CN1580845A - 用于光纤光学系统的平行光纤扇出光学互连 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了用于光纤光学系统的光学互连。光纤带(12)包括以第一预定间距在平面中并排排列延伸的光纤(16)的多个第一区段(14)。包括光纤(16)多个第二区段(20)的光纤扇出(18)从光纤带发散排列延伸。光纤固定器(22)横跨光纤(16)的多个第二区段(20),以大于第一预定间距的第二预定间距保持第二区段(20)的多个端子部分(20a),以便端子部分能各自光学耦合到排列成线形阵列的多个光学子组件(OSA)的对应的OSA(24)。另一实施例用第二光纤固定器(32)代替光纤带(12)。固定器(22、32)可以被替代为跨越光纤(16)除端子部分(14a、20a)外的所有部分的共同外壳组件(42)。
Description
技术领域
本发明涉及光纤光学技术,更具体地,涉及将多个平行光纤与光学子组件连接的多通道互连器件,所述光学子组件包括发射器或探测器。
背景技术
光纤光学系统用于在短距离路径和远距离路径两者上可靠地发送大量数据,并且经常采用包含了光电器件(OE)的1×N阵列的平行通信模块,所述光电器件或者是例如发光二极管(LED)或激光二极管的光电发射器,或者是例如PIN光电二极管、集成探测器/前置放大器(IDP)或雪崩光电二极管(APD)的光电探测器。
平行光学模块有两种传统类型。最普通的类型采用结合了数量与连接器中的光纤数量相匹配的多个OE(光电发射器或者光电探测器)的单个光学子组件(OSA)。这种方法的一个缺点在于如果在组装或者测试过程中发现该OSA中的单个通道有缺陷,则必须放弃整个OSA,降低了产率。这种方法的另一个缺点在于使用不同数量的通道的类似产品,包括单通道产品,必须各自使用一个不同的OSA。
第二种类型的传统平行光学模块是由多个单通道OSA扩建成的,每个单通道OSA具有其自己的光纤尾纤或连接器。单独的光纤在模块中被单独地选路(route)到平行光学连接器组件,在该处光纤以使得能够方便地连接到外部光纤光学带(fiber optic ribbon)的方式被端接。这种方法的一个缺点在于对光纤的单独处理比较耗费时间并且昂贵,有些时候要求光纤具有额外的长度,从而不希望地增加了该第二类平行光学模块的长度和宽度。
发明内容
因此,本发明的主要目的是提供一种用于光纤光学系统的被改善的平行光学互连。
根据本发明,一种用于光纤光学系统的平行光学互连包括并排排列而延伸的光纤的多个第一区段。所述第一区段的多个第一端子部分在结构上保持了第一预定间距,以便所述第一端子部分能够经由具有第一预定间距的平行光学连接器各自被光学耦合到对应的被选路的光纤。所述光学互连还包括光纤扇出,所述光纤扇出的形式为从所述多个第一区段发散排列而延伸的光纤的多个第二区段。所述第二区段的多个第二端子部分在结构上保持了大于所述第一预定间距的第二预定间距,以便所述第二端子部分能够各自被光学耦合到排列成阵列的多个光学子组件(OSA)中的对应的OSA。
附图说明
各附图中类似的参考标号表示类似的部分。
图1是根据本发明第一实施例的平行光纤扇出光学互连的平面示意图;
图2是根据本发明第二实施例的平行光纤扇出光学互连的平面示意图;
图3是根据本发明第三实施例的平行光纤扇出光学互连的平面示意图;
图4是根据本发明第四实施例的平行光纤扇出光学互连的平面示意图;
图5是具有组合裸光纤插座的OSA的竖直截面示意图,该插座能够接收图1~图3的光学互连的光纤的一个自由端;
图6是具有集成裸光纤插座的OSA的竖直截面示意图,该插座能够接收图1~图3的光学互连的光纤的一个自由端;
图7是具有V形凹槽裸光纤插座的OSA的侧视示意图,该插座能够接收图1~图3的光学互连的光纤的一个自由端;
图8是具有套管插座的OSA的竖直截面示意图,该插座能够接收图4的光学互连的一个经抛光的微套管。
具体实施方式
参照图1,根据本发明第一实施例的平行光纤扇出(FFO)光学互连10具有光纤带12,所述光纤带12包括按照平面并排排列而纵向延伸的光纤16的多个第一区段14,所述排列具有例如250微米的第一预定间距。光纤16可以是塑料光纤(POF)或者玻璃光纤(GOF)。显然,为POF所设计的光学互连要比为GOF所设计的光学互连的中心间隔或间距要大很多。包括光纤16的多个第二区段20的光纤扇出18从光纤带12发散排列延伸。每个光纤16的第一区段14和第二区段20是同一连续的不中断的光纤的不同段或部分。由模制塑料制成的通常为矩形的光纤固定器22横过光纤16的多个第二区段20而延伸,用于以第二预定间距保持第二区段的多个端子部分20a,所述第二预定间距例如为1.5毫米,大于第一预定间距。这使得每个端子部分20a能够被光学耦合到以线形阵列26排列的多个光学子组件(OSA)24中的对应的OSA。
在图1中,穿过光纤固定器22的光纤16第二区段20的中间部分以虚线示出,表示它们是隐蔽的。OSA 24在图1中以假想线示意性地示出,表示它们不是平行光纤扇出光学互连10的一部分,该平行光纤扇出光学互连10是使得能够连接到OSA 24的阵列26的器件。
光纤16第二区段20的端子部分20a(图1)是具有分开的末端20b的自由光纤段,所述末端20b能够被插入OSA 24中的光纤插座中。光纤16第一区段14的端子部分14a也是具有分开的末端14b的自由光纤段,所述末端14b能够被插入相配合的传统平行光纤连接器(未示出)中。这使得端子部分14a能够各自被光学耦合到对应的光纤(未示出),所述光纤例如是被选路而穿过一处建筑通往或者来自远程通信设备(未示出)的。第一区段14之间的塑料带状化(ribbonizing)薄片(web)材料提供了以第一预定间距保持它们的端子部分14a的固定器。带状化材料终止于光纤带12的右端。光纤固定器22是以第二预定间距固定第二区段20的端子部分20a的独立的分立体构件。光纤固定器22可以预制出直的平行通道,光纤16的每个要穿过其中,或者光纤固定器22可以被制作成具有光纤接收通道的两半,它们被放在光纤16上并利用粘合剂或者机械紧固件紧固在一起。或者,光纤固定器22可以模制于光纤16之上。简单的工具(未示出)能够将各光纤16支撑到位以形成光纤扇出18,用于插入穿过光纤固定器22,之后通过可选择地涂敷粘合剂将光纤16固定到位。光纤16第二区段的端子部分20a从光纤固定器22伸出足够的距离,以提供允许各个分开的末端20b与其对应的OSA 24配合所必需的适应长度。
平行光纤扇出光学互连10(图1)的尺寸受到光纤16的数量、OSA线形阵列26内的OSA 24的间隔以及光纤16的最小可弯曲半径的限制。假设弯曲半径为10毫米并且OSA间隔为1毫米,则光学互连10的最小长度对于四根光纤的阵列来说将约为6.6毫米,对于十二根光纤的阵列来说约为12.2毫米。假设OSA间隔为2毫米,弯曲半径同样为10毫米,则光学互连10的最小长度对于四根光纤的阵列来说将为10.2毫米,对于十二根光纤的阵列来说为17.1毫米。
阵列26(图1)形成了由单个的OSA 24组成的平行光学模块。在平行光纤扇出光学互连10中,OSA 24是单通道的,但是它们也可以是多通道的,即,结合诸如激光器或者光电探测器之类的多个光电器件(OE)。OSA 24可以在模块或者阵列26中以比光学互连10中的光纤间隔大得多的间隔分布。OSA 24的阵列26可以是简单的线形阵列或者更通用的二维阵列,例如,两个平行的行,相互之间错开行内中心间隔的一半。每个OSA24可以被设计为具有如下面所描述的插座,用于与作为具有分开的末端20b的端子部分20a的裸光纤相配合。或者,每个OSA 24可以被设计成与围绕各端子部分20a的套管(在图1中未示出)相配合。
图2示出了根据本发明第二实施例的平行光纤扇出光学互连30。光学互连30类似于光学互连10,只是前者具有通常为矩形的第二光纤固定器32。光纤固定器32是独立的分立体构件,替代光纤带12的带状化材料或者薄片材料以第一预定间距保持光纤16第一区段14的端子部分14a,其不是光学互连30的一部分。在图2中,穿过第二光纤固定器32的光纤16第一区段14的中间部分以虚线示出,表示它们是隐蔽的。第二光纤固定器32可以以上述结合第一光纤固定器22所描述的任何方式来形成,即,光纤16或者被插入穿过预制的孔、被夹住、在其上进行模制或者可选地被粘接固定。第二光纤固定器32以与其相配合的传统平行光纤连接器(未示出)的相匹配的第一预定间距固定光纤16第一区段14的端子部分14a。端子部分14a也可以用套管(未示出)围绕,使得它们的分开的末端14b能够与平行光纤连接器中被选路的光纤(未示出)的分开的末端相配合。
图3示出了根据本发明第三实施例的平行光纤扇出光学互连40。以假想线示出的共同的注模成型塑料外壳组件42围绕光纤16的第一区段14和第二区段20,除了它们分别的端子部分14a和20a。外壳组件42可以具有平坦的相对的平端面和台阶状的侧缘,类似于插入到个人电脑中的多针电连接器的外形。外壳组件42以第一预定间距固定端子部分14a而以第二预定间距固定端子部分20a。这样,第一区段14的分开的末端14b可以与被固定在相配合的传统平行光纤连接器(未示出)中的被选路的光纤的对应的末端相配合。这还使得第二区段20的端子部分20a的分开的末端20b能够与阵列26的OSA 24相配合。共同外壳组件42可以通过以上结合光纤固定器22和32所描述的任何方式来形成,即,光纤16可以被插入穿过预制的孔、被夹住、在其上进行模制或者可选地被粘接固定。
多个定位销44(图3)从外壳组件42的较窄的端部伸出,用于使连接器40与平行光纤连接器对齐。类似的销(未示出)也可以从外壳组件42的较宽的端部伸出,用于将连接器40与阵列26对齐。销44当然可以是带槽头的螺纹销,用于旋入并拧紧到内螺纹孔中来进行牢固的连接。销不是必需的,作为替代,外壳组件42可以被模制为具有槽、棘爪、凸起等,用于与平行光纤连接器和阵列26上的互补物理特征结构相配合。
图3的平行光纤扇出光学互连40具有若干优点。第一,制作该互连40无需外部的扇出工具。光纤16可以被插入穿过外壳组件42的连接器侧上的孔,并穿过外壳组件42。当光纤16穿过外壳组件42时,它们按照被模制于塑料中的弯曲通道或者管道的形状而扇出,最终在互连40的OSA阵列26侧露出,所述互连40已经与OSA阵列26的单个OSA 24的间隔相匹配。在光纤16穿过或者被放入外壳组件42中的预制弯曲通道或管道的地方,通过将外壳组件42注模成型为分开的两半,然后将它们围绕光纤16而接合,就极为简单地形成了通道。该方法的另一个优点在于分开的末端14b可以被抛光并用于直接与外部光纤连接器相配合,消除了对使用分开的平行连接器套管的需要。
图4示出了根据本发明第四实施例的平行光纤扇出光学互连50。它类似于互连40,只是前者包括围绕各个光纤16第二区段20的端子部分20a而安装的套管52。套管52和分开的末端20b可以成批被抛光,然后用来与如下所述的被制成具有套管接收插座的OSA 24相配合。注模成型的外壳组件42可以包含孔,分开的套管被随后插入孔中,或者套管52可以被嵌入模制在外壳组件42中。套管52还可以用塑料模制为外壳组件42的与之一体的延伸部分。
有关图3和图4应该认识到,本发明还提供了一种用于光纤光学系统中的形成平行互连的新方法。该方法包括配备多个光纤16的起始步骤。该方法的下一步骤涉及形成外壳组件42,所述外壳组件42具有穿过该外壳组件42从外壳组件42的第一(图3和4中的左侧)端部延伸到外壳组件42的第二(图3和4中的右侧)端部的多个发散的通道、管道、通路或者孔。每个通道的尺寸允许可滑动地接收对应的一个光纤16。该方法最后的步骤涉及将光纤16穿过对应的通道,使得第一组端子部分14a在外壳组件42的第一端部是自由的,而第二组端子部分20a在外壳组件42的第二端部是自由的。通道被构造成以第一预定间距保持第一端子部分14a,使得第一端子部分能够经由具有第一预定间距的平行光学连接器各自被光学耦合到对应的被选路的光纤。通道同时被构造成提供光纤扇出18的样式,该样式以大于第一预定间距的第二预定间距保持第二端子部分20a,使得第二端子部分能够各自被光学耦合到排列成阵列26的多个OSA的对应的光学子组件(OSA)24。
图5示出了具有组合结构62的OSA 60,组合结构62被形成为具有局部渐缩的裸光纤插座64,所述插座64能够接收图1~图3的光学互连的光纤16端子部分20a中的一个。结构62是被定位并连接到OSA 60上的独立的部分。
图6示出了具有集成的局部渐缩的裸光纤插座72的OSA 70,所述插座72能够接收图1~图3的光学互连的光纤16端子部分20a中的一个。插座72与OSA 70是一体的。例如,当OSA 70包括在其内表面上具有透镜的盖74时,形成插座72的具有斜角的圆柱形孔被刻蚀在同一盖74的外侧中。
图7示出了具有V形凹槽82的OSA 80,该V形凹槽82提供了裸光纤插座,所述插座接收图1~图3的光学互连的光纤16端子部分20a中的一个。图8示出了具有组合结构92的OSA 90,该组合结构92提供了套管插座94,所述套管插座94接收图4的光学互连50的经抛光的套管52中的一个。
尽管已经描述了能够用于光纤光学系统的本发明的平行光纤扇出光学互连的若干实施例,以及与其一同使用的OSA的若干不同的实施例,但是本领域的技术人员会想到对其的变化和适应性改变。因此本发明的保护范围只能根据所附权利要求的范围来限定。
Claims (10)
1.一种用于光纤光学系统的平行光学互连(30),包括:
并排排列延伸的光纤(16)的多个第一区段(14);
第一固定器(32),所述第一固定器(32)以第一预定间距保持所述第一区段(14)的多个端子部分(14a);
光纤扇出(18),所述光纤扇出(18)包括从所述多个第一区段(14)发散排列延伸的所述光纤(16)的多个第二区段(20);和
第二固定器(22),所述第二固定器(22)以大于所述第一预定间距的第二预定间距保持所述第二区段(20)的多个第二端子部分(20a)。
2.如权利要求1所述的光学互连(10),其中以所述第一预定间距保持所述第一区段(14)的所述多个第一端子部分(14a)的所述第一固定器是带状化薄片材料。
3.如权利要求1所述的光学互连(30),其中以所述第二预定间距保持所述第二区段(20)的所述多个第二端子部分(20a)的所述第二固定器(22)是延伸横过所述光纤(16)的所述多个第二区段(20)的分立体构件(22)。
4.如权利要求1所述的光学互连(30),其中以所述第一预定间距保持所述第一区段(14)的所述多个第一端子部分(14a)的第一固定器(32)是延伸横过所述光纤(16)的所述多个第一区段(14a)的分立体构件(22)。
5.如权利要求1所述的光学互连(30),其中以所述第一预定间距保持所述第一区段(14)的所述多个第一端子部分(14a)的所述第一固定器(32)包括延伸横过所述光纤(16)的所述多个第一区段(14a)的第一分立体构件(32),以所述第二预定间距保持所述第二区段(20)的所述多个第二端子部分(20a)的所述第二固定器(22)包括延伸横过所述光纤(16)的所述多个第二区段(20a)的第二分立体构件(22)。
6.如权利要求1所述的光学互连(40),其中所述第一和第二固定器(22)由围绕除了所述第一和第二端子部分(14a、20a)以外的所述光纤(16)的所述第一和第二区段(14a、20a)的共同的注模成型塑料外壳组件(42)来提供。
7.如权利要求6所述的光学互连,其中所述外壳组件(40)具有从其至少一端延伸出的多个定位销(44)。
8.如权利要求6所述的光学互连,其中所述多个光纤(16)的每个所述第二区段(20)的每个第二端子部分(20a)具有环绕所述第二端子部分(20a)而被紧固的套管(52),所述套管(52)的尺寸适合被对应的光学子组件中的插座所接收。
9.如权利要求3所述的光学互连,其中所述分立体构件(22)具有预制的孔,所述第二区段(20a)能够被插入穿过该孔。
10.如权利要求4所述的光学互连,其中所述分立体构件(32)具有预制的孔,所述第一区段(14a)能够被插入穿过该孔。
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