CN117120903A - 有源光缆 - Google Patents

Abstract

在一个实施例中，光电部件包括具有腔的外壳和至少部分地设置在外壳的腔中的光电模块。外壳被构造成在外壳的第一端处支撑电连接，并且在外壳的第二端处支撑光连接。光电模块包括光电收发器、经由外壳的第一端提供到光电模块的电连接的电接口、套圈和透镜，其中套圈和透镜经由外壳的第二端提供到光电模块的光连接。外壳、光电模块、光电收发器、电接口和套圈具有小于1.0B/H的磁导率，其中B是磁通量密度，且H是磁通量。

Description

有源光缆

优先权

本申请要求2021年1月26日提交的美国临时申请号63/141,866的优先权，该申请通过引用整体并入本文。

技术领域

本公开总体上涉及有源光学产品领域(例如，布线系统和组件等)并且更特别地，涉及包括非磁性部件的有源光学产品。

背景技术

至少在航空电子领域，由于期望为飞行娱乐系统、驾驶舱显示器、AFDX(航空电子全双工交换以太网)互连协议等提供高分辨率数字视频，模块之间的数据速率已经增加。因此，航空电子系统和飞机制造商希望利用由光纤传输介质提供的极高带宽和重量轻、易于路由以及抗电磁干扰(EMI)的优势。因此，需要航空电子支架组件和相关联模块在其间适应光纤连接，例如与有源光学部件的连接。在这种系统中的模块侧上已经采用的一种方法是在模块内部采用光学转换器部件，该部件安装在(固定的或柔性的)印刷电路板上。航空电子模块的前述示例旨在是非限制性的，并且要注意，本文描述的在电子模块中实现光纤接口的问题适合许多其他领域中的应用，并且因此本文描述的实施例的有用性不限于航空电子行业。

发明内容

在一个实施例中，光电组件包括具有腔的外壳和至少部分地设置在外壳的腔中的光电模块。外壳被构造成在外壳的第一端处支撑电连接，并且在外壳的第二端处支撑光连接。光电模块包括光电收发器、经由外壳的第一端提供到光电模块的电连接的电接口、套圈和透镜，其中套圈和透镜经由外壳的第二端提供到光电模块的光连接。外壳、光电模块、光电收发器、电接口和套圈具有小于1.0B/H的磁导率，其中B是磁通量密度，且H是磁通量。

附图说明

示例性实施例在附图的参考图中图示。意图是，本文公开的实施例和附图用于说明而非限制。

图1是根据本公开制造的光电接触件的实施例的透视图。

图2是标准连接器系统的实施例的图解立面局部剖视图，该标准连接器系统支撑图1的光电接触件，用于与相对的连接器盲配合。

图3是图1的接触件10的实施例的图解透视分解图。

图4是可以形成图1-3的接触件的一部分的圆筒外壳的实施例的进一步放大的图解透视剖视图。

图5是包括光电转换器和柔性电路板组件的组件的图解透视图，该组件可以用于本公开的接触件的实施例中，诸如例如图1-3的接触件。

图6是图5的组件的另一图解透视图，其被示为部分剖开以显示其内部结构的细节。

图7和图8是图解透视图，示出了可以用于本公开的接触件的实施例中的柔性电路板组件的细节。

图9是本公开的柔性电路板组件的实施例的图解透视分解图，在此示出以说明关于在夹层/分层整体结构中使用柔性电路板基板的细节。

图10是根据本公开的光电转换器的另一实施例的图解透视图。

图11是根据本公开的光电转换器的又一实施例的另一图解透视图。

图12是图解透视局部剖视图，示出了与选定的外部光学元件相关的图11的光电转换器的内部结构。

图13是图解透视局部剖视图，示出了根据本公开的光电接触件的组装实施例，其通过非限制性示例的方式使用了图11和12的光电转换器。

具体实施方式

呈现下面的描述是为了使得本领域普通技术人员能够制造和使用本发明，并且是在专利申请及其要求的背景下提供的。所属领域的技术人员将容易明白对所描述的实施例的各种修改，且本文所教导的一般原理可适用于其它实施例。因此，本公开不旨在限于所示的实施例，而是要符合与本文描述的原理和特征相一致的最宽范围，包括在所附权利要求的范围内定义的修改和等同物。注意，附图不是按比例绘制的，并且以被认为最好地说明感兴趣的特征的方式而在本质上是图解的。关于这些描述，可以使用描述性术语，然而，采用该术语是为了便于读者理解，并且不是为了限制。此外，为了说明清楚，附图没有按比例绘制。

本公开中描述的有源光缆(AOC)设备和系统包括非磁性可插拔有源光收发器产品。这种AOC产品可以包括与可构造布线集成的光电转换器模块。此外，AOC产品维持光学接口的接合，并且特征在于可移除的插入特征，其有助于与配合的互连装置的接合、转位和对准。在各种实施例中，AOC产品包括被设计成将电信号转换成光信号或者将光信号转换成电信号的电子嵌入式光学部件。AOC产品的各种部件可以包括金属部件，其中一种或多种可具有磁导率值，在该值下相应的金属部件被认为是非磁性的。此外，AOC产品可以包括或提供允许实时访问装置操作参数的数字接口，并且包括警报和警告标志系统，当操作参数在正常操作范围(工厂设置)之外时，该警报和警告标志警告主机系统。

例如，本公开中提供的AOC产品或组件被部署在航空电子领域中使用的电子支架组件中。电子支架组件可以限定一个或多个位置，每个位置被构造成用于接收模块。支架组件可以包括连接背板，使得每个模块可以包括互补的连接布置结构，当安装每个模块时，该互补的连接布置结构盲配合到连接背板。以这种方式，可以同时建立或断开大量的接口连接，使得可以方便地安装和/或更换每个模块。

现在转到附图，其中在各个图中相同的部件可以用相同的附图标记来表示，注意力立即转向图1，图1是图解透视图，其图示了光电接触件或AOC组件的实施例，其大致由附图标记10指示(注意，术语“光电接触件”、“接触件”和“AOC组件”在本公开中可互换使用)。接触件10可以是发射器光学组件(TOSA)或接收器光学组件(ROSA)。在前一种情况下，接触件可以包括例如激光二极管(例如垂直腔面发射激光器(VCSEL))和相关联的驱动电子器件，而在后一种情况下，接触件可以包括例如光电二极管和相关联的电子器件。在一些实施例中，接触件10呈可热插拔网络接口模块形式，例如，作为小形状因子的可插拔(SFP)或SFP+模块。

通常，接触件10可以包括具有伸长长度的圆筒外壳20，该圆筒外壳20可以限定由虚线图示的伸长轴线22。外壳可以形成为具有转位特征，诸如，例如一个或多个平坦部24，用于受益于旋取向的转位的实施例中，如将进一步讨论的。虽然外壳和整个接触件10可以在下面根据满足符合特定类型规格的标准来描述，但是应理解，该组件可以被构造成满足任何合适的连接器规格，无论是当前存在的还是有待开发的。外壳20可以被构造成接收对准套管保持器帽26，例如，使用螺纹接合并且具有接收O形环28的O形环凹槽。外壳20的相对端可以支撑外部电连接接口30，在本示例中，该外部电连接接口30包括导电引脚32的布置结构。如将会看到的，引脚32可以以任何合适的几何图案布置。在其他实施例中，可以使用除了导电引脚之外的合适手段来实现电对接。在图1的实施例中，为了清楚起见，示出了直的电引脚，但是应当注意，针对被传输的信号类型视情况而定，一些或所有的引脚可以用其它高速电互连器件来代替，诸如同轴、双轴或四轴互连，或者柔性电路板。

在一些实施例中，组件10的一个或多个部件(例如外壳20、平坦部24、帽26、O形环28、接口30、引脚32)可以是或包括金属。接触组件10的任何金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，组件10的任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(μ)(例如，小于1.0B/H的值(或小于约1.0B/H))。如本文所用，磁导率μ可以指材料响应于磁场的磁化程度。磁导率可以是磁通量密度B和磁通量H的比值，使得小于1.0的值是非磁性的，且等于或大于1.0的值是磁性的。物理常数μ0可以是真空中的磁导率。相对渗透率μr可以是μ和μ0的比值。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生防腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种印刷电路板(PCB)技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

结合图1参考图2，图2是图解的局部剖视图，其图示了大致由附图标记60指示的标准连接器系统，其作为非限制性示例，其适合用于航空电子和航空航天工业。特别地，系统60可以符合公知的ARINC 600标准，并且包括插座连接器64，该插座连接器64限定三个隔间(未示出)，用于接收可以支撑电和/或光互连的插入件的目的，即使该标准的最初意图是支撑电互连。根据该标准，插头连接器66可以通过盲配合的方式被接收在插座连接器64的每个隔间中，使得插座连接器安装在模块上，并且插头连接器66安装在支架组件的隔间中。在本示例中，插座连接器64可以支撑多个光电接触件或AOC组件10，仅示出了其中一个。在实施例中，插座连接器中的一个插入件可以支撑光电接触件10的十一个实例。每个接触件的电连接接口30可以电连接到例如印刷电路板70，印刷电路板70可以位于诸如航空电子模块的模块中。接触件10被接收在腔74中，在本示例中，该腔被称为符合ARINC 801标准的8号尺寸(size-8)的腔。如上所述，该标准适用于直径近似为8mm的盲配合接口的无源光学连接器。光电接触件10包括环形肩部80，该肩部80可抵靠插座腔内的环形底板安置。接触件可以从插座连接器64的前侧或外侧82插入(即“前释放”型)，使得环形保持夹86可移除地卡入肩部80上的位置中，以将接触件保持在插座腔内。在前释放抑或后释放构型中，其他类型的连接器也可以利用这种类型的接触件。

仍然参照图2，作为非限制性示例，插头连接器66限定能够接收相对接触件90的腔。相对接触件可以是光学的或光电的。相对光学接触件可以是“无源的”，如在光纤套圈中。相对光电接触件可以是“有源”的，例如，如本文所教导的，其结合电子器件和/或光电装置。在本示例中，相对接触件支撑光纤电缆92，该光纤电缆92由套圈94端接，以支撑光纤，使得套圈尖端可以被直接偏压成抵靠相对的套圈尖端物理地接触，以在两根光纤之间提供光通信，例如在ARINC 801中详细描述的。应当领会，虽然接触件90可以表征为光纤接触件，但是只要接触件被构造成用于光学接合，接触件90就可以在保持在本公开的范围内的同时采用各种各样的物理轮廓和/或标准。在一些实施例中，接触件90可以是有源接触件，其甚至可以根据在下文中揭示的教导来制造。在本示例中，接触件90被构造成接合插座连接器64中的相对的套圈，该套圈由附图标记100标识，并且被设置为接触件10的一部分，这将被进一步描述的。目前，足以注意到ARINC 801阐述了当相对的接触件部分地接合并且然后达到完全接合时，相对的套圈之间的位置关系的细节。其他规格(诸如MIL-T-29504、MIL-C-28876和其他规格)也描述了光学接触件中相对套圈之间的类似详细关系。在本示例中，套圈100不形成无源光纤连接的一部分，而是形成光电接触件10的一部分，这将参照随后的附图进一步描述。

在一些实施例中，图2所示的一个或多个部件(例如连接器64、插头连接器66、印刷电路板70、夹86、接触件90(以及其中的部件)、套圈94、套圈100)可以是或包括金属。任何这样的金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(例如，小于1.0B/H(或小于约1.0b/H)的值)。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生抗腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种PCB技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

现在注意力转向图3，图3是接触件10的实施例的图解透视分解图，提供该图是为了说明构成其整体结构的各种部件。如上所述，光电转换器200被适当地构造成在TOSA实施例的情况下生成光，或者在ROSA实施例的情况下接收光。举例来说，转换器可以包括用于外部电连接的电接口引脚202。该转换器还包括套圈100，该套圈100被支撑以用于与内部支撑的部件进行光通信，该内部支撑的部件在随后的图中示出。套圈100可以例如由任何合适的材料形成为模制陶瓷。精确对准套管204可以分开的构型提供，以被滑动地接收在套圈100上，插置在对准套管保持器帽26和套圈自身之间。对准套管沿伸长轴线22(图1)的长度可以比套圈100的突出长度更长，使得套圈的尖端被容纳和支撑在套管204内。在这点上，精确对准套管的向外端由图2中的附图标记210标识。因此，当接触件90与接触件10配合时，相对的套圈94延伸到对准套管204中，目的是物理地接触套圈100，并且因此使得相应套圈的尖端之间能够进行光通信。图4是圆筒外壳20的进一步放大和部分剖开的视图，这里图示了其结构的进一步细节。特别地，圆筒外壳限定环形凹槽214，该环形凹槽214被构造成用于以将要描述的方式支撑光电转换器200。

在一些实施例中，图3、4所示的一个或多个部件(例如转换器200、引脚202、套管204)可以是或包括金属。任何这样的金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(例如，小于1.0B/H(或小于约1.0B/H)的值)。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生抗腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种PCB技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

现在参考图5，现在注意力转向关于光电转换器200和柔性电路板组件300的进一步细节，柔性电路板组件300用于经由外部电连接接口30将光电转换器与外部世界对接，在一个实施例中，外部电连接接口30支撑导电引脚32的布置结构。在这点上，特定的引脚32’可以包括扩大的直径或用于转位目的的其他合适的特征。柔性电路板组件包括用于连接到转换器的电接口引脚202的内部电连接端304和用于连接到导电引脚32的外部电连接端310。使用柔性电路板组件的转换器的中间部段314可以横向或正交于伸长轴线316被支撑，如虚线所示。通常，当转换器安装在圆筒外壳中时，转换器的伸长轴线316可以与圆筒外壳的伸长轴线22重合，尽管这不是必需的。然而，如将进一步描述的，配合接触件10与相对接触件90通常在这两个轴线之间产生不对准，因为接触件和相对接触件两者都被构造成以提供适应这种不对准的相对移动或浮动的方式浮动，以避免损坏接触件的部件和/或相对接触件的部件。在本实施例中，柔性电路板组件包括从内部电连接端304延伸到中间部段314的第一挠性延伸部320，以及从外部电连接端310延伸到中间部段314的第二挠性延伸部322。在本实施例中，第一挠性延伸部320包括两个180°弯曲部，使得延伸部横向穿过整个组件的伸长轴线，而第二挠性延伸部322限定一个180°弯曲部，使得限定总共540°的弯曲。然而，在这点上，应当领会，挠性延伸部可以以任何合适的方式构造，并且构型不限于所描述的实施例。

如图1中所看到的，光电转换器和柔性电路板组件被构造成被接收在圆筒外壳20的内腔中，使得引脚32从圆筒外壳向外延伸，以用于形成外部电连接的目的，尽管在其他实施例中，这种外部电连接可以以不同的方式形成，如将进一步描述的。当安装时，柔性电路板组件固定地附接在内部连接端304和外部连接端310处，使得转换器200可以相对于圆筒外壳20移动。在这点上，外部连接端310可以以合适的方式固定地支撑在圆筒外壳的电连接端处，诸如例如使用粘合剂材料或灌封化合物，其也可以在圆筒外壳和外部电连接端之间形成环境密封。合适的粘合剂和/或灌封化合物包括但不限于环氧树脂、RTV密封剂及其合适的组合。同时，且如将进一步描述的，取决于所使用的任何灌封化合物的范围，挠性延伸部320和322以及中间部段314可以响应于转换器200的相对移动而相对于圆筒外壳移动。应领会，在实施例中，挠性延伸部320可以被构造成即使当中间部段314和挠性延伸部320的靠近中间部段的初始部分被封装在灌封化合物中时也能提供不只是足够的相对移动，其中灌封化合物323在图5中由虚线指示。

共同参照图3-5，除了使用柔性电路板组件300之外，圆筒外壳支撑转换器的方式有助于圆筒外壳20和转换器200之间的相对移动。在本实施例中，保持夹400包括环形构型，该环形构型可围绕轴环402(在图3中看得最清楚)接收，轴环402限定在转换器的主体408和终止轴环的凸缘410之间。由虚线指示的转位特征412可以形成为例如转换器主体的外围轮廓的一部分，以与可以限定在圆筒外壳内部上的互补特征协作。合适的转位特征的示例包括但不限于围绕转换器主体的外围布置的一个或多个槽或突起。这种转位是有用的，例如，当角度抛光套圈(APC)用作套圈100以用于建立转换器的旋转取向以及由此将套圈建立在已知位置的一些公差内的目的。转位特征412可以与平坦部24(见图1、3和4)协作，以确保光电接触件被放置到面对的相对接触件90的已知旋转取向中，如图2所示。

保持夹可以由例如合适的弹性材料形成，诸如例如弹簧钢或“C”形构型的铍铜，使得保持夹可以通过将开口展开成C形而安装在轴环上。保持夹如图5所示安装在轴环402上并被可滑动地接收。保持夹的内径的尺寸可以设置成提供相对于轴环的合适的间隙量，使得保持夹的平面可以扭曲并相对于转换器的伸长轴线316形成一角度，其原因将变得明显。在本实施例中，螺旋弹簧414也安装在轴环402上，使得螺旋弹簧被捕获在轴环402和保持夹400之间。转换器200可以被接收在圆筒外壳20的腔中，其中保持夹400偏压抵靠圆筒外壳的肩部416(图4)。这种类型的实施例在下述情形下是可接受的，其中相对的接触件包括足够的弹簧行程和力，以在所有条件下(包括机械公差、热膨胀、振动、冲击等)，在完全配合的条件下，引起相对的光学套圈的有效物理接触。在一些实施例中，可能需要执行生命周期耐久性评估，该评估测量弹簧414的材料变化对光纤套圈和外壳自身的影响。弹簧肩部可以放置在FO套圈上的凸台特征上，FO套圈在连接器外壳的腔中行进，这需要重新鉴定。重新鉴定测试计划的典型组成部分包括振动、冲击、配合耐久性、配合力、热循环和湿度循环测试等。

图6是图5所示的光电转换器200和柔性电路板组件300的实施例的另一图解透视图。然而，在这种情况下，转换器200被示为部分剖开，以显示其内部结构的细节。特别地，转换器200包括光学转换器元件460，诸如例如激光二极管(例如，垂直腔面发射激光器(VCSEL))或固态检测器，其被支撑在内部外壳464中，并且适当地电对接到转换器的接口引脚202。在实施例中，外壳464可以呈公知的晶体管外形(TO)封装的形式，诸如支撑透镜470的TO-46封装。虽然可以使用任何合适的透镜(例如，球面和渐变折射率(GRIN)透镜)，但是本实施例说明了使用包括有光线轨迹474的球透镜，以说明光学转换器元件460和由套圈100支撑的光纤480的相对端之间的光学耦合和聚焦。在本实施例中，光纤480的远端/外端和套圈100被平坦抛光，而内端可以被成角度抛光，例如，以合适的角度(诸如至少近似8度)以将反射引导到由组件限定的整个光路之外。

在一些实施例中，图5、6所示的一个或多个部件(例如夹400、轴环402、凸缘410、弹簧414、元件460、外壳464)可以是或包括金属。任何这样的金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(例如，小于1.0B/H(或小于约1.0b/H)的值)。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生抗腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种PCB技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

在一些实施例中，AOC组件包括增强型数字诊断监控接口，其采用通用光收发器模块或转换器200。该接口可以操作性地连接到光电转换器200和/或电路板组件300。该接口允许实时访问装置操作参数，并包括报警和警告标志系统，当操作参数在正常操作范围(出厂设置)之外时，该系统会向主机系统发出警报。该接口可以利用专有元件(诸如嵌入式微控制器和非易失性存储器以及分立的电部件)来实施诊断、报告、信号检测和状态信息。该接口可以进一步允许子系统调整，诸如基于报告的实时/运行时间值的可调整偏置电流控制，包括但不限于：RX功率监控、TX功率监控、偏置电流监控、供应电压监控和温度监控。报告机制可以被设计成用于带内和/或带外(例如，边带)使用模型。收发器通过内部模拟信号的数字化生成该诊断数据。一个设计目标将是为故障系统提供警报，并为预测性维护提供实时统计数据。

现在注意力转向图7和8，它们是柔性电路板组件300的图解透视图，为了说明其结构的细节，以平面形式示出了组件的每个相对的主表面。在这点上，应领会，内部电连接端304和中间部段314之间的第一挠性延伸部320明显比外部电连接端310和中间部段314之间的第二挠性延伸部322更长，以支撑如图3、5和6所示的弯曲部，尽管可以发现其他弯曲布置结构也是合适的。如图7所示，中间电路部段314可以支撑放大器500。在光电转换器200包括诸如激光二极管(例如，垂直腔面发射激光器(VCSEL))的发光元件的情况下，放大器500可以是驱动放大器。另一方面，在光电转换器200包括诸如光电二极管的光检测器或接收器元件的情况下，放大器500可以是限幅放大器。如图8所示，放大器500相对侧上的中间部段可以支撑电部件504的任何合适的布置结构，诸如例如无源部件，诸如例如无源电部件，其目的包括但不限于数据传输线的去耦或阻抗匹配、光电装置的偏置以及电调谐或滤波。在驱动放大器的情况下，到外部连接端310的电连接可以通过差分驱动的方式，使得至少一些无源部件504可以用于在其特性阻抗中终止差分驱动布置结构。对于意图在宽温度范围内操作的激光二极管，部件504中的至少一些可以是旨在提供温度补偿的无源部件。外部电连接端310支撑导电引脚32，导电引脚32可以以任何合适的方式布局，如将进一步讨论的。在实施例中，引脚32’可以用作接地引脚，并且相对于其它引脚具有扩大的直径或任何其它合适的形状/构型，以起到转位功能。如图8所示，外部电连接端可以支撑电部件510，诸如例如无源电部件，其目的可以包括但不限于电数据传输线的去耦、调谐和/或阻抗匹配，以及电输入电力线的滤波。内部电连接端304被构造成使用通孔512的图案接合光电转换器200的电接口布置结构，诸如例如接口引脚202(图3)，每个通孔可以被导电迹线包围。在实施例中，引脚202可以钎焊到内部电接口布置结构304。在一些实施例中，内部电接口布置结构可以支撑电部件514(图7)，诸如例如无源电部件，其目的包括但不限于数据传输线的去耦或阻抗匹配、光电装置的偏置以及电调谐或滤波。

现在注意力转向图9，图9是柔性电路板组件300的实施例的图解透视分解图，在此示出是为了说明其结构的更多细节。特别地，柔性电路基板520包括可以沿着组件的整个端到端长度延伸的伸长长度522。柔性基板520可以由任何合适的材料形成，诸如例如聚酰亚胺或“Kapton”，并且可以支撑导电迹线524(图解示出)，导电迹线524以期望的图案布局，用于形成电连接的目的。在本实施例中，为了形成内部电连接端304、外部连接端310和中间部段314的目的，应用了夹层构造。内部连接端304可以包括布置在柔性基板520的相对侧上的第一和第二电路板530a和530b。板530a和530b可以由任何合适的材料形成，诸如例如FR4，并且图案化有导电迹线，用于与限定在柔性基板520上的协作导电迹线进行电通信。具有周围导电迹线的通孔534可以被布置成与柔性基板的通孔512对准，以接收光电转换器的导电引脚202。板530a和530b可以例如通过焊料和/或合适的粘合剂固定地附接到柔性基板。在另一个实施例中，柔性基板的内部电连接端可以在不使用刚性电路板或使用刚性电路板中的仅一个的情况下附接到引脚202。在这点上，柔性基板520可以直接支撑电部件514。此外，在另一个实施例中，整个电路板可以仅由柔性基板组成，没有刚性部段，电放大器500和其他电部件514可以通过焊料和/或合适的粘合剂直接固定到柔性基板上。

仍然参考图9，外部连接端310可以被构造成以上述用于内部连接端的方式包括相对的刚性电路板550a和550b。在柔性基板的外部连接端中限定的开口554与板550a和550b的开口556对准，以在板550a和550b附接到柔性基板之后接收引脚32和32'。在实施例中，引脚32和32’可以使用压配合安装在外部连接端中。在这样的实施例中，引脚可以包括环形肩部558和图案化区域560，诸如例如适应压配合的花键构型，或“型锻”型构造。在引脚被压入外部连接端中之后，可以施加焊料以将引脚电连接到每个板550a和550b上的导电图案以及柔性基板520上的图案。应领会，在本实施例中，压配合的使用以抵抗钎焊期间引脚移动的方式建立引脚位置。在这点上，将引脚维持在预定位置或者至少在距这样的预定位置的某个期望公差内可以确保接口30的引脚容易安装到图2的电路板70中，同时避免损坏引脚和/或电路板70。关于接口30的引脚的安装模式的灵活性提供了另一个益处。因为引脚穿过板550a和550b的主表面安装，所以对引脚位置几乎没有约束。

中间部段314可以以如上文针对内部和外部连接端描述的方式被构造成包括相对的刚性电路板580a和580b。印刷电路板580a可以基于放大器500的要求被图案化，而印刷电路板580b可以被图案化以支撑所需的任何附加的电部件，诸如例如包括电阻器、电容器和/或电感器504的任何合适的布置结构或组合的无源部件(见图8)。继续参考图9，在其他实施例中，第一挠性延伸部320和第二柔性延伸部322中的一者或两者可以单独形成并电连接到刚性印刷电路板，例如通过钎焊，该刚性印刷电路板用作内部连接端、外部连接端和/或中间部段中的任一者。

在一些实施例中，在图7-9中图示并在上面描述的一个或多个部件可以是或包括金属。任何这样的金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(例如，小于1.0B/H(或小于约1.0B/H)的值)。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生抗腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种PCB技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

现在注意力转向图10，其示出了光电转换器的另一个实施例，其由附图标记200’指示，它可以用在图1-3的接触器10中。转换器200’以图解透视图的形式示出。为了简洁起见，本讨论限于将转换器200’与先前描述的转换器200区分开来的那些特征。读者被引导到上面出现的对转换器200的讨论，以获得关于在直接考虑下的两个实施例所共享的部件和特征的细节。转换器200’包括安装在轴环402上的保持夹400’，而不使用弹性偏压元件，诸如前述的螺旋弹簧414。夹400’可以包括环形边缘600，该环形边缘600被构造成例如通过将夹400’接收到凹槽214中而被接收在圆筒外壳20的环形凹槽214(图4)中。夹400’可以包括裙部602，裙部602从环形边缘600延伸，并且沿着转换器的轴线具有基于轴环402的轴向长度的长度，使得在夹400’、轴环402和凸缘410之间建立预定的公差。这些公差提供转换器200’相对于圆筒外壳20的移动，使得当另一个接触件(诸如例如图2的相对接触件90)接合时，转换器可以相对于圆筒外壳浮动。应当注意，为了将夹安装到轴环402上的目的，夹400’的相对/面对的端部在其之间限定一间隙，该端部可以以任何合适的角度偏移间隔开。夹400’可以由任何合适的材料制成，诸如例如回火弹簧钢或铍铜。

转到图11，以图解透视图示出了光电转换器的另一个实施例，大致由附图标记200”指示。像转换器200’一样，转换器200”可以用于图1-3的接触件10中。因此，为了简洁起见，本讨论限于将转换器200”与先前描述的转换器200和200’区分开来的那些特征。读者被引导至上面出现的对转换器200和200’的讨论，以获得关于所图示的共享部件和特征的细节。转换器200”可以包括安装在轴环402上的前述保持夹400。然而，在本实施例中，波形弹簧660被接收在轴环402上，使得波形弹簧被捕获在保持夹400和凸缘410之间。波形弹簧660可以以上述关于螺旋弹簧414的方式安装在轴环402上，通过将波形弹簧的相对端展开到允许安装在轴环上的程度。如上所述，保持夹400可弹性地接收在凹槽214中(图4)，使得转换器200”可以相对于圆筒外壳20以与前述螺旋弹簧414提供的方式非常相似的方式发生轴向移动。响应于将转换器200”进一步移位到圆筒外壳中的压缩，波形弹簧的相对端可以朝向彼此移动和/或重叠。在本实施例中，波形弹簧的相对端之间的间隙664可以与夹400的相对端之间的间隙668对准，尽管这不是必需的。对于轴环402的给定轴向长度，波形弹簧可以提供可供转换器相对于外壳的轴向移动量的相对增加，因为波形弹簧可以被压缩到基本上形成它的材料的厚度，而螺旋弹簧只能压缩到弹簧的相邻线圈物理接触的程度。在这点上，还应注意的是，轴环402的轴向长度可以基于给定类型的弹簧的使用和要提供的轴向移动量来定制。波形弹簧660可以由任何合适的材料形成，包括但不限于回火弹簧钢或铍铜。除了弹性偏置的轴向移动之外，波形弹簧的使用提供了转换器相对于圆筒外壳的相同的相对移动。例如，转换器也可以沿径向横向于圆筒外壳的轴线22(图1)的任何方向移动。此外，如图5所示，类似于套圈100，光通信端670可以扭曲或旋转以形成前述角度α(图5)，该角度α被限定在转换器的伸长轴线316和圆筒外壳的伸长轴线22之间。通过比较图10和图11，应当明显的是，相对于转换器200”的另一个不同之处在于在内部支撑套圈100(图2、3、5、6和10)的光通信端670的构型，如将在下文中详细描述的。

在一些实施例中，在图10、11中图示并在上面描述的一个或多个部件可以是或包括金属。任何这样的金属部件都可以由基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层组成。基底金属层、子镀金属层和最终镀金属层的材料可以选自包括非磁性金属或由非磁性金属组成的列表：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。在一些实施例中，任何金属部件可以具有非磁性的磁导率(例如，小于1.0B/H(或小于约1.0B/H)的值)。此外，非磁性部件可以使用钝化工艺进行处理，以产生抗腐蚀的微涂层保护。AOC组件可采用可适用于产生非磁性溶液的多种PCB技术，包括但不限于热空气表面水平(HASL)、化学镀镍浸金(ENIG)、铜钯浸金(CPIG)、浸银(IS)和有机焊料保护(OSP)工艺。

图12是图解的透视剖视图，其图示了图11的转换器200”的更多细节。最初，注意到图3的转换器200被支撑，使得套圈100的端面或尖端可以物理地接触相对套圈的尖端，以在它们之间提供光通信。然而，转换器200”被构造成用于自由空间准直构型中，该自由空间准直构型具有与套圈100的尖端接触或接近接触的准直透镜700，使得可以被准直到足以用于光耦合目的的程度的光702可以行进穿过准直透镜700和相对的准直透镜704之间的空腔，该准直透镜704用虚线以虚线示出，该准直透镜本身与相对的套圈706进行光通信，而后者仅部分地用虚线以幻象示出。应领会，光702可以在任一方向上行进，并且准直透镜704和相对的准直透镜700通常被选择成耦合到预定特性的准直光束702和从该准直光束702耦合。因此，它们可以是相同构造的透镜，或者可以是不同的，这取决于在光束702的每一侧上使用的光纤的类型，或者其他设计约束。在实施例中，这些透镜可以是球透镜。在另一个实施例中，这些透镜可以是渐变折射率(GRIN)透镜或任何合适类型的透镜。

结合图11和12参考图13，前者是支撑图12的光电转换器200”的接触件10的图解立面剖视图。应领会，当安装转换器200或转换器200’时，接触件在外观上几乎没有变化，因此为了简洁起见，没有提供这些附加视图。这些图的外观中的例外将需要删除准直透镜700和修改精确对准套管204的外观，以及修改所使用的保持夹和相关联弹簧的外观，这取决于特定的实施例。注意，组件被示为未配合状态，使得保持夹400被波形弹簧660弹性偏压在肩部416上(也参见图4)。同时，凸缘410抵靠对准套管保持器帽26的内表面720被接收。具有相对接触件的配合接触件10通常导致箭头704所示方向上的轴向移动、与轴向移动正交的横向/径向移动以及弧线710所示的角度扭曲的某种组合。这种组合移动提供了接触件10的部件以及相对的接触件受到损坏的显著减少的可能性。对损坏敏感的部件包括正在使用的任何精确对准套管。通过损坏这样的部件，光耦合性能会受到损害，例如通过增加耦合损耗。因此，接触件10提供了对现有技术接触件的全面改进，诸如例如由‘849专利所教导的。

DDMI可以在AOC组件内呈现。DDMI可以在诊断AOC布线和/或其中使用AOC连接的更大型系统内的各种性能问题有用。然而，在工业应用中，DDMI会倾向于导致EMI噪声增加。这种增加的噪声降低信噪比，当AOC布线用于成像应用(诸如磁共振成像(MRI)机)时，这可能导致伪像。这种降低的信噪比减少了系统中可以使用的布线长度，因为较长的电缆也会降低信噪比，并且来自监控和来自电缆长度的组合噪声意味着必须使用较短的布线。这种使用较短布线的要求会使得DDMI成像应用不方便使用。

上面已经描述了多个实施例，应领会，迄今为止未见过的光电接触件、相关联的方法和连接系统已经通过本公开而被揭示。这种接触件可以包括有源光电转换器，该有源光电转换器包括在相对的第一和第二端之间延伸以限定转换器轴线的转换器长度，该转换器轴线具有被构造用于与相对的接触件可移除地光学接合的第一端。诸如例如圆筒外壳的外壳可以限定内腔，该内腔具有在相对的第一和第二圆筒开口之间延伸的伸长长度，以限定伸长轴线，并且具有被捕获在内腔中的光电转换器，用于经由第一圆筒开口外部光学接合到相对的接触件，用于转换器轴线沿着伸长轴线、横向于伸长轴线以及倾斜于伸长轴线的相对移动，以适应响应于接合相对的接触件的配合公差。在实施例中，柔性电路板组件包括内部电连接端、外部电连接端和在其间延伸的伸长长度。内部连接端与转换器电接合，并且外部连接端可以靠近第二筒开口固定地定位，以用于外部电连接到光电接触件，使得外部连接端定位在伸长轴线上、距光电接触件的第二端的距离小于柔性电路板的伸长长度，并且伸长长度被捕获在筒外壳的内腔内。

出于说明和描述的目的，已经呈现了前面的描述。因此，本申请不意图为穷举的或将本发明限制于所公开的一种或多种精确形式，并且根据上述教导，其他实施例、修改和变型是可能的，其中本领域技术人员将认识到某些修改、置换、添加及其子组合。

Claims (19)

1.一种光电连接器，包括：

具有腔的外壳，所述外壳被构造成在所述外壳的第一端处支撑电连接，并且在所述外壳的第二端处支撑光连接；

至少部分地设置在所述外壳的腔中的光电模块，所述光电模块包括光电收发器、经由所述外壳的第一端向所述光电模块提供电连接的电接口、套圈和透镜，其中，所述套圈和透镜经由所述外壳的第二端向所述光电模块提供光连接，

其中，所述外壳、所述光电模块、所述光电收发器、所述电接口和所述套圈具有小于1.0B/H的磁导率，其中，B是磁通量密度，且H是磁通量。

2.根据权利要求1所述的光电连接器，其中，所述外壳、光电模块、光电收发器、电接口和套圈中的每一者包括选自由以下各者组成的组的金属部件：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴-铬、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。

3.根据权利要求2所述的光电连接器，其中，所述金属部件包括基底金属层，所述基底金属层选自由以下各者组成的组：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴铬合金、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。

4.根据权利要求3所述的光电连接器，其中，所述金属部件还包括子镀金属层，所述子镀金属层选自由以下各者组成的组：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴铬合金、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。

5.根据权利要求4所述的光电连接器，其中，所述金属部件还包括最终镀金属层，所述最终镀金属层选自由以下各者组成的组：铝、银、锡、磷青铜、黄铜、铜、金、铅、钛、硅青铜、钴铬合金、铍铜、非磁性不锈钢及其各种合金组合。

6.根据权利要求2所述的光电连接器，其中，所述光电收发器包括激光二极管。

7.根据权利要求6所述的光电连接器，其中，所述激光二极管包括垂直腔面发射激光器(VCSEL)。

8.根据权利要求2所述的光电连接器，其中，所述光电收发器包括光电二极管。

9.根据权利要求7所述的光电连接器，其中，所述光电连接器被构造为小形状因子的可插拔(SFP)或SFP+模块。

10.根据权利要求9所述的光电连接器，进一步包括柔性电路板组件，所述柔性电路板组件包括

内部电连接端；

中间部段；

外部电连接端

第一挠性延伸部，其从所述内部电连接端延伸到所述中间部段，以及

从所述外部电连接端延伸到所述中间部段的第二挠性延伸部。

11.根据权利要求10所述的光电连接器，其中，所述第一挠性延伸部包括第一弯曲部，并且其中，所述第二挠性延伸部包括第二弯曲部。

12.根据权利要求11所述的光电连接器，其中，所述柔性电路板组件被构造成被接收在所述腔中，并且其中，所述柔性电路板组件被固定地附接在所述内部连接端和所述外部连接端处。

13.根据权利要求12所述的光电连接器，其中，所述外部连接端固定地支撑在所述第一端处。

14.根据权利要求1所述的光电连接器，还包括保持夹，其中，所述保持夹包括环形构型，所述环形构型能够接收在轴环周围，所述轴环被限定在所述光电连接器的主体和凸缘之间，其中，所述凸缘终止所述轴环。

15.根据权利要求14所述的光电连接器，其中，所述保持夹被滑动地接收在所述轴环上，并且其中，所述保持夹的内径的尺寸设置成提供相对于所述轴环的合适的间隙量，使得所述保持夹的平面能够扭曲并相对于所述光电连接器的伸长轴线形成一角度。

16.根据权利要求14所述的光电连接器，其中，还包括波形弹簧，所述波形弹簧被定位成被捕获在所述保持夹和所述凸缘之间，其中，所述外壳还包括肩部，其中，所述保持夹被定位成被所述波形弹簧偏压抵靠所述肩部，并且其中，所述凸缘被构造成抵靠对准套管保持器帽的内表面被接收。

17.根据权利要求14所述的光电连接器，其中，所述保持夹、轴环和凸缘中的每一者包括权利要求2所述的金属部件。

18.根据权利要求1所述的光电连接器，其中，所述透镜是准直透镜，并且其中，所述准直透镜与所述套圈接触或几乎接触。

19.根据权利要求17所述的光电连接器，还包括相对的准直透镜，其中，所述准直透镜与相对的套圈进行光通信，并且其中，所述光电连接器被构造成使得光可以行进穿过所述准直透镜和所述相对的准直透镜之间的空腔。