CN112965187A - 一种基于新型连接器的光纤耦合方法 - Google Patents

一种基于新型连接器的光纤耦合方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及通信测试技术领域，目的是提供一种基于新型连接器的光纤耦合方法，连接器包含有外壳和耦合部，耦合部的两端分别连接有光纤端和输出端，连接器的两端分别连接有通信设备和网关设备，其中，耦合部可以设置在光纤的末端位置，耦合部的作用是将光信号转换成电信号或者将电信号转换成光信号，通信设备和网关设备上均设置有对应的插孔，光纤的两端均设置有耦合部，耦合部的输出端与插孔适配连接，耦合端的一端连接有光纤，耦合端的另一端设置有电信号输出端，耦合端包括有套管和芯片，所述芯片上设置有感光片，所述套管内壁与光纤的纤丝外壁贴合，所述纤丝与插芯同轴连接，所述插芯与所述感光片位于同一水平面上。

Description

一种基于新型连接器的光纤耦合方法
技术领域
本发明涉及光通信测试技术领域，具体涉及一种基于新型连接器的光纤耦合方法。
背景技术
光纤通信系统变得普遍，这部分地是因为服务提供商希望向客户提供高带宽通信能力(例如，数据和语音)。光纤通信系统采用光缆的网络以在相对长的距离上传送大量的数据和语音信号。光纤连接器是大多数光纤通信系统的重要部分。光纤连接器允许两个光纤快速地光学连接，而不需要接头。光纤连接器可以用于光学地互连两段光纤。光纤连接器还可以用于将多段光纤互连到无源设备和有源设备。
典型的光纤连接器包括支撑在连接器壳体的远端处的插芯组件。使用弹簧来相对于连接器壳体沿远端方向偏压插芯组件。插芯用于支撑至少一个光纤的端部(在多光纤插芯的情况下，多个光纤的端部被支撑)。插芯具有远端面，光纤的抛光端位于该远端面处。当两个光纤连接器互连时，插芯的远端面彼此抵接，并且插芯抵抗它们各自的弹簧的偏压相对于它们各自的连接器壳体被朝向近端侧迫压。在光纤连接器连接的情况下，它们各自的光纤同轴对准，使得光纤的端面直接彼此相对。以这种方式，光信号可以通过光纤的对齐的端面从光纤传输到光纤。对于许多光纤连接器类型，通过使用中间光纤适配器来提供两个光纤连接器之间的对准。
光纤连接器通常包括安装在连接器壳体的近端处的应变释放防护件。应变释放防护件被设计成在侧面负载被施加至固定到光纤连接器的光缆时，防止光缆内的光纤弯曲至小于光纤的最小弯曲半径的半径。示例性应变释放防护件构造在美国专利申请公开No.US2011/0002586和US 2010/0254663中公开；并且也公开在美国专利No.7,677,812、No.7,147,385、No.5,915,056、No.5,390,272和No.5,261,019中。
通常通过将光缆的强度构件锚固到连接器的连接器壳体而使光纤连接器固定到相应的光缆的端部。锚固通常通过使用常规技术例如压接或粘合剂来实现。将光缆的强度构件连接到连接器壳体是有利的，因为这允许了施加到光缆的拉伸载荷从光缆的强度构件直接传递到连接器壳体。以这种方式，拉伸载荷不会传递到光纤连接器的插芯组件。如果拉伸载荷被施加到插芯组件，则这种拉伸载荷可能导致插芯组件克服连接器弹簧的偏压被沿近端方向拉动，从而可能导致连接器与其相应的配合连接器之间的光学断连。上述类型的光纤连接器可以称为防拉连接器。
如上所述，当两个光纤连接器互连在一起时，两个连接器的插芯彼此接触，并且分别抵抗它们各自的连接器弹簧的偏压相对于它们的壳体沿近端方向被迫压。在防拉连接器的情况下，插芯的这种近端移动导致固定到插芯的光纤相对于连接器壳体并且相对于固定到连接器的光缆的护套向近端移动。为了适应光纤的这种相对近端运动，光缆通常具有足够的内部空间，以允许光纤以不以有意义的方式损害信号质量的方式弯曲。通常，弯曲包括“宏弯曲”，在这种弯曲下，弯曲部具有大于光纤的最小弯曲半径要求的曲率半径。
许多因素对于光纤连接器的设计是重要的。一个方面涉及制造和组装的容易性。另一方面涉及连接器尺寸和提供增强的连接器/电路密度的能力。再一个方面涉及以最小信号劣化提供高信号质量连接的能力。
现有的技术中，CN201910196972.5一种波长锁定光模块、装置和波长锁定方法，本发明涉及光通信技术领域，具体涉及一种波长锁定光模块、装置和波长锁定方法，其中光模块包括DSP单元、TOSA和ROSA，DSP单元的信号输出端与TOSA连接，信号输入端与ROSA连接；TOSA内设有TEC，用于根据DSP单元传来的控制信号进行温度调整，进而调整TOSA发射波长；ROSA内设有滤光片，用于滤波，使预设波长的光通过后被转换为电信号输出至DSP单元；DSP单元根据接收的电信号计算光功率，并根据光功率变化确定TOSA的波长调控。本发明在ROSA内设滤光片，结合ROSA原有光探测功能和DSP单元信号处理功能监测波长变化，通过TEC调整波长，但并没有降低体积，反而增加集成工序。
故需要一种新型的光电模块组件，能够满足上述功能外，还能够实现体积更小、组装更便利的优点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于新型连接器的光纤耦合方法，设计出一种新型的光通信连接方式，组装方便。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种基于新型连接器的光纤耦合方法，连接器包含有外壳和耦合部，耦合部的两端分别连接有光纤端和输出端，连接器的两端分别连接有通信设备和网关设备，其中，耦合部可以设置在光纤的末端位置，耦合部的作用是将光信号转换成电信号或者将电信号转换成光信号，
通信设备和网关设备上均设置有对应的插孔，光纤的两端均设置有耦合部，耦合部的输出端与插孔适配连接，
耦合端的一端连接有光纤，耦合端的另一端设置有电信号输出端，耦合端包括有套管和芯片，所述芯片上设置有感光片，所述套管内壁与光纤的纤丝外壁贴合，所述纤丝与插芯同轴连接，所述插芯与所述感光片位于同一水平面上，其中，所述插芯与所述感光片之间设置有空隙，所述空隙的直线距离等于0.2mm。
优选的，耦合部设置在光纤中间位置时，所述光纤端和输出端均连接有光纤，则耦合部的作用是将光信号进行无耗损传递。
优选的，所述纤丝为单模光纤芯的纤核，纤核直径为9μm，包层为125μm。
优选的，所述感光片的面积为70μm的PN结。
优选的，所述套管与所述光纤之间设置有低温玻璃焊料。
优选的，耦合部两端延伸出光纤，外壳内设置有多个夹持扣件，通过夹持扣件将耦合部与外壳固定连接。
优选的，所述耦合部的输出端为直插式接头，通过直插式接头与通信设备或者耦合部连接。
优选的，所述耦合部的输出端设置有贴片式引脚，通过贴片式引脚与通信设备或者耦合部连接。
优选的，多根带有连接器的光纤的一端可以耦合为一个连接器集成接口，将多根光纤进行剥脱，将多个纤芯铰接为一个集成纤芯并连通在集成接口中，当连接器集成接口获得电信号后，集成纤芯另一端上的多个纤芯均得到同样的电信号，通过耦合部将该电信号转换成相应的光信号。
本发明的有益效果是：
(1)高效节约光通信组件装配时间，光连接模块更加小巧，制作成本低；
附图说明
图1为本发明一种基于新型连接器的光纤耦合方法的结构框图；
图2为本发明的一个实施例中原有技术的结构框图；
图3为本发明的一个实施例中连接器的结构框图。
附图标记说明：1、光纤；2、纤芯；3、引脚；4、感光片；5、连接器。
具体实施方式
下面结合本发明的附图1，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。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“逆时针”、“顺时针”“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，一种基于新型连接器的光纤耦合方法，如图1所示，一种新型直插式光纤连接器，连接器的一端连接有光纤1，连接器的另一端设置有电信号输出端，连接器包括有套管和芯片，所述芯片上设置有感光片4，所述套管内壁与光纤1的纤丝外壁贴合，所述纤丝与插芯同轴连接，所述插芯与所述感光片4位于同一水平面上，其中，所述插芯与所述感光片4之间设置有空隙，所述空隙的直线距离小于0.2mm。
本申请可以近似为光电模块中的ROSA结构，但与传统的ROSA结构不同的是，请参照图2，传统ROSA在结构上设置有塑料件、透镜和管芯，是把接收到的光纤的光通过透镜耦合到光电二极管里，塑料件中耦合有光纤，光纤将携带数据的光信号通过透镜输送至所述管芯中，管芯中嵌套有PINTIA之类的光电转换元器件，PIN-TIA中包含有管座、引脚、管帽、光电二极管、载体和跨阻放大器，载体、跨阻放大器、光电二极管均集成在管座的一侧用于将获取的光信号转换成电信号，管座的另一侧设置多根引脚，用于连接PCB电路板，其中，管帽的中心位置设置有视窗，视窗往往为直径很小的圆孔，所述圆孔内嵌套有透镜，通过透镜将光信号折射到光电二极管上，通过设置透镜，主要的目的是避免光信号的散射，造成转换效率低，设置透镜，增加成本和制造工艺。
本申请通过大量研究和实验论证，得到，当光纤与光电二极管无限靠近时，无需透镜就能得到同样传输效果，这个最优值就是0.2mm，即当光纤中的纤丝与光电转换模块上的感光面的距离小于0.2mm时，就无需设置透镜，其中，在本实施例中，优先的方案为剥离后的光纤，包层为125μm，为了达到最好的传输效果，剥离包层在套管内只保留直径为9μm的纤核，其中纤核靠近所述感光片的一端切面可以为4°、6°和8°，本实施例优选为6°。
值得说明的是，为了将纤丝与套管进行固定，通过低温玻璃焊的工艺，将感光面和纤丝之间的距离调整好后，通过紫外灯照射，固定封装纤丝。
本发明中所提及的光电转换模块、光电二极管包括但不限于下列产品，目前的ROSA大致可分为APD(Avalanche Photo Diode译为雪崩光电二极管)和PIN的两种。其中，PIN为二极管，跨阻放大器Trans impedance amplifier的缩写为TIA，PIN-TIA光接收器是用于光通信系统中将微弱的光信号转换成电信号并将信号进行一定强度低噪声放大的探测器件，其工作原理是：PIN的光敏面受探测光照射时，由于p-n结处于反向偏置，光生载流子在电场的作用下产生漂移，在外电路产生光电流；光电流通过跨阻放大器放大输出，这样就实现了光信号转换成电信号进而将电信号初步放大的功能。
本发明所提及的管帽、硬质外壳等包括但不限于下列产品，主要由陶瓷绝缘子、金属底盘、金属墙体、蓝宝石光窗和引线等部分构成，金属墙体侧面开槽焊接陶瓷绝缘子，陶瓷绝缘子内部布线实现信号的内外传输。
本发明所提及的引脚包括但不限于下列产品，所述直插式引脚设有多个，分别为源电流引脚(Isource)、电源引脚(Vcc)、数据正极引脚(Data+)、数据负极引脚(Data-)和接地引脚(GND)，其中最靠近所述紧固脚的引脚为源电流引脚(Isource)和电源引脚(Vcc)，所述源电流引脚、电源引脚、数据正极引脚、数据负极引脚和接地引脚排布为正五边形。
值得说明的是，本发明包括但不限于通过本申请连接器所构成网络通信系统、光电元件和光纤连接头。
值得说明的是，耦合部两端延伸出光纤，外壳内设置有多个夹持扣件，通过夹持扣件将耦合部与外壳固定连接。所述耦合部的输出端为直插式接头，通过直插式接头与通信设备或者耦合部连接。所述耦合部的输出端设置有贴片式引脚，通过贴片式引脚与通信设备或者耦合部连接。多根带有连接器的光纤的一端可以耦合为一个连接器集成接口，将多根光纤进行剥脱，将多个纤芯铰接为一个集成纤芯并连通在集成接口中，当连接器集成接口获得电信号后，集成纤芯另一端上的多个纤芯均得到同样的电信号，通过耦合部将该电信号转换成相应的光信号，请参照图3，为了适应多输出的连接线路，设置多耦合部的连接头。
综上所述，本实施例通过趋近纤丝和感光面的距离至0.2mm，确保9μm的纤丝能够在可控的散射范围内直射到70μm的感光面上，实现光电低损耗式转换，降低光通信传输中的器件制造成本和减少制造工艺，但本实施例也不排除同样采用本原理所延伸的TOSA、BASA或者结合它们的元器件。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：连接器包含有外壳和耦合部，耦合部的两端分别连接有光纤端和输出端，连接器的两端分别连接有通信设备和网关设备，其中，耦合部可以设置在光纤的末端位置，耦合部的作用是将光信号转换成电信号或者将电信号转换成光信号，
通信设备和网关设备上均设置有对应的插孔，光纤的两端均设置有耦合部，耦合部的输出端与插孔适配连接，
耦合端的一端连接有光纤，耦合端的另一端设置有电信号输出端，耦合端包括有套管和芯片，所述芯片上设置有感光片，所述套管内壁与光纤的纤丝外壁贴合，所述纤丝与插芯同轴连接，所述插芯与所述感光片位于同一水平面上，其中，所述插芯与所述感光片之间设置有空隙，所述空隙的直线距离等于0.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：耦合部设置在光纤中间位置时，所述光纤端和输出端均连接有光纤，则耦合部的作用是将光信号进行无耗损传递。
3.根据权利要求2所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：所述纤丝为单模光纤芯的纤核，纤核直径为9μm，包层为125μm。
4.根据权利要求1所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：所述感光片的面积为70μm的PN结。
5.根据权利要求1所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：所述套管与所述光纤之间设置有低温玻璃焊料。
6.根据权利要求1所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：耦合部两端延伸出光纤，外壳内设置有多个夹持扣件，通过夹持扣件将耦合部与外壳固定连接。
7.根据权利要求1所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：所述耦合部的输出端为直插式接头。
8.根据权利要求1中所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：所述耦合部的输出端设置有贴片式引脚。
9.根据权利要求1中所述的一种基于新型连接器的光纤耦合方法，其特征在于：多根带有连接器的光纤的一端可以耦合为一个连接器集成接口，将多根光纤进行剥脱，将多个纤芯铰接为一个集成纤芯并连通在集成接口中，当连接器集成接口获得电信号后，集成纤芯另一端上的多个纤芯均得到同样的电信号，通过耦合部将该电信号转换成相应的光信号。
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