-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die vorliegende Erfindung betrifft einen optischen Verbinder, der ein Lichtabstrahlelement und ein Lichteinfallselement optisch miteinander verbindet.
-
TECHNISCHER HINTERGRUND
-
Wie in
JP 2007-41222A beschrieben sind optische Verbinder bekannt, die einen Aufbau aufweisen, bei dem sich von einem Lichtabstrahlelement abgegebenes Licht in einem Freiraum zwischen Verbinderteilstücken ausbreitet und auf ein Lichteinfallselement trifft. Bei dem optischen Verbinder, der in
JP 2007-41222A beschrieben ist, ist das sich im Freiraum ausbreitende Licht so eingestellt, dass es parallel gerichtetes Licht ist. In optischen Verbindern, in denen das sich zwischen zwei Verbinderteilstücken ausbreitende Licht (zwischen dem Lichtabstrahlelement und dem Lichteinfallselement) so eingestellt ist, dass es parallel gerichtetes Licht ist, sind Koppelverluste gering verglichen mit optischen Verbindern, in denen das sich ausbreitende Licht nicht parallel gerichtetes Licht ist, wenn sich der Abstand zwischen den Verbinderteilstücken in Richtung einer optischen Achse verändert. Das heißt, der Vorteil liegt darin, dass der optische Verbinder robust gegenüber Positionsverschiebungen in Richtung der optischen Achse ist.
-
JP 2007-41222A ist ein Beispiel für den Stand der Technik.
-
ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
-
Obwohl optische Verbinder, in denen das sich im Freiraum ausbreitende Licht parallel gerichtetes Licht ist, robust gegenüber Positionsverschiebungen in Richtung der optischen Achse sind, gibt es die Problematik, dass solche optischen Verbinder nicht robust gegenüber "Winkelverschiebungen" sind, bei denen ein Verbinderteilstück bezüglich des anderen Verbinderteilstücks geneigt ist, oder "Achsenverschiebungen", bei denen die optische Achse eines Verbinderteilstücks gegenüber der optische Achse des anderen Verbinderteilstücks verschoben ist.
-
Der vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, einen optischen Verbinder bereitzustellen, bei dem das sich zwischen zwei Verbinderteilstücken ausbreitende Licht parallel gerichtetes Licht ist, und der imstande ist, Koppelverluste aufgrund von Winkelverschiebung oder Achsenverschiebungen zu reduzieren.
-
Um die vorhergehenden Probleme zu lösen, beinhaltet der optische Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung ein erstes Verbinderteilstück mit einem Kollimationslinsenabschnitt, der von einem Lichtabstrahlelement abgegebenes Licht in paralleles Licht richtet, und mit einem ersten Passstück, und ein zweites Verbinderteilstück mit einem Sammellinsenabschnitt, der das vom ersten Verbinderteilstück parallel abgegebene Licht zu einem Lichteinfallselement hin bündelt, und mit einem zweiten Passstück, das in bzw. an das erste Passstück gepasst werden kann, wobei eine innere umlaufende Oberfläche von einem Passstück ausgewählt aus dem ersten Passstück und dem zweiten Passstück eine kegelförmige Oberfläche hat, die sich zu seiner Stirnseite hin weitet, und eine äußere umlaufende Oberfläche des anderen Passstücks, das mit der inneren umlaufenden Oberfläche des einen Passstücks in Kontakt kommt, eine kegelförmige Oberfläche hat, die sich zu seiner Stirnseite hin verengt.
-
Bei dem optischen Verbinder gemäß der vorliegenden Erfindung sind die innere umlaufende Oberfläche des einen Passstücks (weiblich) und die äußere umlaufende Oberfläche des anderen Passstücks (männlich), das damit in Kontakt kommt, verjüngt. Deshalb ist es unwahrscheinlich, dass sich zwischen der inneren umlaufenden Oberfläche des einen Passstücks und der äußeren umlaufenden Oberfläche des anderen Passstücks eine Lücke bildet, wenn beide Verbinderteilstücke aufeinander abgestimmt sind. Das heißt, es ist möglich, Koppelverluste aufgrund von Winkelverschiebungen oder Achsenverschiebungen zu reduzieren. Da der optische Verbinder zudem einen Aufbau aufweist, bei dem die kegelförmigen Oberflächen miteinander in Kontakt kommen und relativ zueinander positioniert sind, sind Positionsverschiebungen in Richtung einer optischen Achse (Abweichungen im Abstand zwischen den Verbinderteilstücken in Richtung der optischen Achse) wahrscheinlich. Da jedoch vom ersten Verbinderteilstück abgegebenes Licht parallel gerichtetes Licht ist, werden Koppelverluste aufgrund der Positionsverschiebungen in Richtung der optischen Achse nicht erhöht.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
-
1 ist eine schematische Querschnittsdarstellung (Schraffur wurde ausgespart) eines optischen Verbinders gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
-
AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
-
Ein optischer Verbinder 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden mit Bezug auf die einzige Figur im Detail beschrieben. Der optische Verbinder 1 gemäß dieser Ausführungsform weist ein erstes Verbinderteilstück 11 (erste Verbinder-Komponente) und ein zweites Verbinderteilstück 12 (zweite Verbinder-Komponente) auf.
-
Das erste Verbinderteilstück 11 ist ein Verbinderteilstück, in das ein Lichtabstrahlelement integriert ist, und es ist ein Bauteil, in dem zumindest ein Teil davon, der als ein Pfad für vom Lichtabstrahlelement abgegebenes Licht dient, aus lichtdurchlässigem Material besteht. Im ersten Verbinderteilstück 11 dieser Ausführungsform sind ein als Lichtabstrahlelement dienendes Licht abstrahlendes bzw. emittierendes Element 91 (fotoelektrisch umwandelndes Element) und eine Leiterplatte 911, auf dem das Element 91 befestigt ist, in eine einzige Komponente integriert. Ein rohrförmiges Stück 111 ist am Fußende des ersten Verbinderteilstücks 11 ausgebildet. Das Ende dieses rohrförmigen Stücks 111 ist mit der Leiterplatte 911 verbunden. Das heißt, es kann auch gesagt werden, dass das erste Verbinderteilstück 11 über die Leiterplatte 911 mit dem Licht abstrahlenden Element 91 einstückig ausgebildet ist. Es ist festzuhalten, dass das Verfahren zum Verbinden des ersten Verbinderteilstücks 11 und der Leiterplatte 911 nicht auf ein bestimmtes Verfahren beschränkt ist. Beispiele bevorzugter Verfahren umfassen ein Verfahren zum Verbinden des ersten Verbinderteilstücks 11 und der Leiterplatte 911 durch Fertigung des Endstücks des rohrförmigen Stücks 111 aus Metall und Verlöten dieses Metallstücks mit der Leiterplatte 911. Das auf der Leiterplatte 911 befestigte Licht abstrahlende Element 91 befindet sich innerhalb der "Röhre". Das Licht abstrahlende Element 91 wandelt von einem auf der Leiterplatte 911 ausgebildeten Schaltkreis gesendete elektrische Signale in optische Signale, und strahlt dann Licht von seinem Licht abstrahlenden Bereich ab.
-
Ein Kollimationslinsenabschnitt 112, der das abgegebene Licht vom Licht abstrahlenden Element 91 parallel richtet, ist im ersten Verbinderteilstück 11 ausgebildet. Die optische Achse dieses Kollimationslinsenabschnitts 112 stimmt mit der optischen Achse des oben beschriebenen Licht abstrahlenden Elements 91 (also der durch die Mitte des Lichts abstrahlenden Stücks verlaufende Achse) überein. Dieser Kollimationslinsenabschnitt 112 richtet vom Licht abstrahlenden Element 91 divergent abgegebenes Licht parallel. Mit anderen Worten, die Form das Kollimationslinsenabschnitts 112 und der Abstand (wie etwa die Länge des rohrförmigen Stücks 111) zwischen dem Kollimationslinsenabschnitt 112 und dem Licht abstrahlenden Element 91 in Richtung der optischen Achse werden geeignet festgelegt, so dass das vom Licht abstrahlenden Element 91 abgegebene Licht zu parallelem Licht wird.
-
Das durch den Kollimationslinsenabschnitt 112 parallel gerichtete Licht durchläuft das aus lichtdurchlässigem Material gebildete erste Verbinderteilstück 11 und wird von einer Licht abstrahlenden Oberfläche 113 abgestrahlt, die senkrecht zur optischen Achse steht.
-
Ein erstes Passstück 114 ist zur Stirnseite der Licht abstrahlenden Oberfläche 113 hin im ersten Verbinderteilstück 11 ausgebildet. Das erste Passstück 114 ist in einer im Wesentlichen röhrenförmigen Form so ausgestaltet, dass es die abstrahlende Oberfläche umgibt. Die innere umlaufende Oberfläche dieses ersten Passstücks 114 besitzt eine kegelförmige Oberfläche 114t (Winkel θ1) die sich allmählich zur Stirnseite hin weitet.
-
Ein zweites Verbinderteilstück 12 ist ein Verbinderteilstück, in das ein Lichteinfallselement integriert ist, und bei dem zumindest ein Teil davon, der als ein Pfad für Licht dient, das auf dem Lichteinfallselement einfällt, aus einem lichtdurchlässigen Material ausgebildet ist. Ein Faserbefestigungsschacht 121, der von der Oberfläche auf der rückwärtigen Seite zur Stirnseite hin ausgespart ist, ist im zweiten Verbinderteilstück 12 ausgebildet. Eine Glasfaser 92 (mit einem Faserkern 921 und einem Fasermantel 922), die als Lichteinfallselement dient, wird in diesem Faserbefestigungsschacht 121 mittels eines Klebstoffes oder dergleichen befestigt.
-
Ein Sammellinsenabschnitt 122, der das von der Licht abstrahlenden Oberfläche 113 des oben beschriebenen ersten Verbinderteilstücks 11 parallel abgegebene Licht bündelt, ist an der Stirnseite des zweiten Verbinderteilstücks 12 ausgebildet. Genauer gesagt bündelt der Sammellinsenabschnitt 122 das parallele Licht, das den Sammellinsenabschnitt 122 erreicht, zum Faserkern 921 der Glasfaser 92 hin. Das heißt, die Form des Sammellinsenabschnitts 122 und der Abstand zwischen dem Sammellinsenabschnitt 122 und der Stirnseite des Faserkerns 921 der Glasfaser 92 (untere Oberfläche des Faserbefestigungsschachts 121) in Richtung der optischen Achse werden geeignet festgelegt, so dass das gesamte parallele Licht, das auf dem Sammellinsenabschnitt 122 einfällt, in den Faserkern 921 der Glasfaser 92 eindringt.
-
Die äußere umlaufende Oberfläche des zweiten Verbinderteilstücks 12 ist ein zweites Passstück 123, das in das erste Passstück 114 im oben beschriebenen ersten Verbinderteilstück 11 gepasst werden kann. In dieser Ausführungsform hat die äußere umlaufende Oberfläche des zweiten Passstücks 123 eine kegelförmige Oberfläche 123t (Winkel θ2), die zur Stirnseite hin allmählich kegelförmig zuläuft.
-
Der Winkel θ1 der kegelförmigen Oberfläche 114t des ersten Passstücks 114 im ersten Verbinderteilstück 11 ist identisch mit dem Winkel θ2 der kegelförmigen Oberfläche 123t des zweiten Passstücks 123 im zweiten Verbinderteilstück 12. Wenn das zweite Passstück 123 des zweiten Verbinderteilstücks 12 in das erste Passstück 114 des ersten Verbinderteilstücks 11 eingesetzt und in sein Inneres geschoben wird, kommen deshalb beide kegelförmigen Oberflächen in Kontakt und beide Verbinderteilstücke werden relativ zueinander positioniert. Dadurch werden das als Lichtabstrahlelement dienende Licht abstrahlende Element 91 und die als Lichteinfallselement dienende Glasfaser 92 optisch miteinander verbunden. Wenn beide Verbinderteilstücke positioniert werden, werden ihre Positionen so festgelegt, dass der Sammellinsenabschnitt 122 im zweiten Verbinderteilstück 12 nicht mit der Licht abstrahlenden Oberfläche 113 im ersten Verbinderteilstück 11 in Kontakt kommt.
-
Mit dem optischen Verbinder 1 gemäß dieser Ausführungsform in der oben beschriebenen Auslegung wird folgender operativer Effekt erzielt.
-
Da der optische Verbinder 1 gemäß dieser Ausführungsform eine Auslegung besitzt, in der die kegelförmige Oberfläche 114t des Passstücks 114 im ersten Verbinderteilstück 11 und die kegelförmige Oberfläche 123t des zweiten Verbinderteilstücks 12 in Kontakt kommen und relativ zueinander positioniert werden, sind Winkelverschiebungen und Achsenverschiebungen unwahrscheinlich. Das heißt, es ist möglich, Koppelverluste aufgrund von Winkelverschiebungen und Achsenverschiebungen zu verringern.
-
In so einem Aufbau, in dem kegelförmige Oberflächen miteinander in Kontakt kommen und relativ zueinander positioniert werden, sind Winkelverschiebungen und Achsenverschiebungen zwar unwahrscheinlich, aber Positionsverschiebungen in Richtung einer optischen Achse (Abweichungen im Abstand zwischen den Verbinderteilstücken in Richtung der optischen Achse) sind wahrscheinlich. Jedoch ist das im optischen Verbinder 1 gemäß dieser Ausführungsform von der Licht abstrahlenden Oberfläche 113 im ersten Verbinderteilstück 11 zum zweiten Verbinderteilstück 12 hin abgegebene Licht paralleles Licht, und deshalb sind Koppelverluste nicht erhöht aufgrund von Positionsverschiebungen in Richtung der optischen Achse.
-
Da der innere Durchmesser der Stirnseite des ersten Passstücks 114 größer ist als der äußere Durchmesser der Stirnseite des zweiten Passstücks 123, können zudem beide Verbinderteilstücke einfach ineinander gepasst werden.
-
Obwohl die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Detail beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsform beschränkt, und verschiedene Abänderungen können gemacht werden, ohne vom Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
-
Wenngleich festgestellt wurde, dass im optischen Verbinder 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform die innere umlaufende Oberfläche des ersten Passstücks 114 die kegelförmige Oberfläche 114t ist, die sich allmählich zur Stirnseite hin weitet und die äußere umlaufende Oberfläche des zweiten Passstücks 123 eine kegelförmige Oberfläche 123t ist, die sich allmählich zur Stirnseite hin verjüngt, kann auch ein umgekehrter Aufbau gewählt werden.
-
Obwohl festgestellt wurde, dass der optische Verbinder 1 gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform das als Lichtabstrahlelement dienende Licht abstrahlende Element 91 und die als Lichteinfallselement dienende Glasfaser 92 optisch verbindet, sind das Lichteinfallselement und das Lichtabstrahlelement lediglich Beispiele. Zum Beispiel kann die technische Idee der vorliegenden Erfindung auch auf einen optischen Verbinder angewandt werden, bei dem sowohl das Lichtabstrahlelement als auch das Lichteinfallselement Glasfasern sind (optischer Verbinder, der Glasfasern optisch verbindet) oder ein optischer Verbinder, bei dem das Lichtabstrahlelement eine Glasfaser ist und das Lichteinfallselement ein Lichtempfangselement, das optische Signal in elektrische Signale umsetzt (optischer Verbinder, der eine Glasfaser und ein Lichtempfangselement optisch verbindet).
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Optischer Verbinder
- 11
- Erstes Verbinderteilstück
- 112
- Kollimationslinsenabschnitt
- 114
- Erstes Passstück
- 114t
- Kegelförmige Oberfläche
- 12
- Zweites Verbinderteilstück
- 122
- Sammellinsenabschnitt
- 123
- Zweites Passstück
- 123t
- Kegelförmige Oberfläche
- 91
- Licht abstrahlendes Element
- 92
- Glasfaser
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- JP 2007-41222 A [0002, 0002, 0003]
