CN114647047A - 一种自浮动光模块的集成化连接器 - Google Patents

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王刚
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Abstract

一种自浮动光模块的集成化连接器,包括插头部件、插座部件,插座部件包括光电复合板、固定在光电复合板上的插座壳体、设置在插座壳体上并与光电复合板通信连接的插座光纤模块;插座光纤模块包括通过浮动螺钉与插座壳体浮动连接的模块壳体、封装在模块壳体内的MT‑LENS接触头,MT‑LENS接触头与穿设在模块壳体上并与光电复合板通信连接的光纤连接,MT‑LENS接触头上还设置与插头部件插接的MT光纤接触件,MT光纤接触件对应位置处的模块壳体上开设供插头部件插接的孔。与现有技术相比,该发明的有益之处在于:插座光纤模块通过浮动螺钉浮动连接在插座部件上,可实现在XY方向浮动,此浮动结构,简化了连接器结构和背板设计的复杂性和难度。

Description

一种自浮动光模块的集成化连接器
技术领域
本发明属于无线光通信技术领域,具体涉及一种自浮动光模块的集成化连接器。
背景技术
目前集成化连接器子板与背板光互连方式主要分为三种:
1)第一种:采用带弹簧的MT光纤跳线,通过连接器与背板连接,使用时,将MT光纤跳线插入连接器,连接过程中需要严格控制弹簧的压缩量,保证MT端面接触的可靠性,因此,使用MT光纤跳线,会伴随着大量的线缆占据空间,还需考虑连接器的结构,保证弹簧的压缩量,增大结构设计的难度和复杂性。
2)第二种:带MT尾纤的并行光模块通过连接器与背板进行连接,使用时将并行光模块焊接或压接在子板上,同时MT尾纤插入连接器,连接过程中MT尾纤的长度需要严格控制,此外并行光模块带有的尾纤占用子板面积、压缩机箱内可利用的空间。
3)第三种:采用无MT尾纤的光模块与浮动背板互连,使用时光模块产品紧靠子板边缘压接或焊接在子板上,子板附带光模块整体安装到浮动背板的连接器上,连接过程中,由于无MT尾纤的光模块的光口为刚性结构,因此背板需采用可浮动承载结构与子板进行互连,但是浮动结构势必会增加背板设计难度、过多占用背板布线区域、压缩机箱内有限空间、额外增加成本。
发明内容
为解决上述集成化连接器子板与背板光互连方式设计复杂、安装不便、占用空间的技术问题,本发明提供一种自浮动光模块的集成化连接器。
本发明的目的是采用以下技术方案来实现。依据本发明提出的一种自浮动光模块的集成化连接器,包括插头部件、插座部件,插座部件包括光电复合板、固定在光电复合板上的插座壳体、设置在插座壳体上并与光电复合板通信连接的插座光纤模块;插座光纤模块包括通过浮动螺钉与插座壳体浮动连接的模块壳体、封装在模块壳体内的MT-LENS接触头,MT-LENS接触头与穿设在模块壳体上并与光电复合板通信连接的光纤连接,MT-LENS接触头上还设置与插头部件插接的MT光纤接触件,MT光纤接触件对应位置处的模块壳体上开设供插头部件插接的孔。
进一步的,所述模块壳体上设置对插头部件插接起导向作用的导销以及孔。
进一步的,所述插座壳体上还设置插座连接器。
进一步的,所述浮动螺钉的螺纹部分从模块壳体尾侧穿过模块壳体并拧入插座壳体,其光轴部分与其穿过的模块壳体上的孔内壁之间留有浮动间隙,浮动螺钉的头部与模块壳体的尾端面之间也留有间隙。
进一步的,所述模块壳体尾部使用可拆卸的压板封装。
进一步的,所述插头部件包括插头子板、固定在插头子板上且与其通信连接的并行光无线模块、固定在插头子板上的插头连接器,并行光无线模块的插接端设置在插装方向上浮动且用于与插座光纤模块插接的MT接触件。
进一步的,所述并行光无线模块包括壳体,壳体内穿设有多根光纤,光纤的端部通过光纤阵列与壳体内的光有源器件连接,另一端部与滑动穿设在壳体端部的MT接触件连接;MT接触件的外端设置阵列透镜,阵列透镜上的各个透镜与光纤一一对应,MT接触件的内端通过弹性部件与壳体内壁弹性连接,弹性部件的弹力方向与MT接触件的滑动、插拔方向平行。
进一步的,所述光有源器件、光纤阵列设置在壳体内的印制板上,印制板上还设置MCU、驱动芯片、穿设在壳体上且插接端位于壳体外的表贴连接器。
进一步的,所述壳体内卡接有限位柱,所述弹性部件套设在光纤上并嵌套在限位柱内,所述MT接触件内端设置定位柱,光纤嵌套在定位柱内,定位柱的另一端抵在弹性部件上,所述MT接触件穿设并固定在壳体内的挡片上,挡片在弹性部件的作用下抵在MT接触件所在壳体端部的开口内侧。
进一步的,所述阵列透镜为可对光信号整形的多芯扩束透镜,阵列透镜的端面设置在插接时起定位作用的导销及孔。
与现有技术相比,该发明的有益之处在于:插座光纤模块通过浮动螺钉浮动连接在插座部件上,可实现在XY方向浮动,此浮动结构,简化了连接器结构和背板设计的复杂性和难度,通过本方案的设计,实现了一种可实现自浮动的光无线的集成化连接器,为未来的光互连的集成化连接器提供了一种新的技术方案。
上述说明仅是本发明技术方案的概述,为了能够更清楚了解本发明的技术手段,而可依照说明书的内容予以实施,并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂,以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明一种自浮动光模块的集成化连接器实施例的立体图;
图2为图1中插头部件的后侧视角的分解示意图;
图3为图1中插座部件的后侧视角的分解示意图;
图4为图1中插座部件中的插座光纤模块的剖视图;
图5为图1中并行光无线模块的去盖板后的正视图;
图6为图5中A处的剖视图;
图7为图5的后视图。
【附图标记】
1-插头子板,2-并行光无线模块,201-驱动芯片,202-壳体,20201-径向凸起,203-散纤,204-限位柱,205-弹簧,206-挡片,207-印制板,208-FA,209-MCU,2010-定位柱,2011-短MT插针,2012-阵列透镜,2013-导销,2014-光有源器件,2015-螺纹孔,2016-表贴连接器,2017-盖板,3-插头光纤模块,4-插头连接器,5-插头壳体,6-光电复合板,601-插座光纤模块孔,7-插座光纤模块,701-模块壳体,702-导销,703-浮动螺钉,704-MT光纤接触件,705-MT-LENS接触头,706-光纤,707-压板,708-浮动间隙,8-插座连接器,9-插座壳体,10-紧固螺钉,11-紧固螺母。
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。
本发明一种自浮动光模块的集成化连接器的一个实施例,如图1至图4所示,包括插头部件、插座部件,在下面的说明中,各个部件靠近插接端的部位为头部,远离插接端的部位为尾部,各个部件之间的连接使用紧固螺钉、紧固螺母时,均使用图中所示的紧固螺钉10、紧固螺母11进行标识。
插头部件包括插头子板1、插头光纤模块3、插头连接器4,插头光纤模块3包括采用自浮动设计的并行光无线模块2、插头壳体5。在插头子板1上设置插头连接器4及插头光纤模块3,插头连接器4、插头光纤模块3均通过紧固螺钉10固定在插头子板1上,其中并行光无线模块2、插头壳体5分别通过紧固螺钉10固定在插头子板1上,并行光无线模块2的头部、插头连接器4的头部同时插装在插头壳体5上,使得并行光无线模块2、插头连接器4的插接端处于同一安装面上,插头连接器4、并行光无线模块2的头部均伸出插头子板1的边缘,便于插装在插座部件上。
并行光无线模块2的插接端的MT接触件采用弹簧浮动的形式设置,在本实施例中,MT接触件采用短MT插针2011,MT接触件通过弹簧浮动设置在并行光无线模块2的插接端,与MT接触件连接的光纤集成设置在并行光无线模块2内,并行光无线模块2内还集成设置与光纤连接的光有源器件、驱动芯片、印制板、光纤阵列、MCU、表贴连接器以及设置在MT接触件外端部的阵列透镜,MT接触件可在并行光无线模块2的Z方向实现浮动,即在并行光无线模块2的插装方向上实现浮动,最终可实现连接器在Z方向的浮动,从而既实现了无缆化,又实现了减小占用子板面积、增加机箱内可利用的空间。
并行无线光模块2包括长条形的壳体202,壳体202的外部设置螺纹孔2015,用于固定在对应的设备上,壳体202内部设置空腔,且一侧面设置盖板2017,用于封闭壳体202的空腔。壳体202内设置表贴连接器2016、印制板207、光有源器件2014、驱动芯片201、FA(光纤阵列)208、MCU209、多根光纤组成的散纤203、限位柱204、弹簧205、定位柱2010、挡片206、短MT插针2011、阵列透镜2012、导销2013。
在壳体202的一端,与盖板2017相对的底部开设有方孔,方孔内嵌套有表贴连接器2016,表贴连接器2016的外侧面用于与外部的设备连接,表贴连接器2016的内侧面与壳体202内部的印制板207连接,印制板207的另一侧面设置光有源器件2014、FA208、MCU209、驱动芯片201。光有源器件2014可以是激光器或探测器。当光有源器件2014为激光器时,利用FA208转向将激光器发出的光信号耦合入散纤203中,当光有源器件2014为探测器时,从散纤203中传递而来的光信号经FA208转向进入探测器。散纤203的长度控制在25mm(最短)并穿设在壳体202内。
在装配过程中,首先将散纤203穿入到弹簧205中,然后整体装配在壳体202内,壳体202内卡装有限位柱204,通过限位柱204对弹簧205进行约束,防止弹簧205弯曲破坏或划伤散纤203。限位柱204内部设置贯通的空腔,空腔内设置台阶,弹簧205的一端抵在台阶上,在其他实施例中,弹簧205可以替换为其他弹性部件。限位柱204的一端抵在壳体202内的径向凸起20201上,径向凸起20201位于限位柱204与印制板207之间,同时弹簧也抵在径向凸起20201上。
壳体202的另一端部设置开口,开口处设置挡片206,挡片206的外径小于端部开口的内径,使得挡片206被卡在壳体202内。尾部固定有定位柱2010的短MT插针2011穿过并固定在挡片206,短MT插针2011与散纤203连接,使得散纤203与短MT插针2011的光信号能够互通。定位柱2010位于壳体202内,散纤203穿过定位柱2010,定位柱2010的另一端抵在弹簧205上。此处挡片206能够实现短MT插针2011的周边浮动量,浮动量满足±0.3mm,可以有效避免装配过程中引入的累积公差造成光口无法对准的问题。
在短MT插针2011的外端面上还粘接有阵列透镜(Lens Array,简称LA)2012,阵列透镜2012上的各个透镜与散纤203中的各个光纤一一对应,当通过短MT插针2011发射光信号,阵列透镜2012可以将短MT插针2011的外端面发出的出射光整形成准平行光,当短MT插针2011接收光信号时,光信号通过阵列透镜2012整形后进入对应的光纤。阵列透镜12将发散光整形成平行光或近光轴的准平行光入射到背板的光波导中实现并行无线光传输,阵列透镜12也可用于接收光波导中的光信号。本发明采用多芯扩束透镜作为阵列透镜2012,进行光束整形。阵列透镜2012中的单光束的直径为200μm,通过将光束扩大整形,能够有效解决子板光口与背板光口因轴向装配误差导致非接触互连造成插入损耗过大的问题。阵列透镜2012的外端面的对称设置两个导销2013,方便与该光模块连接时定位,可有效保证本发明在装配过程中短MT插针2011的耦合精度。
并行光无线模块2能够实现自浮动,通过在模块内部加入可浮动结构,利用散纤203与短MT插针2011进行耦合,克服现有产品带有MT尾纤的问题,实现并行光模块无缆化通信。本发明克服了传统子板上的并行光模块与背板耦合时需子板或背板具备高精度对准浮动结构问题,简化了光路结构、浮动结构,降低了成本、减小了尺寸。本发明提高了并行光模块的集成度、减轻光模块重量、可实现小型化封装,克服了并行光模块在使用过程中无法高密度集成的问题。
在装配过程中,先将并行光无线模块2插装在插头壳体5中,然后使用紧固螺钉10分别将并行光无线模块2和插头子板1、插头壳体5和插头子板1固定在一起,其中并行光无线模块2的MT接触件可在Z方向上实现浮动。
插座部件包括光电复合板6、插座光纤模块7、插座连接器8、插座壳体9,光电复合板6上可以集成差分、射频、光等多种信号的传输、处理。光电复合板6的上表面设置插座壳体9,插座壳体9内设置插座连接器8、插座光纤模块7,插座光纤模块7所在位置处的光电复合板6上设置插座光纤模块孔601,插座光纤模块7设置在插座壳体9内的同时,插装在插座光纤模块孔601内,用于与光电复合板7传输信号。
插座光纤模块7包括模块壳体701、导销702、浮动螺钉703、MT光纤接触件704、MT-LENS接触头705、光纤706、压板707,插座光纤模块7通过浮动螺钉703安装在插座壳体9上,可实现在XY方向浮动,此浮动结构,简化了连接器结构和背板设计的复杂性和难度。
导销702在插装方向上装入模块壳体701中,其头部伸出模块壳体701,其尾部穿过模块壳体701、压板707且伸出压板707,且导销702的尾部设置螺纹,模块壳体701靠近导销702头部的孔为阶梯孔,导销702的头部卡在阶梯孔内,尾部使用紧固螺母11拧紧,使得模块壳体701、压板707固接为一体,为了进一步固定模块壳体701以及压板707,在模块壳体701与压板707之间另使用两个紧固螺钉10进行固定,在本实施例中,设置两个导销702并对称设置在模块壳体701上,两个导销702及两个紧固螺钉10分别位于模块壳体701及压板707的四个角,使得模块壳体701及压板707之间牢固固定。插头部件中的并行光无线模块2的插接端设置与导销702匹配的孔,在将插头部件插装在插座部件上时,导销702起导向作用。
模块壳体701通过浮动螺钉703浮动设置在插座壳体9上,浮动螺钉703的螺纹部分从模块壳体701尾侧穿过模块壳体701并拧入插座壳体9,其光轴部分与其穿过的模块壳体701上的孔内壁之间留有浮动间隙708,浮动螺钉703的头部与模块壳体701的尾端面之间也留有间隙,使得模块壳体701可在与插装方向垂直的平面上浮动,插座壳体9通过紧固螺钉10固定于光电复合板6上。
MT-LENS接触头705设置在压板707与模块壳体701之间,其上连接的光纤706组成的光纤束从模块壳体701的侧壁的方孔伸出与光电复合板6连接,MT-LENS接触头705上设置MT光纤接触件704,用于与插头部件中的并行光无线模块2上的MT接触件对接并传输光信号,MT-LENS接触头705对应位置处的模块壳体701上开设有孔,并行光无线模块2穿过该孔与MT-LENS接触头705插接,与并行光无线模块2上的导销对应位置处的MT-LENS接触头705上开设有孔,在并行光无线模块2插接时起导向作用。MT-LENS接触头705固定封装在压板707与模块壳体701之间,模块壳体701、导销702、压板707之间固定设置,模块壳体与浮动螺钉703之间浮动连接,浮动螺钉703固定在插座壳体9上,插座壳体9通过紧固螺钉10固定于光电复合板6上,最终使插座光纤模块7浮动设置在插座壳体9上。
在安装过程中,先将MT-LENS接触头705装入模块壳体701中,光纤706卡在方孔中,然后在模块壳体701底部盖上压板701,导销702穿过模块壳体701、压板707并使其尾端与紧固螺母11螺纹连接,然后使用紧固螺钉10进一步固定连接压板707与模块壳体701,然后使用浮动螺钉703穿过模块壳体701上对应的孔并与插座壳体9螺纹连接,从而实现插座光纤模块7的封装固定,同时使插座光纤模块7与插座壳体9浮动连接。由于插座光纤模块7与插座壳体9属于堆叠装配,并且模块壳体701与浮动螺钉703的配合位置存在较大的活动间隙,故实现了插座光纤模块7在XY方向的浮动。
通过本方案的设计,实现了一种可实现自浮动光无线的集成化连接器,为未来的光互连的集成化连接器提供了一种新的技术方案。
尽管已经展示和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种自浮动光模块的集成化连接器,包括插头部件、插座部件,其特征在于:插座部件包括光电复合板、固定在光电复合板上的插座壳体、设置在插座壳体上并与光电复合板通信连接的插座光纤模块;插座光纤模块包括通过浮动螺钉与插座壳体浮动连接的模块壳体、封装在模块壳体内的MT-LENS接触头,MT-LENS接触头与穿设在模块壳体上并与光电复合板通信连接的光纤连接,MT-LENS接触头上还设置与插头部件插接的MT光纤接触件,MT光纤接触件对应位置处的模块壳体上开设供插头部件插接的孔。
2.根据权利要求1所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述模块壳体上设置对插头部件插接起导向作用的导销以及孔。
3.根据权利要求1所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述插座壳体上还设置插座连接器。
4.根据权利要求1所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述浮动螺钉的螺纹部分从模块壳体尾侧穿过模块壳体并拧入插座壳体,其光轴部分与其穿过的模块壳体上的孔内壁之间留有浮动间隙,浮动螺钉的头部与模块壳体的尾端面之间也留有间隙。
5.根据权利要求1所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述模块壳体尾部使用可拆卸的压板封装。
6.根据权利要求1所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述插头部件包括插头子板、固定在插头子板上且与其通信连接的并行光无线模块、固定在插头子板上的插头连接器,并行光无线模块的插接端设置在插装方向上浮动且用于与插座光纤模块插接的MT接触件。
7.根据权利要求6所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述并行光无线模块包括壳体,壳体内穿设有多根光纤,光纤的端部通过光纤阵列与壳体内的光有源器件连接,另一端部与滑动穿设在壳体端部的MT接触件连接;MT接触件的外端设置阵列透镜,阵列透镜上的各个透镜与光纤一一对应,MT接触件的内端通过弹性部件与壳体内壁弹性连接,弹性部件的弹力方向与MT接触件的滑动、插拔方向平行。
8.根据权利要求7所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述光有源器件、光纤阵列设置在壳体内的印制板上,印制板上还设置MCU、驱动芯片、穿设在壳体上且插接端位于壳体外的表贴连接器。
9.根据权利要求7所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述壳体内卡接有限位柱,所述弹性部件套设在光纤上并嵌套在限位柱内,所述MT接触件内端设置定位柱,光纤嵌套在定位柱内,定位柱的另一端抵在弹性部件上,所述MT接触件穿设并固定在壳体内的挡片上,挡片在弹性部件的作用下抵在MT接触件所在壳体端部的开口内侧。
10.根据权利要求7所述的一种自浮动光模块的集成化连接器,其特征在于:所述阵列透镜为可对光信号整形的多芯扩束透镜,阵列透镜的端面设置在插接时起定位作用的导销及孔。
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