CN206594340U - 一种含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件 - Google Patents

一种含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件。其中的，含玻璃插芯光纤接口组件包括金属壳体和玻璃插芯，金属壳体内壁上设有用于限位玻璃插芯的凹槽或粗糙区，玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯的下表面为聚光曲面，聚光曲面能够起到光线聚焦的作用；同时，还公开了制备含玻璃插芯光纤接口组件的方法和包含其的光学次组件。本光纤接口组件直接在模压成型机里面自动化生产，省却了传统生产中的压配、点胶等工艺，提高良率降低工时；此外，光线聚焦点位置可以通过改变玻璃插芯聚光曲面形状得以可调，进而可以调节光学次组件的整体长度。

Description

一种含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件
技术领域
本实用新型涉及光通讯技术领域，尤其是一种含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件。
背景技术
光纤接口组件(optical receptacle)是光学次组件(Optical Subassembly或OSA)的重要组成部分，用来接收及定位光纤连接器。在高端的高速率的光纤通讯系统中，对回向反射光的控制非常重要。为了防止光线从光纤连接器的插针端面反射回去影响光纤链路系统，在光纤接口组件中，一般含有一个陶瓷插芯或者玻璃插芯来和光纤连接器的插针进行物理接触，陶瓷插芯或者玻璃插芯的折射率和光纤连接器的插针中的纤芯一致从而消除了光纤连接器的插针端面反射。为了防止陶瓷或者玻璃插芯的另一端的反射光耦合进光纤连接器的插针，陶瓷或者玻璃插芯的另一端需要做成一个斜面，一般为8度或者6度，从而使得反射光不能沿原路返回以免影响光纤链路系统。特别需要指出的是：塑料由于质地较软，很容易被插针划伤，不能做成接触面来接触光纤连接器插针。
专利CN201859235U和CN202149947U提到的光纤接口组件，是典型的含陶瓷插芯的传统型光纤接口组件。这种光纤接口组件一般有4到5个零部件组成，其中包含了高精密度的陶瓷插芯和陶瓷套筒，造成其成成本高，组装工艺复杂，尤其，其装配过程中的点胶及压配动作，均难以实现自动化操作。
专利US7387449B2提到了一种含玻璃插芯的光纤接口组件，虽然其只有两个部件组成，但是其玻璃插芯形状复杂，其含有一个平面端面，一个环面和一个斜面，为了适配其金属壳体部件，还需要一个倒角。由于玻璃是硬脆材料，此插芯生产起来，工艺复杂，良率低。
对于光学次组件(OSA)，当其管芯为光发射芯片时，我们称此OSA为TOSA(transmitter Optical Subassembly,即光发射次组件)。当管芯为光接收芯片时，我们称此OSA为ROSA(Receiver Optical Subassembly,即光接收次组件)。当然还有其他类型的OSA，例如BOSA(单纤双向组件，其同时含有一个光发射管芯和光接收管芯)，Triplexer(单纤三向组件，其同时含有一个光发射管芯和两个光接收管芯)等等。
一个典型的光学次组件OSA(见图1a)由以下几个部分组成：金属管座400、管芯500(光发射或接收芯片)、金属管帽600、光学透镜700、光纤接口组件300。在OSA工作的时候，光纤接口组件300会被插入光纤连接器的插针200(ferrule)。目前经常使用的光纤接口组件300主要是由其具有内径d的桶装结构、用来阻挡光纤连接器插针的面301组成。
由图1a所示，当管芯500为发射管芯时，其发出的光线会经过光学透镜(700)的上下表面(701)和(702)在光纤连接器插针中的纤芯210下表面211处聚焦，然后光信号在纤芯210中传播至光纤链路系统中。
由图1a所示，当管芯500为接收管芯时，从纤芯210传播而来的入射光线在其插针下表面211处发出并经过透镜700的上下表面(701)和(702)在管芯500处聚焦，由接收管芯500接收光线，并把光信号转变为电信号。
由图1a所示的光学次组件，在光信号传播的过程中存在三处折射率有很大变化的界面，分别是面(211)，面(701)和面(702)。通常在折射率变化的界面，反射率可以通过R＝(n1-n0)^2/(n1+n0)^2来计算，其中n1为光密介质材料的折射率如光纤纤芯210和玻璃透镜700，n0为光疏介质如空气的折射率，取n1≈1.5，n0≈1.0，得Rf＝4％，即因为这三个界面大概总共有12％的能量被反射掉了，这大大加大了光学次组件的插入损耗。如果这些反射掉的回向光被耦合进光纤链路系统，比如通过面(211)的入射光线很容易被反射进入光纤链路系统，这些回向的反射光线对系统的影响包括：引起发射光源的中心波长波动；引起发射光源的光强波动；增加光纤链路系统噪声，永久性地损害光源等等，进而影响整个光路系统的稳定及带宽。
实用新型内容
为了解决现有接口组件做成的光学次组件OSA中光反射面比较多，差损比较大，生产工艺难以实现自动化，成本比较高的问题，本实用新型提出了含玻璃插芯光纤接口组件和光学次组件。
本实用新型采用如下技术方案：
一种含玻璃插芯光纤接口组件，用于接收并定位光纤连接器，包括金属壳体和玻璃插芯；所述金属壳体具有用于插入光纤连接器插针、且内径为d的筒状结构，金属壳体内壁上设有用于限位玻璃插芯的凹槽；所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述凹槽的限制与金属壳体紧密附着；所述玻璃插芯具有光滑的上表面和下表面，所述下表面为聚光曲面，聚光曲面能够起到光线聚焦的作用。
所述玻璃插芯的上表面为平面或者略带有弧度的曲面，其用来和光纤连接器的插针进行物理接触。
进一步地，所述上表面平面中心或者曲面顶点、下表面的聚光曲面顶点和所述金属壳体的筒状结构的中轴线重合。
进一步可选地，为了使得壳体内的内径d具有较小公差，在所述金属壳体内加一个直径为d的陶瓷套筒制成金属壳体的筒状结构。
所述玻璃插芯由可以低温模压成型的光学玻璃材料制成,其折射率为1.5，以使得其折射率和光纤插芯的折射率相近。
含玻璃插芯光纤接口组件，用于接收并定位光纤连接器，包括金属壳体和玻璃插芯；所述金属壳体具有用于插入光纤连接器插针、且内径为d的筒状结构，金属壳体内壁上设有用于限位玻璃插芯的喷砂区，喷砂区经喷砂处理而变粗糙；所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述喷砂区的限制与金属壳体紧密附着；所述玻璃插芯具有光滑的上表面和下表面，所述下表面为聚光曲面，聚光曲面能够起到光线聚焦的作用。
一种光学次组件，包括上述含玻璃插芯光纤接口组件。
采用如上技术方案取得的有益技术效果为：
(1)只含有一个反射界面，大大降低了反射损耗，且消除了光纤连接器插针端面处的回向反射。
(2)只含有金属壳体和玻璃插芯，结构简单。
(3)因为是玻璃封接的缘故，密封性极好。
(4)直接在模压成型机里面自动化生产，省却了传统光纤接口组件的生产过程中的压配，点胶等工艺，提高了良率降低了工时。
(5)光线聚焦点位置可以通过改变玻璃插芯聚光曲面形状得以可调，进而可以调节光学次组件(OSA)的整体长度。
(6)因为壳体是金属的缘故，整个光纤接口组件及其对应的光学次组件抗电磁干扰性能较优。
附图说明
图1a是传统型含塑料光纤接口组件的光学次组件(OSA)的示意图；
图1b是与图1的光纤接口组件相配合的光纤连接器插针示意图；
图2是含玻璃插芯光纤接口组件结构示意图；
图3是包括含玻璃插芯光纤接口组件的光学次组件；
图中，100、含玻璃插芯光纤接口组件，110、金属壳体，111、凹槽，120、玻璃插芯，121、上表面，122、下表面，200、插针，210、纤芯，211、插针下表面，300、光纤接口组件，400、金属管座，500、管芯，600、金属管帽，700、光学透镜，701、光学透镜的上表面，702、光学透镜的下表面，800、上模具，900、下模具。
具体实施方式
结合附图2和3对本实用新型的具体实施方式做进一步说明：
光纤接口组件主要用于光学次组件OSA上，以用于接收及定位光纤连接器(connector)，起到光传播中的连接作用。
光学次组件包括光发射次组件(TOSA)、光接收次组件(ROSA)和单纤双向组件(BOSA)和单纤三向组件(Triplexer)等等。以及OSA的封装形式可以包括但不限于桶状，块状,蝶形，COF(chip on flex,封在软板上的芯片)以及COB(chip on board,封在硬板上的芯片)等等。
光纤连接器的类型则包括但不限于SC、LC、ST、STII、FC、AFC、FDDI、ESCON和SMA光纤连接器。
实施例1：
如图2所示，含玻璃插芯光纤接口组件100由金属壳体110和玻璃插芯120所组成。
金属壳体具有用于插入光纤连接器插针、且内径为d的筒状结构，金属壳体内壁上设有用于限位玻璃插芯的凹槽111；所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述凹槽的限制与金属壳体紧密附着；所述玻璃插芯具有光滑的上表面和下表面，玻璃插芯的上表面为平面或者略带有弧度的对称曲面，其用来和光纤连接器的插针进行物理接触。所述下表面为聚光曲面，聚光曲面能够起到光线聚焦的作用。所述的玻璃插芯的上表面为曲面时，所述曲面的曲率半径至少要大于5mm。
筒状结构的直径d的大小和深度一般都是由所对应的光纤连接器种类决定，例如：标准接头(SC)或者朗讯接头(LC)等类型的接口，可选的，为了使得金属壳体内径d的工差更加精确，可以在金属壳体内加一个陶瓷套筒来形成内径d。
玻璃插芯的上表面平面中心或者曲面顶点、下表面的聚光曲面顶点和所述金属壳体的筒状结构的中轴线重合。
玻璃插芯由可以低温模压成型的光学玻璃材料制成,其折射率1.5左右以使得其折射率和光纤插芯的折射率相近。例如可用H-QK3,FC5,S-FSL5或者N-FK5等等玻璃牌号。
实施例2：
实施例1中金属壳体内壁上设置凹槽的位置由喷砂区替代，喷砂区是经喷砂处理后变粗糙而形成的；所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述喷砂区的限制与金属壳体紧密附着。
当然也可以采用其他提高玻璃插芯与金属壳体附着力的方案。
含玻璃插芯光纤接口组件因为壳体是金属的缘故，整个光纤接口组件及其对应的光学次组件抗电磁干扰性能较优。
实施例3：
制备实施例1或2所述的的含玻璃插芯光纤接口组件时，先把加工好的金属壳体放入模压成型机里面；再将光学玻璃果形坯料(Gobs)放入金属壳体，在无氧化气氛的环境中，将光学玻璃果形坯料和金属壳体一起加热升温至光学玻璃坯料的软化点，在光学玻璃果形坯料和金属壳体大致处于相同温度条件下，利用上模具和下模具对光学玻璃果形坯料施压，并保持在恰当的位置，在保持所施压力的状态下，冷却金属壳体；之后，脱模，将上模具和下模具从金属壳体内脱出；然后，对含玻璃插芯光纤接口组件进行显微镜检查、光回损及差损检测，然后包装。
一般玻璃模压成型的坯料被称之为Gobs或者果形料。制备过程中采用的上模具的下表面为平面或者略带有弧度的曲面，下模具中上表面为光滑的内凹曲面。
实施例4：
一种光学次组件，包含实施例1或2所述的包括含玻璃插芯光纤接口组件。
如图3所示，包括含玻璃插芯光纤接口组件100安装于光学次组件(OSA)中，其中玻璃插芯120的上表面121和光纤连接器插针端面211进行物理接触。玻璃插芯120下表面122为有汇聚光线的作用的聚光曲面，所以整个光学次组件省却了光学透镜。和图1a含传统型光纤接口组件的OSA相比，可以看出，因为玻璃插芯上表面121用来和光纤连接器插针中玻璃纤芯进行物理接触，接触面两侧为折射率相近的玻璃，所以光纤连接器插针表面的反射被消除了。所以本光学次组件，仅存一个下表面122存在反射损耗，但其反射的光线很难耦合进光纤链路系统，所以对光纤链路系统影响不大。
此外，光线聚焦点位置可以通过改变玻璃插芯聚光曲面形状得以可调，进而可以调节光学次组件的整体长度。
当然，以上说明仅仅为本实用新型的较佳实施例，本实用新型并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的指导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本实用新型的保护。

Claims (7)

1.一种含玻璃插芯光纤接口组件，用于接收并定位光纤连接器，其特征在于，包括金属壳体和玻璃插芯；
所述金属壳体具有用于插入光纤连接器插针、且内径为d的筒状结构，金属壳体内壁上设有用于限位玻璃插芯的凹槽；
所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述凹槽的限制与金属壳体紧密附着；
所述玻璃插芯具有光滑的上表面和下表面，所述下表面为能够起到光线聚焦作用的聚光曲面。
2.根据权利要求1所述的一种含玻璃插芯光纤接口组件，其特征在于，所述玻璃插芯的上表面为平面或者略带有弧度的曲面，其用来和光纤连接器的插针进行物理接触。
3.根据权利要求2所述的一种含玻璃插芯光纤接口组件，其特征在于，所述上表面平面中心或者曲面顶点、下表面的聚光曲面顶点和所述金属壳体的筒状结构的中轴线重合。
4.根据权利要求1所述的一种含玻璃插芯光纤接口组件，其特征在于，在所述金属壳体内加一个直径为d的陶瓷套筒制成其筒状结构。
5.根据权利要求1所述的一种含玻璃插芯光纤接口组件，其特征在于，所述玻璃插芯由可以低温模压成型的光学玻璃材料制成，其折射率为1.5，以使得其折射率和光纤插芯的折射率相近。
6.根据权利要求1所述的一种含玻璃插芯光纤接口组件，其特征在于，所述金属壳体内壁上设置凹槽的位置由喷砂区替代，喷砂区经喷砂处理而变粗糙；
所述玻璃插芯直接在金属壳体内模压成型，玻璃插芯受所述喷砂区的限制与金属壳体紧密附着。
7.一种光学次组件，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的含玻璃插芯光纤接口组件。
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