CN107250859A - 一种光纤连接器 - Google Patents

Abstract

一种光纤连接器(1)包括：插芯(11)和波导块(12)；其中波导块(12)与插芯(11)固定连接，光纤连接器(1)通过波导块(12)与外部器件连接，插芯(11)用于固定光纤；波导块(12)上的靠近外部器件的第一端面上的光口，用于与外部器；波导块(12)上的靠近光纤的第二端面上的光口，用于与光纤的光口对准。

Description

一种光纤连接器 技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光纤连接器。

背景技术

随着通信技术的发展，对光纤连接器的功能和性能的要求越来越高。例如，高密单模光纤耦合、出光方向与出纤方向垂直的功能等。目前，单模光纤连接器最多能够连接24根单模光纤。安装有反射镜矩阵的光纤连接器，能够通过反射镜矩阵改变光路方向，从而实现出光方向与出纤方向垂直的功能。

但是，一般每种光纤连接器只能实现一种功能。例如，能够实现出光方向与出纤方向垂直的功能的光纤连接器，无法用来连接单模光纤。也就是说，上述光纤连接器的使用范围较小。

发明内容

本发明的实施例提供一种光纤连接器，用以扩大使用范围。为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种光纤连接器，包括：插芯和波导块；其中，所述波导块与所述插芯固定连接，所述光纤连接器通过所述波导块与外部器件连接；所述插芯用于固定光纤；

所述波导块上的靠近所述外部器件的第一端面上的光口，用于与所述外部器件的端面上的光口对准；

所述波导块上的靠近所述光纤的第二端面上的光口，用于与所述光纤的光口对准。

结合第一方面，在第一种可能的实现方式中，所述波导块中的 波导能够实现扩束或缩束。

结合第一方面或第一方面的第一种可能的实现方式，在第二种可能的实现方式中，所述波导块中的波导能够使进入所述波导块的光能量复合或分离。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式或第二种可能的实现方式，在第三种可能的实现方式中，所述波导块中的波导能够使入光方向与出光方向之间的夹角的取值范围为[0，360°)。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第三种可能的实现方式任一种，在第四种可能的实现方式中，所述波导块中的波导能够使所述第一端面上的不同的模斑尺寸不同，和/或，所述波导块中的至少部分波导在所述第一端面上不均匀排布。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第四种可能的实现方式任一种，在第五种可能的实现方式中，所述波导块中的相邻两根波导之间的间隔的取值范围为[0，125微米]。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第五种可能的实现方式任一种，在第六种可能的实现方式中，所述插芯上设置有U形槽，所述波导块位于所述U形槽内。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第六种可能的实现方式任一种，在第七种可能的实现方式中，所述插芯上设置有凹槽，所述波导块上设置有与所述凹槽适配的凸起；或，所述插芯上设置有凸起，所述波导块上设置有与所述凸起适配的凹槽。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第七种可能的实现方式任一种，在第八种可能的实现方式中，所述第一端面与所述插芯上靠近所述外部器件的端面齐平。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第八种可能的实现方式任一种，在第九种可能的实现方式中，所述光纤为单模光纤或多模光纤。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实现方式至第九种可能的实现方式任一种，在第十种可能的实现方式中，所述光纤为单芯光纤或多芯光纤。

本发明实施例提供的光纤连接器，包括插芯和波导块；其中，波导块与插芯固定连接；光纤连接器通过波导块与外部器件连接；插芯用于固定光纤。波导块上的靠近外部器件的第一端面上的光口用于与外部器件的端面上的光口对准；波导块上的靠近光纤的第二端面上的光口用于与光纤的光口对准。由于利用波导刻写技术可以在波导块中刻写出任意形状和不同模斑尺寸的波导，而特定形状和/或特定模斑尺寸的波导能够使光纤连接器实现特定的功能，例如，当所刻写的波导能扩大光纤模斑尺寸时，即可使光纤连接器的耦合容差变大，进而实现高密单模光纤耦合；当所刻写的波导的入光方向与出光方向垂直时，即可使光纤连接器实现出光方向和出纤方向垂直的功能。这样，当所刻写的波导能扩大光纤模斑尺寸、且该波导的入光方向与出光方向垂直时，即可使光纤连接器同时实现高密单模光纤耦合以及出光方向和出纤方向垂直的功能。因此，相比现有技术，本发明实施例提供的光纤连接器的使用范围较大。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光纤连接器的立体示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种光纤连接器的立体示意图；

图3为图1所示的光纤连接器沿VI-VI线的剖视图；

图4为图2所示的光纤连接器沿VI-VI线的剖视图；

图5为本发明实施例提供的基于图1的一种固定了光纤的光纤连接器的立体示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种固定了光纤的光纤连接器的立体示意图；

图7为本发明实施例提供的一种光纤连接器1与光纤连接器2对接的示意图；

图8为本发明实施例提供的基于图7的一种光耦合的示意图；

图9为本发明实施例提供的一种光纤连接器1与普通光纤连接器3对接的示意图；

图10为本发明实施例提供的基于图9的一种光耦合的示意图；

图11为本发明实施例提供的一种光纤连接器1与VGC波导块4对接的示意图；

图12为本发明实施例提供的基于图11的一种光耦合的示意图；

图13为本发明实施例提供的一种光纤连接器1与VGC波导块5对接的示意图；

图14为本发明实施例提供的图13中的一种第一端面放大后的示意图；

图15为本发明实施例提供的一种基于图13的光耦合的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本文中的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系， 表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本文中的“多个”表示两个或两个以上。

参见图1、图2，为本发明实施例提供的光纤连接器的立体示意图。图1和图2所示的光纤连接器1包括：插芯(ferrule)11和波导块12。其中，波导块12与插芯11固定连接，光纤连接器1通过波导块12与外部器件连接；插芯11用于固定光纤。

波导块12上的靠近外部器件的第一端面上的光口用于与外部器件的端面上的光口对准；波导块12上的靠近光纤的第二端面上的光口用于与光纤的光口对准。

参见图3，为图1所示的光纤连接器沿VI-VI线的剖视图。参见图4，为图2所示的光纤连接器沿VI-VI线的剖视图。参见图5，为基于图1的一种固定了光纤的光纤连接器的立体示意图。

举例而言，插芯11具体可以为陶瓷插芯或塑料插芯等。光纤可以为单模光纤或多模光纤，可以为单芯光纤或多芯光纤。波导块12的材质可以为：玻璃、聚合物、晶体、硅等。

光纤连接器1与外部器件分别连接到适配器上，以实现光纤连接器1与外部器件的对接，从而实现光纤连接器1与外部器件之间的光耦合。具体的：通过适配器将光纤连接器1中的波导块12的第一端面上的光口与外部器件的端面上的光口对准，以实现光纤连接器1与外部器件的对接。其中，实现光纤连接器1与外部器件之间的光耦合，包括：将光纤连接器1输出的光能量耦合到外部器件中，或将外部器件输出的光能量耦合到光纤连接器1中。

其中，“外部器件”可以包括但不限于以下任一种器件：另一个光纤连接器1(下文中称为光纤连接器2)、普通光纤连接器(即不带有波导块12的光纤连接器)、VGC(Vertical Grating Coupler，垂直光栅耦合器)波导块等。

“第一端面”、“第二端面”是为了区分波导块12的不同的两个端面，该两个端面并不具有先后顺序之分。其中，第一端面是指波导块12上的靠近外部器件的端面，第二端面是指波导块12上的靠近光纤的端面。第一端面与第二端面可以为波导块12的相对的两个端面，也可以为相互垂直的两个端面。

举例而言，波导块12的任何一个“裸露”在插芯11外的表面均可以作为第一端面。例如，在图1中，波导块12的上表面、下表面或左侧面中的任一个表面均可以作为第一端面。在图2中，波导块12的左侧面可以作为第一端面。当然不限于此。另外，在图1或图2中，波导块12的右侧面为第二端面。

第一端面上的光口用于与外部器件的端面上的光口对准，具体的：当光纤连接器1与外部器件连接时，第一端面上的光口与外部器件的端面上的光口对准。其中，第一端面与外部器件的端面之间可以具有如下关系：第一端面上的光口的数量与外部器件的端面上的光口的数量相等，第一端面上的光口的排布规则与外部器件的端面上的光口的排布规则相同，第一端面上的模斑尺寸与外部器件的端面上的模斑尺寸对应相等。类似地，本领域技术人员能够获知第二端面上的光口用于与光纤的光口对准的具体含义，此处不再赘述。

本发明实施例对波导块12的形状不进行限定。第一端面和/或第二端面的形状可以为规则图形(例如，矩形、圆形等)，也可以为不规则图形。

需要说明的是，具体实现时，光纤连接器1还可以包括：套设于插芯11外的壳体。壳体上可以设置引导孔，光纤穿过该引导孔与插芯11固定连接。

另外，如图6所示，插芯11上可以设置有定位器件111，用于与外部器件连接。其中，图6中以插芯11上设置有两个定位器件111为例进行说明。示例性的，定位器件111可以为定位销或定位孔。 需要说明的是，插芯11上设置有定位器件111的端面为插芯11上靠近外部器件的端面。

为了使光纤连接器1与外部器件紧密对接，在一种可选的实现方式中，第一端面与插芯11上靠近外部器件的端面齐平，如图6所示。在图6中，“第一端面”为波导块12的左侧面，定位器件111所在的端面为插芯11上靠近外部器件的端面。

本发明实施例提供的光纤连接器由于利用波导刻写技术可以在波导块中刻写出任意形状和不同模斑尺寸的波导，而特定形状和/或特定模斑尺寸的波导能够使光纤连接器实现特定的功能，例如，当所刻写的波导能扩大光纤模斑尺寸时，即可使光纤连接器的耦合容差变大，进而实现高密单模光纤耦合；当所刻写的波导的入光方向与出光方向垂直时，即可使光纤连接器实现出光方向和出纤方向垂直的功能。这样，当所刻写的波导能扩大光纤模斑尺寸、且该波导的入光方向与出光方向垂直时，即可使光纤连接器同时实现高密单模光纤耦合以及出光方向和出纤方向垂直的功能。因此，相比现有技术，本发明实施例提供的光纤连接器的使用范围较大。

为了实现简单，在一种可选的实现方式中，插芯11上设置有U形槽，波导块12位于U形槽内，如图1所示。当然，具体实现时，也可以在插芯11上设置其他形状的槽或孔，用于放置波导块12。

为了实现插芯11与波导块12固定连接，在一种可选的实现方式中，插芯11上设置有凹槽，波导块12上设置有与该凹槽适配的凸起。在另一种可选的实现方式中，插芯11上设置有凸起，波导块12上设置有与该凸起适配的凹槽。

利用波导块刻写技术可以在波导块12中刻写出所需的波导。这些波导可以包含但不限于以下一种或多种性质：多根波导可以耦合为一根波导，同一根波导可以分离为多根波导，不同波导的模斑尺寸可以相同也可以不同，同一根波导的不同位置处的模斑尺寸可 以相同也可以不同，所有波导可以按照任意排布规则进行排布，波导的数量可以为任意多个。

具体实现时，可以根据外部器件的端面上的模斑尺寸、排布规则、数量等，确定波导块12中的波导在第一端面上的模斑尺寸、排布规则、数量等；根据光纤的模斑尺寸、排布规则、数量等，确定波导块12中的波导在第二端面上的模斑尺寸、排布规则、数量等。

下面举例说明本发明实施例中提供的波导的性质以及包含该波导的光纤连接器所适用的场景，当然，具体实现时不限于此。

需要说明的是，下述几个示例中的光纤连接器1与外部器件之间均通过适配器对接，适配器在附图中未被示出。另外，以下几个示例中，均以“通过光纤连接器1上的定位销与外部器件上的定位孔连接，实现光纤连接器1与外部器件之间的对接”进行说明。

“波导”包括但不限于以下一种或几种性质：

1)扩束或缩束。

具有该波导的光纤连接器1与光纤连接器2对接的场景，如图7所示。该场景中，“外部器件”为光纤连接器2。

“扩束”前后，光斑由小变大；“缩束”前后，光斑由大变小。

如图8所示，为基于图7的一种光耦合的示意图。在图8中，波导具有扩束的性质，具体的：波导在第二端面上的模斑直径大于波导在第一端面上的模斑直径。

另外，当波导具有缩束的性质时，波导在第二端面上的模斑直径等于波导在第一端面上的模斑直径。当然，具体实现时，波导在第二端面上的模斑直径也可以等于其在第一端面上的模斑直径。

需要说明的是，通过扩束能够使对准容差变大，这样，能够实现更多光纤的耦合。例如，当模斑尺寸为10μm(微米)时，光纤连接器最多能够使24根光纤，实现对准精度小于模斑尺寸的10％ (即1μm)的要求；当光斑的直径由10μm扩束到30μm时，只要对准容差小于3μm，即可满足对准精度小于模斑尺寸的10％的要求，这样光纤连接器可以实现更多光纤的耦合。

2)使进入波导块12的光能量复合或分离。

具有该波导的光纤连接器1与VGC波导块5对接的一种场景，如图9所示；该场景中，“外部器件”为普通连接头3。

如图10所示，为基于图9的一种光耦合的示意图。在图10中，波导在第二端面上的光口的数量大于波导在第一端面上的光口的数量。若光的传播方向为从普通连接头3到光纤连接器1，则在耦合前后，光口的数量由大变小，这样波导块12中的波导能够使进入波导块12的光能量复合(Mux)；若光的传播方向相反，则在耦合前后，光口的数量由小变大，这样波导块12中的波导能够使进入波导块12的光能量分离(Splitter)。

同理，当波导在第一端面上的光口的数量小于波导在第二端面上的光口的数量，若光的传播方向为从普通连接头3到光纤连接器1，则波导块12中的波导能够使进入波导块12的光能量分离；若光的传播方向相反，则波导块12中的波导能够使进入波导块12的光能量复合。

需要说明的是，光能量复合的本质是将n根波导合成m根波导；光能量分离的本质是将m根波导分成n根波导。其中，m＜n，m、n均为正整数。

3)入光方向与出光方向之间的夹角的取值范围为[0，360°)。

该性质能够使波导在第一端面上的光传输方向与波导在第二端面上的光传输方向之间的夹角的取值范围为[0°，360°)。即：出光方向与出纤方向之间的夹角为的取值范围为大于等于0°，小于360°。

具有该波导的光纤连接器1与VGC波导块4对接的一种场景， 如图11所示；该场景中，“外部器件”为VGC波导块4，第一端面与第二端面垂直。该场景能够使光纤连接器实现出光方向与出纤方向垂直的功能。

需要说明的是，理论上，光纤连接器1能够实现出光方向与出纤方向之间的夹角为[0，360°)中的任一角度的功能。

如图12所示，为基于图11的一种光耦合的示意图。

4)使第一端面上的不同的模斑尺寸不同，和/或，至少部分波导在第一端面上不均匀排布。

“至少部分波导在第一端面上不均匀排布”，能够使第一端面上的光口不均匀排布。

具有该波导的光纤连接器1与VGC波导块5对接的场景，如图13所示；该场景中，“外部器件”为VGC波导块5。

如图14所示，为光纤连接器1上与VGC波导块5对接的端面(即第一端面)放大后的示意图。其中，波导在第一端面上的不同模斑尺寸可以相同也可以不同，这些光口可以按照任意规则排布。

图15为基于图13的一种光耦合的示意图。其中，波导块12中的波导与VGC波导块5的光栅平面之间的角度为80°，即出光方向与出纤方向之间的夹角为80°，由平面波导的性质可知，这样能够保证光纤连接器1与VGC波导块5之间最高效率的耦合。

5)相邻两根波导之间的间隔的取值范围为[0，125微米]。

该性质能够使第一端面上的光口的矩阵周期间隔(Pitch)的取值范围为[0，125微米]。

其中，理论上，在不考虑串扰的情况下，pitch的值可以为0。优选地，取值范围为[20微米，50微米]，或(50微米，100微米]。另外，具体实现时，Pitch的取值也可以大于125微米。

具有该波导的光纤连接器1可以实现与任意Pitch的外部器件连接。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1. 一种光纤连接器，其特征在于，包括：插芯和波导块；其中，所述波导块与所述插芯固定连接，所述光纤连接器通过所述波导块与外部器件连接；所述插芯用于固定光纤；

   所述波导块上的靠近所述外部器件的第一端面上的光口，用于与所述外部器件的端面上的光口对准；

   所述波导块上的靠近所述光纤的第二端面上的光口，用于与所述光纤的光口对准。
2. 根据权利要求1所述的光纤连接器，其特征在于，所述波导块中的波导能够实现扩束或缩束。
3. 根据权利要求1或2所述光纤连接器，其特征在于，所述波导块中的波导能够使进入所述波导块的光能量复合或分离。
4. 根据权利要求1-3任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述波导块中的波导能够使入光方向与出光方向之间的夹角的取值范围为[0，360°)。
5. 根据权利要求1-4任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述波导块中的波导能够使所述第一端面上的不同的模斑尺寸不同，和/或，所述波导块中的至少部分波导在所述第一端面上不均匀排布。
6. 根据权利要求1-5任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述波导块中的相邻两根波导之间的间隔的取值范围为[0，125微米]。
7. 根据权利要求1-6任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述插芯上设置有U形槽，所述波导块位于所述U形槽内。
8. 根据权利要求1-7任一项所述的光纤连接器，其特征在于，

   所述插芯上设置有凹槽，所述波导块上设置有与所述凹槽适配的凸起；或，所述插芯上设置有凸起，所述波导块上设置有与所述凸起适配的凹槽。
9. 根据权利要求1-8任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述第一端面与所述插芯上靠近所述外部器件的端面齐平。
10. 根据权利要求1-9任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述光纤为单模光纤或多模光纤。
11. 根据权利要求1-10任一项所述的光纤连接器，其特征在于，所述光纤为单芯光纤或多芯光纤。