CN112034560A - 磁吸自由空间光电混合连接器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及通信技术领域，提供了一种磁吸自由空间光电混合连接器。本连接器包括配套使用的阳性连接器和阴性连接器，其中，配置有用于导电的导电针和电触点，用于光通信的光通信模块，光通信模块包括光纤连接器和能够将输向对方的光束扩大处理的透镜，且在两个透镜之间形成有间距，阳性连接器和阴性连接器之间通过磁场自动对准并保持插接状态。进一步还设置有引导结构实现阳性连接器的透镜和阴性连接器的透镜精确对准。本连接器既能传输光信号，又能传输电信号，具有加工良品率高、可靠性高、方便使用的特点。

Description

磁吸自由空间光电混合连接器
技术领域
本发明涉及通信技术领域，具体为一种磁吸自由空间光电混合连接器。
背景技术
在通信领域，特别是消费产品领域的信号传输，如笔记本电脑、计算机、电视、手机等智能终端，传统应用中都是采用铜线来传输信号和数据的，为了满足日益增长的传输容量和高速率的传输要求，发明人曾发明了取代传统线缆的通信方式，并先后提出了以下中国专利申请：1、基于自由空间光通信的通信终端、通信装置和通信系统，公开号为CN109586790A。2、一种光纤连接光学组件，公开号为 CN110780391A。
在此基础上，发明人进一步研究，提出了磁吸自由空间光电混合连接器。
发明内容
本发明的目的是提供一种加工良品率高、可靠性高且方便使用的磁吸自由空间光电混合连接器。
为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的磁吸自由空间光电混合连接器由阳性连接器和阴性连接器组成，二者配合使用。
一种磁吸自由空间光电混合阴性连接器,其包括：
第一绝缘基体，其前端形成有插接腔；
设于所述插接腔的背部的导电针和第一光通信模块；以及
设于所述第一绝缘基体的、用于在插接前通过磁场自动将所述阴性连接器和相应的阳性连接器对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第一对准及保持机构；
其中，所述第一光通信模块包括：
用于承载光纤的第一光纤连接器；以及
设于所述第一光纤连接器的出光端的、用于对从所述阴性连接器输往所述阳性连接器的光束做扩大处理的第一透镜，所述第一透镜的位置被配置为在所述插接状态，所述第一透镜和所述阳性连接器的第二透镜之间具有一定间距。
优选地，所述阴性连接器还包括从不同的位置配置于所述第一透镜和所述第一光纤连接器的、用于使所述第一透镜和所述第一光纤连接器对准的多个第一定位杆；以及用于引导所述第二透镜与所述第一透镜精确对准的引导部。
优选地，所述导电针为内置有弹簧的弹性针。
优选地，所述第一对准及保持机构包括多个磁体，所述多个磁体被配置在所述第一绝缘基体的前端对应所述插接腔的周围。
优选地，所述第一光通信模块被配置在所述插接腔的背部中心，所述导电针包括第一组针和第二组针，所述第一组针和第二组针相对所述第一光通信模块对称，所述第二组针被配置为与所述第一组针承载相同的信号。
优选地，所述第一绝缘基体被构造为长条状结构，与所述阳性连接器的插接方向被配置为与所述第一绝缘基体的长边相垂直，所述插接腔被构造在所述第一绝缘基体的前端中部。
一种磁吸自由空间光电混合阳性连接器,其包括：
第二绝缘基体，其前端形成有插接凸部，所述插接凸部被构造为与相应的阴性连接器的插接腔相匹配；
设于所述插接凸部的前端的电触点和第二光通信模块；以及
设于所述第二绝缘基体的、用于在插接前通过磁场自动将所述阳性连接器和相应的阴性连接器对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第二对准及保持机构；
其中，所述第二光通信模块包括：
用于承载光纤的第二光纤连接器；以及
设于所述第二光纤连接器的出光端的、用于对从所述阳性连接器输往所述阴性连接器的光束做扩大处理的第二透镜，所述第二透镜的位置被配置为在所述插接状态，所述第二透镜和所述阴性连接器的第一透镜之间具有一定间距。
优选地，所述阳性连接器还包括从不同的位置配置于所述第二透镜和所述第二光纤连接器的、用于使所述第二透镜和所述第二光纤连接器对准的多个第二定位杆；以及用于引导所述第一透镜与所述第二透镜精确对准的引导配合部。
优选地，所述第二对准及保持机构包括多个磁体，所述多个磁体被配置在所述第二绝缘基体的前端对应所述插接凸部的周围。
优选地，所述第二绝缘基体被构造为长条状结构，与所述阴性连接器的插接方向被配置为与所述第二绝缘基体的长边相垂直，所述插接凸部被构造在所述第二绝缘基体的前端中部。
优选地，所述第二光通信模块被配置在所述插接凸部的前端中心，所述电触点包括第一组触点和第二组触点，所述第一组触点和第二组触点相对所述第二光通信模块对称，所述第二组触点被配置为与所述第一组触点承载相同的信号。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
既能传输光信号，又能传输电信号。
阴性连接器和阳性连接器之间通过自由空间光连接，且配置了用于将传输给对方的光束扩大的透镜，使得光路对尺寸公差的容忍度以及对污染物的容忍度较高，从而使得连接器具有加工良品率高、可靠性高的特点。
设置有利用磁场作用的对准及保持机构，在插接前自动将阴性连接器和相应的阳性连接器对准，在插接后自动保持插接状态。因此不但具有插接、分离方便的特点，而且能够避免由于插接腔和插接凸部配合松动导致的信号不稳定现象。
进一步设置有引导部和引导配合部，实现了插接过程中，引导阳性连接器的透镜和阴性连接器的透镜精确对准。
附图说明
图1为光通信模块之间的光路结构示意图；
图2为阴性连接器的立体图；
图3为阴性连接器的剖视图；
图4为阳性连接器的立体图；
图5为阳性连接器的剖视图；
附图标记：
10、阴性连接器；
20、光纤；
40、阳性连接器；
D、间距；
11、第一绝缘基体；12、第一对准及保持机构；13、导电针；14、插接腔；15、第一光通信模块；151、第一光纤连接器；152、第一透镜；16、第一定位杆；17、引导部；
41、第二绝缘基体；411、外壳；412、内壳；413、插接头；42、插接凸部；43、电触点；44、引导配合部；45、第二光通信模块；451、第二光纤连接器；452、第二透镜；46、第二定位杆；47、第二对准及保持机构。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
图1为本发明光通信模块之间的光路结构示意图，其中D为两个透镜(即阳性连接器的透镜和阴性连接器的透镜)之间的间距，该间距用于实现光信号的自由空间连接。
第一实施例：磁吸自由空间光电混合阴性连接器，为方便描述，本申请一些地方简称为阴性连接器。
请参照图2、图3，本阴性连接器10包括：第一绝缘基体11，其前端形成有插接腔14；固设于所述插接腔14的背部的导电针13和第一光通信模块15；设于所述第一绝缘基体11的、用于在插接前通过磁场自动将所述阴性连接器10和相应的阳性连接器40(见图4和图5)对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第一对准及保持机构12；其中，所述第一光通信模块15包括：用于承载光纤的第一光纤连接器151；以及设于所述第一光纤连接器151的出光端的、用于对从所述阴性连接器10输往所述阳性连接器40的光束做扩大处理的第一透镜152，所述第一透镜152的位置被配置为：在所述插接状态，所述第一透镜152和所述阳性连接器40的第二透镜452(见图5)之间具有一定间距，如图1中的D。
其中，导电针13与第一绝缘基体11、第一光纤连接器151与第一绝缘基体11可以用胶水、焊接或者机械结构固定在一起。光纤20 一般使用热固化胶353ND或紫外固化胶固定在第一光纤连接器151，端面需要进行研磨抛光、切割。光纤20可以是玻璃光纤或者塑料光纤。
如图3所示，本实施例阴性连接器10还包括从不同的位置配置于所述第一透镜152和所述第一光纤连接器151的、用于使所述第一透镜152和所述第一光纤连接器151对准的多个第一定位杆16。第一透镜152的前端配置有用于引导所述第二透镜452与所述第一透镜152精确对准的引导部17，本实施例中，引导部17实施为从头部到根部直径逐渐变大的凸部。本实施例中第一定位杆16、引导部17与第一透镜152一体成型。
本实施例中导电针13采用内置有弹簧的弹性针。采用弹性针，使得与阳性连接器40的电触点43的连接可靠性更高。
如图3所示，本实施例中，所述第一对准及保持机构12为两个磁体，两个磁体被配置在所述第一绝缘基体11的前端对应所述插接腔14的周围。磁体和第一绝缘基体11可以用胶水或者机械结构固定在一起。
如图2、图3所示，本实施例中，所述第一光通信模块15被配置在所述插接腔14的背部中心，所述导电针13包括第一组针和第二组针，每组包括两支，所述第一组针和第二组针相对所述第一光通信模块15对称，所述第二组针被配置为与所述第一组针承载相同的信号。该实施方式，无论阳性连接器40正向插入本阴性连接器10或反向插入本阴性连接器10，均具有相同的连接作用，可使用户体使用更方便，体验更好。
参照图2，本实施例中，所述第一绝缘基体11被构造为长条状结构，本阴性连接器10与所述阳性连接器40的插接方向被配置为与所述第一绝缘基体11的长边相垂直，所述插接腔14被构造在所述第一绝缘基体11的前端中部。
第二实施例：磁吸自由空间光电混合阳性连接器，为方便描述，本申请一些地方简称为阳性连接器。
参照图4，本阳性连接器40包括：第二绝缘基体41，其前端形成有插接凸部42，所述插接凸部42被构造为与相应的阴性连接器10 的插接腔14相匹配；设于所述插接凸部42的前端的电触点43和第二光通信模块45；设于所述第二绝缘基体41的、用于在插接前通过磁场自动将所述阳性连接器40和相应的阴性连接器10(见图2和图 3)对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第二对准及保持机构47；其中，所述第二光通信模块45包括：用于承载光纤20的第二光纤连接器451；以及设于所述第二光纤连接器451的出光端的、用于对从所述阳性连接器40输往所述阴性连接器10的光束做扩大处理的第二透镜452，所述第二透镜452的位置被配置为：在所述插接状态，所述第二透镜452和所述阴性连接器10的第一透镜152(见图3) 之间具有一定间距，如图1中的D。
其中，电触点43采用导电柱构造，电触点43与第二绝缘基体41、第二光纤连接器451与第二绝缘基体41可以用胶水、焊接或者机械结构固定在一起。光纤可使用热固化胶353ND或紫外固化胶固定在第二光纤连接器451，端面需要进行研磨抛光、切割。光纤可以是玻璃光纤或者塑料光纤。
如图5所示，所述阳性连接器40还包括从不同的位置配置于所述第二透镜452和所述第二光纤连接器451的、用于使所述第二透镜 452和所述第二光纤连接器451对准的多个第二定位杆46。第二透镜 452的前端还设有用于与前述引导部17(见图3)配合、引导所述第一透镜152与所述第二透镜452精确对准的引导配合部44，本实施例中，引导配合部44具体实施为从口部到底部直径逐渐减小的凹部。
如图5所示，本实施例中，所述第二对准及保持机构47为两个磁体，两个磁体被配置在所述第二绝缘基体41的前端对应所述插接凸部42的周围。
如图4所示，本实施例中，第二绝缘基体41被构造为长条状结构，本阳性连接器40与所述阴性连接器10的插接方向被配置为与所述第二绝缘基体41的长边相垂直，所述插接凸部42被构造在所述第二绝缘基体41的前端中部。
如图4、图5所示，第二光通信模块45被配置在所述插接凸部 42的前端中心，所述电触点43包括第一组触点和第二组触点，每组各两个，所述第一组触点和第二组触点相对所述第二光通信模块45 对称，所述第二组触点被配置为与所述第一组触点承载相同的信号。该实施方式，无论阳性连接器40正向插入阴性连接器10或反向插入阴性连接器10，均具有相同的连接作用，可使用户体使用更方便，体验更好。
上述磁吸自由空间光电混合连接器至少具有以下优点：
1、既能传输光信号，又能传输电信号。
2、阴性连接器10和阳性连接器40之间通过自由空间光连接，且配置了用于将传输给对方的光束扩大的透镜，使得光路对尺寸公差的容忍度以及对污染物的容忍度较高，从而使得连接器具有加工良品率高、可靠性高的特点。
3、设置有利用磁场作用的对准及保持机构，在插接前自动将阴性连接器10和相应的阳性连接器40对准，在插接后自动保持插接状态。因此不但具有插接、分离方便的特点，而且能够避免由于插接腔 14和插接凸部42配合松动导致的信号不稳定现象。
4、设置有引导部17和引导配合部44，实现了插接过程中，自动引导阳性连接器40的透镜和阴性连接器10的透镜精确对准。
上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，包括：
第一绝缘基体(11)，其前端形成有插接腔(14)；
设于所述插接腔(14)的背部的导电针(13)和第一光通信模块(15)；以及
设于所述第一绝缘基体(11)的、用于在插接前通过磁场自动将所述阴性连接器(10)和相应的阳性连接器(40)对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第一对准及保持机构(12)；
其中，所述第一光通信模块(15)包括：
用于承载光纤的第一光纤连接器(151)；以及
设于所述第一光纤连接器(151)的出光端的、用于对从所述阴性连接器(10)输往所述阳性连接器(40)的光束做扩大处理的第一透镜(152)，所述第一透镜(152)的位置被配置为：在所述插接状态，所述第一透镜(152)和所述阳性连接器(40)的第二透镜(452)之间具有一定间距(D)。
2.根据权利要求1所述的磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，所述阴性连接器(10)还包括：
从不同的位置配置于所述第一透镜(152)和所述第一光纤连接器(151)的、用于使所述第一透镜(152)和所述第一光纤连接器(151)对准的多个第一定位杆(16)；以及
用于引导所述第二透镜(452)与所述第一透镜(152)精确对准的引导部(17)。
3.根据权利要求1所述的磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，所述导电针(13)为内置有弹簧的弹性针。
4.根据权利要求1所述的磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，所述第一对准及保持机构(12)包括多个磁体，所述多个磁体被配置在所述第一绝缘基体(11)的前端对应所述插接腔(14)的周围。
5.根据权利要求1所述的磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，所述第一光通信模块(15)被配置在所述插接腔(14)的背部中心，所述导电针(13)包括第一组针和第二组针，所述第一组针和第二组针相对所述第一光通信模块(15)对称，所述第二组针被配置为与所述第一组针承载相同的信号。
6.根据权利要求1所述的磁吸自由空间光电混合阴性连接器(10),其特征在于，所述第一绝缘基体(11)被构造为长条状结构，与所述阳性连接器(40)的插接方向被配置为与所述第一绝缘基体(11)的长边相垂直，所述插接腔(14)被构造在所述第一绝缘基体(11)的前端中部。
7.一种磁吸自由空间光电混合阳性连接器(40),其特征在于，包括：
第二绝缘基体(41)，其前端形成有插接凸部(42)，所述插接凸部(42)被构造为与相应的阴性连接器(10)的插接腔(14)相匹配；
设于所述插接凸部(42)的前端的电触点(43)和第二光通信模块(45)；以及
设于所述第二绝缘基体(41)的、用于在插接前通过磁场自动将所述阳性连接器(40)和相应的阴性连接器(10)对准并在插接后通过磁场自动保持插接状态的第二对准及保持机构(47)；
其中，所述第二光通信模块(45)包括：
用于承载光纤的第二光纤连接器(451)；以及
设于所述第二光纤连接器(451)的出光端的、用于对从所述阳性连接器(40)输往所述阴性连接器(10)的光束做扩大处理的第二透镜(452)，所述第二透镜(452)的位置被配置为：在所述插接状态，所述第二透镜(452)和所述阴性连接器(10)的第一透镜(152)之间具有一定间距(D)。
8.根据权利要求7所述的磁吸自由空间光电混合阳性连接器(40),其特征在于，所述阳性连接器(40)还包括：
从不同的位置配置于所述第二透镜(452)和所述第二光纤连接器(451)的、用于使所述第二透镜(452)和所述第二光纤连接器(451)对准的多个第二定位杆(46)；以及
用于引导所述第一透镜(152)与所述第二透镜(452)精确对准的引导配合部(44)。
9.根据权利要求7所述的磁吸自由空间光电混合阳性连接器(40),其特征在于，所述第二对准及保持机构(47)包括多个磁体，所述多个磁体被配置在所述第二绝缘基体(41)的前端对应所述插接凸部(42)的周围。
10.根据权利要求7所述的磁吸自由空间光电混合阳性连接器(40),其特征在于，所述第二绝缘基体(41)被构造为长条状结构，与所述阴性连接器(10)的插接方向被配置为与所述第二绝缘基体(41)的长边相垂直，所述插接凸部(42)被构造在所述第二绝缘基体(41)的前端中部。
11.根据权利要求7所述的磁吸自由空间光电混合阳性连接器(40),其特征在于，所述第二光通信模块(45)被配置在所述插接凸部(42)的前端中心，所述电触点(43)包括第一组触点和第二组触点，所述第一组触点和第二组触点相对所述第二光通信模块(45)对称，所述第二组触点被配置为与所述第一组触点承载相同的信号。
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