一方面可以节约时间，另一方面也使得绝缘粘胶层的稳定性达到最佳状态，绝缘粘胶层的厚度范围0.01mm至0.2mm，优选为0.05mm至0.15mm，最好是0.1mm左右；
步骤SO7：对装配完成的新型单纤双向光模块器件的性能进行测试。
本发明的有益效果是：通过对单纤插芯组件100和金属头600的结构进行改进，当需要实现对FC型、ST型和SC型多种光纤跳线的连接时，只需替换外部连接的金属头600的型号即可完成，对于单纤插芯组件100的制造过程不受影响，从而可实现批量生产，提高了生产效率，降低了生产成本，另金属底座110上第一外螺纹1161和套筒700上第一内螺纹720的设置使单纤插芯组件100更加稳固的连接在三通壳体200上，避免出现因单纤插芯组件100固定不稳导致光纤耦合精度较差的情况。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：包括单纤插芯组件(100)、三通壳体(200)、光发射器(300)、光接收器(400)和滤波片组件(500)；所述单纤插芯组件(100)和所述光发射器(300)设于所述三通壳体(200)左右两端口内，所述光接收器(400)设于所述三通壳体(200)顶部端口内，所述滤波片组件(500)设于所述单纤插芯组件(100)、光发射器(300)、光接收器(400)之间；所述单纤插芯组件(100)包括金属底座(110)、陶瓷套管(120)、陶瓷插芯(130)和金属盖帽(140)；所述金属底座(110)为筒状结构，所述金属底座(110)设有第一筒体(113)，第二筒体(114)和第三筒体(115)，所述金属底座(110)设有沿轴向方向贯穿的第一通槽(111)和第二通槽(112)；所述陶瓷套管(120)活动设于所述第二通槽(112)内；所述陶瓷插芯(130)的中间段固定在所述第一通槽(111)内，一端设于所述陶瓷套管(120)中，另一端延伸出第一通槽(111)；所述金属盖帽(140)卡设于所述第二通槽(112)内；还包括金属头(600)，所述金属头(600)与所述单纤插芯组件(100)配合连接，所述金属头(600)设有第一连接端(610)和第二连接端(620)，所述第二连接端(620)与所述金属底座(110)连接，所述第二连接端(620)设有第一阶梯孔(621)、第二阶梯孔(622)和第三阶梯孔(623)，所述第一筒体(113)活动设于所述第一阶梯孔(621)内，所述第二筒体(114)设于所述第一阶梯孔(621)和第二阶梯孔(622)内且与所述第一阶梯孔(621)过盈配合连接，所述第三筒体(115)过盈配合于第三阶梯孔(623)内；还包括用于将单纤插芯组件(100)和金属头(600)固定在所述三通壳体(200)上的套筒(700)。
2.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述第一筒体(113)与所述第二筒体(114)的外表面通过倾斜角度θ1范围为120°至150°的锥面连接，所述锥面沿轴向方向的长度h1的范围为0.1mm至0.3mm。
3.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述陶瓷套管(120)与所述金属盖帽(140)之间的距离h3的范围为0.05mm至0.2mm。
4.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述陶瓷插芯(130)两端端面均设有倒角；所述陶瓷插芯(130)靠近所述第一通槽(111)的一端端面为倾斜面，所述倾斜面的倾斜角θ2的范围为4°至8°。
5.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述金属盖帽(140)靠近所述陶瓷套管(120)的一端设有倒角，所述金属盖帽(140)插入所述金属底座(110)一端外径缩小，所述金属盖帽(140)的另一端呈尖端状。
6.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述金属底座(110)上还设有第四筒体(116)，所述第四筒体(116)上设有与所述三通壳体(200)上的内螺纹相配合的第一外螺纹(1161)，所述第四筒体(116)与所述三通壳体(200)螺纹配合连接。
7.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述套筒(700)中部设有凹槽(710)，所述金属头(600)的第二连接端(620)卡设于所述凹槽(710)内。
8.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述套筒(700)靠近所述三通壳体(200)一端设有与所述三通壳体(200)上的外螺纹相配合的第一内螺纹(720)，所述套筒(700)与所述三通壳体(200)螺纹配合连接。
9.根据权利要求1所述一种新型单纤双向光模块器件，其特征在于：所述第一连接端(610)为FC口、ST口或SC口。
10.一种根据权利要求1的新型单纤双向光模块器件的装配方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤SO1：滤波片组件500通过绝缘胶粘接在三通壳体200内部；
步骤SO2：将单纤插芯组件100进行封装；
步骤SO3：将封装好的单纤插芯组件100和金属头200通过套筒700内的凹槽710进行卡和组装，并在连接缝隙处涂上绝缘胶；
步骤SO4：将组装好的单纤插芯组件100、金属头200和套筒700通过单纤插芯组件100上的第一外螺纹1161和套筒700上的第一内螺纹720固定到三通壳体200左边端口处；
步骤SO5：将光发射器300粘接到三通壳体200右端端口处，将光接收器400粘接到三通壳体200上端端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使发射耦合效率达到80％以上并通过激光焊接将光发射器300固定到三通壳体200右边端口处；
步骤SO6：调节三维耦合台使输出耦合效率达到80％以上并将光接收器400通过在连接间隙上涂绝缘粘胶层连接在三通壳体200上端端口上；
步骤SO7：对装配完成的新型单纤双向光模块器件的性能进行测试。
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