CN107111087B - 光连接器 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的光纤连接器设置有多个光传输路径，其端面在预定区域中排列并且该光传输路径传输光信号。对应于发送信道或接收信道的光传输路径被布置为关于预定区域的中央点对称。作为这样的配置的结果，即使光连接器的朝向改变，也可以连接。

Description

光连接器
技术领域
本公开涉及一种光连接器。
背景技术
近年来随着通信量的急剧增加，光数据传输得到了使用。但是，光数据传输主要用于发送大量数据的基础结构骨干系统的数据传输和数据服务器之间的数据传输，但尚未在消费者中得到广泛使用。因此，在激光管理者(laser managers)的控制下，激光束安全标准(JIS C6802)中针对高输出激光器的等级2或等级3被应用。设备的结构仅优先考虑到光缆的可靠连接，并且该设备结构难以让一般用户轻松使用。
同时，用户自身可以在不具有在电学数据传输的特殊仪器和技术的情况下连接设备，这对于消费者设备的连接而言已经是常见的。此外，在用户容易使用方面，期望当将线缆连接到设备时允许连接器任意侧面向上或面向下地插入。
例如，下面的专利文献1描述了与光连接器有关的技术，该光连接器将光导向具有来自光输出端的光轴方向不同的光轴方向的光学路径，并且将光导向具有与光传输路径的不同的光轴方向的光输入端。
此外，下面的专利文献2描述了具有两个光连接面的光连接器的配置：一个光连接面与光缆的光传输路径成直线连接；并且另一个光连接面与光传输路径垂直。
此外，下面的专利文献3描述了在与光连接器相对的两个面上进行光连接，但是光发送设备和光接收设备具有对准的光连接器方向。
引用列表
专利文献
专利文献1：JP 2008-292962A
专利文献2：JP 2007-240866A
专利文献3：JP 2000-147333A
发明内容
技术问题
但是，在上述专利文献中描述的技术全部唯一地定义了连接器的上下方向的极性，并且不接受上下颠倒的连接或在任何其他方向上的连接。因此，用户必须在进行连接时检查连接器的方向，导致降低的连接便利性的问题。
因此，期望即使在光连接器的方向改变时，也能允许设备执行相互连接的光传输。
问题的解决方案
根据本公开，提供了一种光连接器，包括：具有在预定区域中排列的端面并且传输光信号的光传输路径。光传输路径对应于发送信道或接收信道。发送信道和接收信道的光传输路径被布置为关于预定区域的中央点对称。
发明的有益效果
如上所述，根据本公开，即使在光连接器的方向改变时，也可能允许设备执行相互连接的光传输。
注意到，上述效果不一定是限制性的。与上述效果一起或代替上述效果，可以实现本说明书中描述的任何一种效果或者可以从本说明书中掌握的其它效果。
附图说明
图1是示出根据本公开的实施例的光纤系统1000的配置的示意图。
图2是示出光纤系统中的传输路径上的光损耗的示例的示意图。
图3是示出当线缆被切断或光连接器断开时，激活的自动功率降低功能中的最大阻断时间与激光束的光能之间的关系的概念图。
图4是示出光源直径A、视角α与测量距离D之间的关系的示意图。
图5是示出对于在光连接器300的端部处的发送信道Tx和接收信道Rx的两个布置示例的从等式1获得的激光束的“等级1”中的缺省值的示意图。
图6是示出包括十二个发送信道和十二个接收信道(即，总共24个信道)的光学路径的连接器单元的发送信道(Tx)和接收信道(Rx)的光纤的布置示例的示意图。
图7是示出发送信道(Tx)的一半被集中地布置在左上行和右下行的示例的示意图。
图8是示出在水平方向上交替布置偶数个发送信道(Tx)和偶数个接收信道(Rx)，以进行在上行和下行中的交错布置的示例的示意图。
图9是示出在水平方向上交替布置发送信道(Tx)和接收信道(Rx)，并且在垂直方向上在上行和下行中布置相同信道的示例的示意图。
图10是示出在水平方向上交替布置发送信道(Tx)和接收信道(Rx)并且在垂直方向上在上行和下行中布置相同信道的情况下，只在最外层的上行和下行中布置不同信道的示例的示意图。
图11是示出本实施例的连接器单元102和202的端子排列的修改例的示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开的一个或多个优选实施例。在本说明书和附图中，用相同的附图标记表示具有基本相同的功能和结构的结构元件，并且省略对这些结构元件的重复解释。
1.光纤系统的配置
2.传输路径上的光损耗
3.激光产品的安全标准
4.连接器单元的信道布置
5.本实施例的修改例
1.光纤系统的配置
首先，将参考图1描述根据本公开的实施例的光纤系统1000的配置。如图1中所示，根据本实施例的系统包括光发送和接收设备100以及光发送和接收设备200。光发送和接收设备100包括连接器单元102，并且光发送和接收设备200包括连接器单元202。光发送和接收设备100的连接器单元102通过光缆300连接到光发送和接收设备200的连接器单元202。
另外，光发送和接收设备100包括用于光学数据的光发射单元110、透镜120、光发射端130、光接收端140、透镜150和用于光学数据的光接收单元160。类似地，光发送和接收设备200包括光接收端210、透镜220、光接收单元230、光发射端240、透镜250和用于光学数据的光发射单元260。
虽然图1示出了对于包括单条光传输路径的光缆300，光发送和接收设备100和光发送和接收设备200中每一个包括单个光发射单元、单个透镜和单个光发射端，但是光缆300包括多条光传输路径(光纤400)。因此，光发送和接收设备100以及光发送和接收设备200根据光传输路径数(信道数)包括多个光发射单元、多个透镜和多个光发射端。相似地，图1示出对于包括单条光传输路径的光缆300的光发送和接收设备100以及光发送和接收设备200各自包括单个光接收端、单个透镜和单个光接收单元，但是光缆300包括多条光传输路径。因此，光发送和接收设备100以及光发送和接收设备200根据光传输路径数包括多个光接收端、多个透镜和多个光接收单元。
另外，在图1中，透镜120可以被布置在光发射端130的位置处，并且透镜250可以被布置在光发射端240的位置处。光发射端130和光发射端240中每一个代表向连接器单元102和202发射光的界面。另外，透镜150可以被布置在光接收端140的位置处，并且透镜220可以被布置在光接收端210的位置处。光接收端140和光接收端210中每一个代表接收来自连接器单元102和202的光的界面。
2.传输路径上的光损耗
图2示出了光纤系统1000中传输路径(光发射单元110→透镜120→光发射端130→光缆300→光接收端210→透镜220→光接收单元230)上的光损耗的示例。光学数据的光发射单元110中的光能在光发送和接收设备100的透镜单元120和光发射端130中减少。此外，光能也在光缆300中与光缆长度成比例地减少。此外，在光发送和接收设备200的光接收端210和透镜220中光能也减少，并且到达了光接收单元230的减少的能量经历光电转换，以生成期望的数据信号。另外，这同样适用于从光发送和接收设备200经由光缆300到达光发送和接收设备100的传输路径上的光损耗。
期望在光缆系统中发送的视频和音频数据和其它数据的误比特率(BER)小于或等于10-10至10-12。为了允许光发送和接收设备200的光接收单元230具有存在超过满足这个BER值的光能的最小值的余量的光能，光发送和接收设备100的光发送单元110中的光能必须增加。
但是，假设存在光缆300从光发送和接收设备100的连接器单元102以及光发送和接收设备200的连接器单元202拔出的情况，和光缆300本身被切断的情况。不可否认，在这样的情况下，存在光发射单元110中光能的增加导致对人体(尤其是眼球视网膜)的来自光能的损害的可能。
3.激光产品安全标准
于是，为了防止激光产品损害用户，创建了作为激光安全标准的“JIS C6802：激光产品安全标准”和“JIS C6803：激光产品的安全-光纤通信系统的安全”。为了示出各自配备有激光束源的设备在操作时的危险程度，该JIS C6802定义了根据单独使用的设备的激光辐射暴露水平决定的七个“等级”。
用于消费者使用的光纤系统必须属于这些“等级”当中的“等级1”(危险水平1)或“等级1M”(危险水平1M)。“等级1”的危险程度是即使在不眨眼的情况下看激光束100秒也不会损坏视网膜的水平。“等级1M”与“等级1”相同，但需要显示在使用辅助光学器件(诸如放大镜)的情况下激光产品会造成危险的警告。
根据激光束的波长和激光束的最大阻断时间对每一等级中光能的受限制的输出值进行细分。图3是示出当线缆被切断或光连接器被断开时激活的自动功率降低功能(该功能将被称为APR功能)中的最大阻断时间与激光束的光能之间的关系的示意图。
在这里，自动功率降低功能是在线缆被断开或光连接器被断开的情况下，在最大阻断时间内比在正常数据传输时段内更多地减少光输出的功能。通过这个功能，标准(JISC6803和IEC60825)允许以比等级1更高的光输出进行数据传输。
图3示出了具有较短的最大阻断时间的APR功能的情况1，以及具有比情况1的最大阻断时间更长的最大阻断时间的APR功能的情况2。等级1将正常数据传输时段内的光输出限制到P1或更小。在这些情况1和情况2中的每一个当中，在时间T0线缆被切断或光连接器被断开的情况下，发射到外界的光的功率被定义为具有特定值或更小。在情况1和情况2两者当中，在最大阻断时间之后的光输出降低到P4。情况1的最大阻断时间T1被设置为短于情况2的最大阻断时间T2。如果在时间t0或更晚时间发射到外界的光的功率降低到特定值或更小，那么具有较短最大阻断时间T1的情况1可以在正常数据传输时间内具有比具有较长最大阻断时间T1的情况2更大的光输出。
因为最大阻断时间T1较短，所以有可能在情况1中增加激光束在正常数据传输时段内的输出P3。然后可以获得用于满足上述BER值的大的余量。同时，需要相当大的成本来构造用于实现较短最大阻断时间T1并且在该时间内充分降低激光束的输出的电路等。
另外，因为最大阻断时间T2较长，所以有必要在情况2中减小激光束在正常数据传输时段内的输出P2。用于满足上述BER值的余量也较小。同时，用于减少最大阻断时间T2内的激光束输出的电路等需要更少的成本。
另外，在光学波长为700nm至1050nm以及扩散源的情况下，在下面的等式1中计算“等级1”和“等级1M”中激光束的输出的缺省值(可达发射限值(将被称为AEL))。此外，等式2至等式4是等式1中的C4、C6和T2的计算公式。
P＝7*10-4*C4*C6*T2 -0.25(W) ---(等式1)
C4＝100.002(λ-700) ---(等式2)
C6＝α/0.0015 ---(等式3)
T2＝10×10[(α-0.0015)/98.5] ---(等式4)
此外，λ表示等式1中被用于传输的光源的光波长。另外，如图4中所示，A表示作为光连接器300的光发射端面尺寸的光源直径，α表示基于测量距离D(70mm/100mm/2000mm)和光源直径A决定的视角。
根据等式1，激光束的输出P的增加取决于波长λ和光源直径A的长度。如果将波长设置为常数，那么增加光源直径是最高效的。在这里，在光源被分散地布置的情况下，光源直径A是在垂直方向上的光源和在水平方向上的光源的平均值。
图5是示出对于在光连接器300的端部处的发送信道Tx和接收信道Rx的两个布置示例的从等式1获得的激光束的“等级1”中的缺省值的示意图。在这里作为示例示出的是如下情况：假设光纤传输路径具有850nm的光波长、0.18mm的光学路径直径、12个发送信道、12个接收信道、100mm的光学路径长度、0.01秒的阻断时间，并且连接器单元102和连接器单元202具有在水平方向上以0.25mm的间距并且在垂直方向上以1mm的间距排列的发送信道(Tx)和接收信道(Rx)。光传输路径不限于光纤400，而是也可以是传输光的不同配置。
另外，示出了测量距离D等于100mm的情况。示出了作为发送信道Tx和接收信道Rx的部署示例的发送信道(Tx)被集中在中央的情况(1)以及发送信道(Tx)在水平方向上分散的情况(2)。
在图5中，包括在发送信道(Tx)和接收信道(Rx)中的光纤400是通过用树脂膜覆盖传输光的玻璃材料制成的。作为示例，每根光纤400具有0.25mm的最外周直径，并且被布置成使最外层的膜在水平方向上相互紧密接触，由此以0.25mm的间距排列。此外，在垂直方向上假设1mm的间距，但是光纤400也可以在垂直方向上以0.25mm的间距排列。如上所述，光源直径A是在光源被分散地布置的情况下在垂直方向上的光源和在水平方向上的光源的平均值。因此，将发送信道(Tx)分散使得光源直径A和视角α更大，则可以增加光输出。
如图5中所示，因此，在(2)中示出的发送信道(Tx)在水平方向上分散的情况，使得光源直径A更大，并且可以增加激光束的输出(缺省值)。这可以增加图2中所示的余量，并允许良好的传输。具体地，如果将上述条件应用于等式1，那么发送信道(Tx)在水平方向上分散的(2)的情况导致(0.6mW)的激光束输出。同时，发送信道(Tx)集中在中央处的(1)的情况导致(0.4mW)的激光束输出。另外，在最大阻断时间为0.01[秒]的情况下，发送信道(Tx)在水平方向上分散的(2)的情况导致在数据传输时段内的(3.7mW)的最大输出。同时，发送信道(Tx)集中在中央处的(1)的情况导致(2.5mW)。
基于上述结果，本实施例中通过将发送信道(Tx)分散在水平方向上作为连接器单元102和202的光缆的布置来增加输出。这可以增加图2中所示的余量，并且允许良好的传输。另外，APR功能的使用允许在正常数据传输时段内激光束的输出的增加，并且使得有可能获得用于满足BER值的进一步更大的余量。
4.连接器单元的信道布置
图6示出了包括十二个发送信道和十二个接收信道(即，总共24个信道)的光学路径的连接器单元102和连接器单元202的发送信道(Tx)和接收信道(Rx)的光纤400的布置示例。因为连接器被安装在诸如移动终端的设备上，所以供消费者使用的连接器要求尺寸小。在布置示例中，通过将水平方向上的十二列(N＝12)和垂直方向上的两行(M＝2)排列作为总共24个信道的端子排列，尽可能多地减小垂直方向上的厚度。另外，在这个布置示例中，通过使光纤400的相应最外侧膜相互接触，尽可能多地减小连接器单元102和202的尺寸。在这里，N表示水平方向上的端子数(光纤400的数量)，M表示垂直方向上的端子数(光纤400的数量)。
在这样的排列中，发送信道(Tx)和接收信道(Rx)以点对称布置在发送信道(Tx)和接收信道(Rx)被布置于其中的预定区域中，以进一步使得在垂直方向上的上下插入方向更自由。即使在光缆300上下颠倒被插入连接器单元102和202(以180度旋转并插入)的情况下，这也允许连接。此外，如上所述，为了获得等式1中的激光束源的最大输出，期望分散发送信道(Tx)，从而增加在水平方向上发送信道(Tx)的布置长度。
图6示出了在水平方向上的端子数N被设置为偶数(＝12)的情况下，发送信道(Tx)被集中在中央的情况。如上所述，随着发送信道(Tx)在水平方向上的布置长度增加，输出增加。在图6中所示的布置示例中，在N等于12且M等于2的布置中，发送信道(Tx)具有在水平方向上的最小布置长度D。因此发送信道(Tx)具有布置中的最低的输出。
鉴于上述条件，在水平方向上的端子数为偶数(N＝12)(图7和图8)的情况下以及在水平方向的端子数为奇数(N＝13)(图9和图10)的情况下，发送信道(Tx)的光纤400在图7至图10中以点对称的方式排列。图7至图10全都示出发送信道(Tx)关于图中的中央点C点对称的布置，并且发送信道(Tx)具有在水平方向上的最大排列长度D。
图7示出了发送信道(Tx)的一半被集中地布置在左上行和右下行中的示例。图8示出了偶数个发送信道(Tx)和偶数个接收信道(Rx)在水平方向上交替布置以使得在上行和下行中交错布置的示例。图7和图8在水平方向上具有相同的排列长度D，因此可以获得等同的光学输出。
图9示出了发送信道(Tx)和接收信道(Rx)在水平方向上交替布置并且相同信道布置在垂直方向上的上行和下行中的示例。在这种情况下，也有可能确保水平方向上的最大排列长度D。在图9的情况下，水平方向上的端子数为奇数，并且布置比必要数量(在这种情况下是十二个信道)的信道多两个信道的发送信道(Tx)。则发送信道的布置长度D大于图7和图8的情况的布置长度D。在图9的情况下，在发送信道(Tx)的排列与接收信道(Rx)的排列交换的情况下，可以类似地布置发送信道(Tx)和接收信道(Rx)。但是，在这种情况下，发送信道(Tx)的布置长度D略小于图9的情况的布置长度D。
图10示出了发送信道(Tx)和接收信道(Rx)在水平方向上交替布置并且相同信道布置在垂直方向上的上行和下行中的情况下，不同信道只布置在最外侧的上行和下行中的示例。在图10的情况下，布置比必要数量(在这种情况下是十二个信道)的信道多两个信道的接收信道。则发送信道(Tx)的布置长度D大于图7和图8的情况的布置长度D。
此外，在N等于12或N等于13并且M等于2的排列中，图7至图10中所示的布置示例允许发送信道(Tx)具有最大布置长度D。只要排列具有比图6的布置长度D更大的布置长度D，就有可能比图6中所示的布置更可靠地增加光输出。
根据本实施例，用户因此可以将光发送和接收设备100连接到光发送和接收设备200，而不用注意光连接器单元102和202的上下方向。另外，根据本实施例，有可能增加激光束源的输出水平(激光安全标准中的缺省值)。因此，有可能获得对于传输信号的误比特率的较大余量，并且因此提高传输质量。因此，有可能显著提高用户的便利性。
5.本实施例的修改例
图11示出了根据本实施例的连接器单元102和202的端子排列的修改例。例如未压缩的视频和音频数据被假设为从在图1的光纤系统1000中从光发送和接收设备100发送到光发送和接收设备200的数据。在这种情况下，从光发送和接收设备200到光发送和接收设备100的返回信道中的传输速率被假设为用于具有比上述未压缩的视频和音频数据的传输速率低得多的传输速率的数据传输。如图11中所示的端子排列可以在具有取决于传输方向的非目标传输速率的系统中实现。在这里，图11左侧部分中所示的排列与图6的排列类似。与图6的排列相比，图11右侧部分中所示的排列具有布置在两端处的发送信道(Tx)。在这个时候，布置在端子两端处的光发送和接收设备100的发送信道(Tx)可以增加激光束源的输出并确保上述未压缩的视频和音频数据的余量，并且对应于布置在端子中央的接收信道(Rx)的光发送和接收设备200的返回信道的激光束源的输出可能较低。
如上所述，根据本实施例，用户可以将光发送和接收设备100连接到光发送和接收设备200，而不关注光连接器单元102和202的上下方向。此外，根据本实施例，有可能增加激光束源的输出水平(激光安全标准中的缺省值)。因此，有可能获得用于传输信号的误比特率的较大余量，并且因此提高传输质量。因此，有可能显著提高用户的便利性。因此，即使连接器的方向改变，也有可能连接执行光传输的设备，并且提供能够在激光束所需的安全标准限制值内提高传输质量的连接器端子的端子布置。
上面已经参考附图描述了本公开的一个或多个优选实施例，但本公开不限于上述示例。本领域技术人员可以在所附权利要求的范围内发现各种变型和修改，并且应当理解，它们将自然地落入本公开的技术范围内。
另外，本说明书中描述的效果仅仅是说明性或示例性的效果，而不是限制性的。即，与上述效果一起或代替上述效果，根据本公开的技术可以实现从本说明书的描述中对于本领域技术人员而言清楚的其它效果。
此外，本技术也可以如下配置。
(1)一种光连接器，包括：
多个光传输路径，具有排列在预定区域中的端面，并传输光信号，其中
所述多个光传输路径对应于发送信道或接收信道，以及
发送信道和接收信道的光传输路径被布置为关于预定区域的中央点对称。
(2)如(1)所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在N列和M行中。
(3)如(2)所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在作为偶数的N列和作为偶数的M行中，并且发送信道的光传输路径被布置在0至N/2列、0至M/2行中以及(N/2+1)至N列、(M/2+1)至M行中。
(4)如(2)所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在作为偶数的N列和两行中，并且发送信道的光传输路径被布置在第一行的0至N/2列中以及第二行的(N/2+1)至N列中。
(5)如(2)所述的光连接器，其中
发送信道和接收信道的光传输路径交替布置。
(6)如(5)所述的光连接器，其中
N表示偶数，并且在行方向和列方向上交替布置发送信道和接收信道的光传输路径。
(7)如(5)所述的光连接器，其中
N表示奇数，在行方向上交替布置发送信道和接收信道的光传输路径，并且被布置在任意列的列方向上的光传输路径是发送信道和接收信道中的任何一个。
(8)如(7)所述的光连接器，其中
在列方向上，在两端的列中交替布置发送信道和接收信道的光传输路径。
(9)如(7)所述的光连接器，其中
在列方向上，在两端的列中布置发送信道的光传输路径。
(10)如(1)所述的光连接器，其中
相互相邻的光传输路径的最外层的膜相互紧密接触布置。
附图标记
102，202 连接器单元
400 光纤(光传输路径)

Claims (10)

1.一种光连接器，包括：
多个光传输路径，具有排列在预定区域中的端面，并传输光信号，其中
所述多个光传输路径包括多个发送信道的光传输路径和多个接收信道的光传输路径，
所述多个发送信道的光传输路径被布置为关于所述预定区域的中央点对称，以及所述多个接收信道的光传输路径被布置为关于所述预定区域的中央点对称，
其中，所述多个发送信道的光传输路径中的至少两个被布置在所述预定区域的一行中，并且所述多个发送信道的光传输路径中的另外至少两个被布置在所述预定区域的另一行中，以及
在所述一行的一端处布置有一个发送信道的光传输路径，并且在所述另一行的与所述一端相反的另一端处布置有另一个发送信道的光传输路径。
2.根据权利要求1所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在N列和M行中。
3.根据权利要求2所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在作为偶数的N列和作为偶数的M行中，并且发送信道的光传输路径被布置在0至N/2列、0至M/2行中以及(N/2+1)至N列、(M/2+1)至M行中。
4.根据权利要求2所述的光连接器，其中
所述多个光传输路径在预定区域内被布置在作为偶数的N列和两行中，并且发送信道的光传输路径被布置在第一行的0至N/2列中以及第二行的(N/2+1)至N列中。
5.根据权利要求2所述的光连接器，其中
发送信道和接收信道的光传输路径交替布置。
6.根据权利要求5所述的光连接器，其中
N表示偶数，并且在行方向和列方向上交替布置发送信道和接收信道的光传输路径。
7.根据权利要求5所述的光连接器，其中
N表示奇数，在行方向上交替布置发送信道和接收信道的光传输路径，并且被布置在任意列的列方向上的光传输路径是发送信道和接收信道中的任何一个。
8.根据权利要求7所述的光连接器，其中
在列方向上，在两端的列中布置发送信道的光传输路径。
9.根据权利要求7所述的光连接器，其中
在列方向上，在两端的列中交替布置发送信道和接收信道的光传输路径。
10.根据权利要求1所述的光连接器，其中
相互相邻的光传输路径的最外层的膜相互紧密接触布置。
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