DE60116185T2

DE60116185T2 - Faseroptische Systeme

Info

Publication number: DE60116185T2
Application number: DE60116185T
Authority: DE
Inventors: Schelto Van Doorn
Original assignee: Infineon Technologies North America Corp
Current assignee: Infineon Technologies North America Corp
Priority date: 2000-06-05
Filing date: 2001-06-05
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2021-06-06
Also published as: JP2002048953A; US6748153B2; US6580865B1; US20030210869A1; DE60116185D1; EP1162485B1; EP1162485A3; EP1162485A2

Description

ERFINDUNGSGEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft faseroptische Verbinder und faseroptische Systeme.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Faseroptische Verbinder koppeln optische Kommunikationskanäle (z.B. optische Fasern) an eine oder mehrere optische Einrichtungen (z.B. elektrooptische und optoelektrische Einrichtungen). Die optischen Kommunikationskanäle können durch ein Bündel von Glas- oder Kunststoffasern (ein „faseroptisches Kabel") definiert werden, die jeweils in der Lage sind, Daten unabhängig von den anderen Fasern zu übertragen. Relativ zu traditionellen Metallverbindungen weisen optische Fasern eine viel größere Bandbreite auf, sind weniger anfällig gegenüber Störungen und sie sind viel dünner und leichter. Aufgrund dieser vorteilhaften physikalischen und Datenübertragungseigenschaften sind Anstrengungen unternommen worden, die Faseroptik in das Design von Computersystemen zu integrieren. Beispielsweise bei einem lokalen Netz kann Faseroptik dazu verwendet werden, mehrere lokale Computer miteinander und mit einem zentralisierten Gerät wie etwa Servern und Druckern zu verbinden. Bei dieser Anordnung weist jeder lokale Computer einen optischen Sendeempfänger zum Senden und Empfangen optischer Informationen auf. Der optische Sendeempfänger kann auf einer Leiterplatine montiert sein, die eine oder mehrere integrierte Schaltungen trägt. In der Regel enthält jeder Computer mehrere Leiterplatten, die in die Steckfassungen einer gemeinsamen Verdrahtungsplatine gesteckt werden. Die Verdrahtungsplatine kann aktiv sein (das heißt, sie enthält Logikschaltungen zum Ausführen von Rechen funktionen), oder sie kann passiv sein (das heißt, sie enthält keine Logikschaltungen). Ein faseroptisches Kabel eines externen Netzes kann mit dem optischen Sendeempfänger durch einen faseroptischen Verbinder verbunden sein, der an die Verdrahtungsplatine gekoppelt ist.
Es sind weitere faseroptische Anwendungen vorgeschlagen worden. Beispielsweise sind Verdrahtungsplatinen so ausgelegt worden, daß sie die Platinen eines Computersystems miteinander verbinden und dadurch eine optische Kommunikation zwischen den Platinen ermöglichen (siehe z.B. US-Patente Nr. 4,913,508, 5,134,679 und 5,793,919). Diese Verdrahtungsplatinen werden oftmals als „optische Verdrahtungsplatinen" bezeichnet. Eine optische Verdrahtungsplatine enthält in der Regel eine oder mehrere faseroptische Kabel, die die an den Rändern der Leiterplatten montierten Verbinder koppeln.
Aus der japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung JP-A-10-239 535 ist eine optische Verdrahtungskomponente und eine Methode zu deren Herstellung zum Verbinden zwischen den optischen E/A-Sektionen von zwei oder mehr auf einer Leiterplatte angeordneten optischen Komponenten bekannt. Die optische Verdrahtungskomponente umfaßt mehrere optische Fasern, die über einen Binder verbunden sind. Gemäß JP-A-10-239 535 kann eine elastische optische Verdrahtungskomponente realisiert werden.
Aus der internationalen Patentanmeldungsveröffentlichung WO-A-98/40774 ist ein faseroptischer Verbinder zum Verbinden von optischen Fasern bekannt. Der faseroptische Verbinder enthält Mittel zum Induzieren von Doppelbiegungen der optischen Fasern, um die Kontaktkraft von Verbindungen zwischen in Nuten angeordneten optischen Fasern zu erhöhen.
KURZE DARSTELLUNG
Faseroptische Systeme gemäß der Erfindung sind in den Ansprüchen 1 und 5 definiert. Die Erfindung weist ein faseroptisches System auf, das eine direkte optische Kommunikation Platine-zu-Platine ermöglicht, die keine Datenübertragung durch die Verdrahtungsplatine erfordert. Gemäß dem vorliegenden erfindungsgemäßen faseroptischen System ist ein Positionierer so konfiguriert, daß er gegenüberliegende Enden von zwei oder mehr optischen Fasern jeweils in Richtung auf gegenüberliegende optische Einrichtungen drückt, die an zugewandte Seiten von an eine gemeinsame Verdrahtungsplatine gekoppelten benachbarten Leiterplatten gekoppelt sind.
Ausführungsformen können eine oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten.
Der Positionierer kann so konfiguriert sein, daß er die optischen Fasern entlang eines gekrümmten Wegs zwischen den gegenüberliegenden optischen Einrichtungen stützt. Die Enden der optischen Fasern erstrecken sich bevorzugt über jeweilige Enden des Positionierers hinaus. Der Positionierer ist bevorzugt so konfiguriert, daß er die optischen Fasern in einem beabstandeten, im wesentlichen parallelen planaren Array hält. Der Positionierer kann so konfiguriert sein, daß er Endabschnitte der optischen Fasern in Richtungen ausrichtet, die unter schrägen Winkeln relativ zu den jeweiligen Eingriffsoberflächen der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen orientiert sind.
Bei einer Ausführungsform enthält der Positionierer eine flexible und elastische Trägerstruktur, die entlang einer wesentlichen Länge der optischen Fasern verläuft. Die Trägerstruktur enthält bevorzugt eine flexible und elastische Bandmatrix.
Bei einer Ausführungsform enthält die Bandmatrix ein längliches elastisches Glied, das die Elastizität der Bandmatrix erhöht, und der Positionierer und die optischen Fasern bilden ein unitäres längliches faseroptisches Band mit einer planaren Oberfläche, die von zwei Enden und zwei Seiten begrenzt wird. Die Enden der optischen Fasern erstrecken sich bevorzugt über jeweiligen Enden des faseroptischen Bands hinaus. Das faseroptische Band kann sich bevorzugt in einer Ebene orthogonal zu der planaren Oberfläche biegen, wenn zwischen den Enden des faseroptischen Bands eine Druckkraft aufgebracht wird. Das faseroptische Band kann elastisch gebogen werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform sind die optischen Fasern in einem faseroptischen Mehrfaserkabel enthalten, und der Positionierer ist so konfiguriert, daß er das faseroptische Mehrfaserkabel lösbar aufnimmt. Der Positionierer weist erste und zweite Trägerarme auf, die so konfiguriert sind, daß sie die optischen Fasern in eine Ausrichtung auf die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen führt. Jeder Trägerarm enthält zwei oder mehr Trägerfinger. Der Positionierer ist bevorzugt schwenkbar an jede der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen gekoppelt.
Der Positionierer kann gekennzeichnet sein durch eine Eingriffskonfiguration, in der die optischen Fasern optisch an die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen gekoppelt sind, und eine Nichteingriffkonfiguration, in der die optischen Fasern optisch von den gegenüberliegenden optischen Einrichtungen entkoppelt sind. Der Positionierer kann einen Vorspannmechanismus enthalten, der so konfiguriert ist, daß er den Positionierer zwischen der Eingriffskonfiguration und der Nichteingriffskonfiguration umschaltet, wenn eine zentralisierte Druckkraft aufgebracht wird. Der Vorspannmechanismus enthält bevorzugt eine Feder, die zwischen dem Positionierer und einer der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen gekoppelt ist.
Folgende zählen zu den Vorteilen der Erfindung. Die Erfindung stellt ein faseroptisches System bereit, das eine direkte optische Kommunikation Platine-zu-Platine ermöglicht, und zwar ohne die Komplexität und möglichen Kommunikationsverzögerungen, die erforderlich wären, wenn Datenübertragungen durch die Verdrahtungsplatine erfolgen müßten. Außerdem kann jedes erfindungsgemäße faseroptische System schnell und leicht installiert und entfernt werden. Zudem kann die Erfindung ohne weiteres in existierende Computersysteme nachgerüstet werden.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden. Beschreibung einschließlich den Zeichnungen und den Ansprüchen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Seitenansicht eines Computersystems, das eine Verdrahtungsplatine und vier Leiterplatten enthält, die durch jeweilige faseroptische Systeme gekoppelt sind.
2A ist eine schematische Draufsicht auf ein optisches Fasersystem mit einem integralen Positionierer in einer Nichteingriffskonfiguration.
2B ist eine schematische Vorderansicht des faseroptischen Systems von 2A im Querschnitt.
2C ist eine schematische Seitenansicht des faseroptischen Systems von 2A, wobei sich der Positionierer in einer Eingriffskonfiguration befindet.
3A ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht von zwei Leiterplatten, eines faseroptischen Systems und eines faseroptischen Positionierers in einer Nichteingriffskonfiguration.
3B und 3C sind eine schematische Draufsicht bzw. eine vergrößerte schematische Seitenansicht des ausgekoppelten Positionierers von 3A.
3D ist eine vergrößerte schematische Seitenansicht der beiden durch das faseroptische System von 3A gekoppelten Leiterplatten, wobei sich der Positionierer in einer Eingriffskonfiguration befindet.
3E und 3F sind eine schematische Draufsicht bzw. eine vergrößerte schematische Seitenansicht des gekoppelten Positionierers von 3D.
4A ist eine schematische Seitenansicht einer optischen Einrichtung, nicht gemäß der Erfindung, im Querschnitt, die mehrere Nuten aufweist, die die Fasern einer faseroptischen Mehrfaserkabels aufnehmen.
4B ist eine schematische Vorderansicht der die Fasern des faseroptischen Mehrfaserkabeln aufnehmenden optischen Einrichtung von 4A im Querschnitt.
5A ist eine schematische Seitenansicht im Querschnitt eines eingezogenen faseroptischen Steckers, der in einer Steckfassung einer optischen Einrichtung positioniert ist, die nicht gemäß der Erfindung ist.
5B ist eine schematische Seitenansicht des faseroptischen Steckers von 5A in einer ausgefahrenen Konfiguration im Querschnitt.
5C ist eine Vorderansicht des ausgefahrenen faseroptischen Steckers von 5B in der Steckfassung positioniert, im Querschnitt.
5D ist eine schematische Vorderansicht der optischen Einrichtung von 5B, die die optischen Fasern von dem ausgefahrenen faseroptischen Stecker empfängt, im Querschnitt.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Unter Bezugnahme auf 1 enthält ein Computersystem 10 eine Verdrahtungsplatine 12, auf die Leiterplatten 14, 16, 18 und 20 gesteckt sind. Faseroptische Systeme 22, 24 und 26 koppeln die Leiterplatten 14–20 optisch. Jede der Leiterplatten 14–20 trägt eine oder mehrere integrierte Schaltungen und mindestens eine Einrichtung 28, 30, 32, 34, 36, 38 (z.B. einen faseroptischen Sendeempfänger) zum Senden und Empfangen von optischen Datensignale über faseroptische Systeme 22–26. Jedes der faseroptischen Systeme 22–26 enthält einen faseroptischen Positionierer, der so konfiguriert ist, daß er gegenüberliegende Enden eines faseroptischen Mehrfaserkabels jeweils in Richtung auf ein Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen drückt, die an zugewandten Seiten eines Paars benachbarter Leiterplatten montiert sind. Durch diese Anordnung ermöglichen die faseroptischen Systeme 22–26 eine direkte optische Kommunikation Platine-zu-Platine, ohne daß eine Datenübertragung durch die Verdrahtungsplatine 12 erforderlich wäre.
Die Komponenten (z.B. die integrierten Schaltungen und die optischen Einrichtungen), die auf den Leiterplatten getragen werden, können in BGA-Bausteinen (BGA – ball grid array) untergebracht sein, die Chipträger mit Bodenflächen enthalten, die mehrere Lötkugeln (oder Bumps) tragen, die mit Kontakten auf den Oberflächen der Leiterplatten verbinden. Die BGA-Bausteine können eine umgossene Halterung mit darauf angeordneten Pads oder ein keramisches Substratmaterial enthalten, das die Leiterplattenkomponenten aufnimmt. Bei alternativen Ausführungsformen können die Leiterplattenkomponenten unter Verwendung von Oberflächenmontagetechnik (SMT) oder einer anderen Montagetechnik (z.B. Bohrungslöten oder Stift-Durchgangsloch-Technologie) an den Leiterplatten montiert werden. Bei anderen Ausführungsformen können die integrierten Schaltungen und optischen Einrichtungen 28–38 anstatt auf zweiseitigen Leiterplatten 14–20 auf einseitigen Leiterplatten montiert werden.
Unter Bezugnahme auf 2A–2C ist bei einem faseroptischen System 39 ein Positionierer 40 eine flexible und elastische Bandmatrix, die beispielsweise aus einem UV-härtbaren Acrylatmaterial oder einem anderen thermoplastischen Material (z.B. Polyvinylchlorid) ausgebildet sein kann. Der Positionierer 40 umgibt und hält zwei oder mehr optische Fasern 42 in einem beabstandeten, im wesentlichen parallelen planaren Array. Die optischen Fasern 42 können mit einem Abstand von etwa 100 μm bis etwa 1.000 μm beabstandet sein. Wie in 2B gezeigt, enthält jede optische Faser 42 einen Kern 44 und eine Ummantelung 46. Die Enden der optischen Fasern 42 erstrecken sich über den Positionierer 40 hinaus, so daß sie an ein gegenüberliegendes Paar optischer Einrichtungen gekoppelt werden können. Bei einer Ausführungsform erstrecken sich die optischen Fasern 42 um eine Strecke von etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm über die Enden des Positionierers 40 hinaus. Die Faserendflächen können flach oder abgewinkelt sein; wenn sie jedoch abgewinkelt sind, sollten die optischen Fasern 42 auf eine Weise orientiert sein, die zu der Orientierung der Eingangsfasern des Positionierers 40 komplementär ist. Bei dieser Ausführungsform bilden der Positionierer 40 und die optischen Fasern 42 ein unitäres faseroptisches Bandkabel mit 16 optischen Kommunikationskanälen. Andere Ausführungsformen können eine andere Anzahl optischer Fasern (z.B. 2, 4, 16, 32, 64 oder 128 optische Fasern) enthalten.
Unter Bezugnahme auf 2C ist der Positionierer 40 ausreichend flexibel, so daß er elastisch in eine gekrümmte Form gebogen werden kann, die ermöglicht, daß die Enden von optischen Fasern 42 ein Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen in Eingriff nehmen. Gleichzeitig ist die Bandmatrix ausreichend elastisch, daß sie eine nach außen gerichtete Rückstellkraft erzeugt, die das faseroptische System 39 im allgemeinen in seine ursprüngliche planare Form (2A) zurückführt. Diese Rückstellkraft bewirkt, daß der Positionierer 40 die Enden der optischen Fasern 42 an die optischen Eingänge der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen klemmt. Zusätzliche Materialien sind in die Bandmatrix eingebaut, um ihre Elastizität zu erhöhen. Beispielsweise können ein oder mehrere aus beispielsweise Metall oder Kunststoff ausgebildete elastische Drähte 48 entlang der Länge der Bandmatrix eingebettet sein, um die vom Positionierer 40 erzeugte Rückstellkraft zu vergrößern.
Im Betrieb kann ein Techniker zwischen den Enden des Positionierers 40 eine Druckkraft aufwenden, um zu bewirken, daß er sich in die in 2C gezeigte U-förmige Kurve biegt. Wegen der länglichen planaren Form der Bandmatrix biegt sich der Positionierer 40 bevorzugt in einer Ebene, die parallel zu den optischen Fasern 42 und orthogonal zu der planaren Oberfläche der Bandmatrix verläuft. Nachdem die Enden der Bandmatrix ausreichend nahe zueinander gebogen worden sind, kann der Techniker das faseroptische System 39 zwischen ein Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen einführen und danach die aufgebrachte Druckkraft reduzieren, bis das faseroptische System 39 die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen in Eingriff nimmt. Wie in 1 gezeigt, kann das U-förmige faseroptische System 39 zwischen das Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen so eingeführt werden, daß es sich zwischen dem entsprechenden Paar benachbarter Leiterplatten (z.B. faseroptische Systeme 22 und 26) oder außerhalb des Gebiets zwischen den Leiterplatten (z.B. faseroptische System 24) erstreckt.
Unter Bezugnahme auf die 3A–3F ist bei einem anderen faseroptischen System 50 ein Positionierer 52 so konfiguriert, daß er ein faseroptisches Mehrfaserbandkabel 56 (3A) lösbar aufnimmt und es derart beeinflusst, dass es in ein Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen 58 und 60 einrastet (3D). Die Fasern des Bandkabels 56 verlaufen durch die umgebende Trägermatrix, so daß sie an optische Einrichtungen 58, 60 gekoppelt werden können. Die optischen Fasern können sich um eine Strecke von etwa 0,5 cm bis etwa 3 cm über die Trägermatrix hinauserstrecken.
Der Positionierer 52 enthält ein Paar freitragender Trägerarme 62, 64, die an mehrere distale Trägerfinger 66, 68 gekoppelt sind. Die Trägerfinger 66, 68 sind ineinander verschachtelt, wenn sich der Positionierer 52 in der Eingriffskonfiguration befindet (3E und 3F), und sie befinden sich fast Ende-an-Ende, wenn sich der Positionierer 52 in der Nichteingriffskonfiguration befindet (3B und 3C). Die Trägerfinger 66, 68 enthalten nicht gezeigte Schienen zum Führen des faseroptischen Mehrfaserkabels 56 in eine geeignete Ausrichtung auf optische Einrichtungen 58, 60. Der Positionierer 52 ist schwenkbar an Trägerstrukturen 70, 72 montiert, die an optische Einrichtungen 58, 60 gekoppelt sind. Doppelpositionskolben 74, 76 sind an optische Einrichtungen 58, 60 montiert und können betätigt werden, um den Positionierer 52 bei Aufbringen einer Druckkraft 78 auf einen zentralen Abschnitt des Positionierers 52 zwischen der Eingriffskonfiguration und der Nichteingriffskonfiguration umzuschalten. Die Kolben 74, 76 enthalten Federn 80, 82, die jeweils zwischen den zylindrischen Gehäusen 84, 86 und Kappen 88, 90 gekoppelt sind. Jeder Kolben 74, 76 arbeitet beispielsweise wie ein herkömmlicher Kugelschreiber und enthält einen Verriegelungsmechanismus, der bewirkt, daß die Kappen 88, 90 innere Oberflächen der Gehäuse 84, 86 bei jedem zweiten Mal in Eingriff nehmen, wenn eine ausreichende Druckkraft 78 ausgeübt wird.
Bei Betrieb kann ein Techniker den Positionierer 52 in die Nichteingriffskonfiguration versetzen und das faseroptische Mehrfaserbandkabel 56 auf den Positionierer 52 laden (3A). Zu diesem Zeitpunkt sind die Kappen 88, 90 verriegelt, die Federn 80, 82 sind innerhalb der Gehäuse 84, 86 zusammengedrückt, und die Trägerarme 62, 64 sind in der Nichteingriffskonfiguration verriegelt. Nachdem das Bandkabel ordnungsgemäß auf dem Positionierer 52 sitzt, kann der Techniker auf einen zentralisierten Abschnitt des Positionierers eine einfache Druckkraft 78 ausüben, um das Bandkabel mit optischen Einrichtungen 58, 60 zu verbinden. Als Reaktion auf die Druckkraft entriegeln die Kappen 88, 90, und die Rückstellkräfte der Federn 80, 82 spannen die Trägerarme 62, 64 in die Eingriffskonfiguration vor.
Bei jeder der oben beschriebenen Ausführungsformen sind die faseroptischen Positionierer so konfiguriert, daß sie gegenüberliegende Enden eines faseroptischen Mehrfaserkabels jeweils in Richtung auf ein Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen drücken. Wie unten ausführlich erläutert sind die faseroptischen Positionierer auch so konfiguriert, daß sie ein faseroptisches Mehrfaserkabel in eine geeignete Ausrichtung auf das Paar gegenüberliegender optischer Einrichtungen führen.
Unter Bezugnahme auf 4A und 4B enthält eine optische Einrichtung 100 eine fasertragende Oberfläche 102 mit mehreren faseraufnehmenden Nuten 104 und einen optischen Eingang 106, der aus einem Faserleiter 108 und mehreren optischen Eingangsfasern 110 ausgebildet ist. Der Faserleiter 108 und die fasertragende Oberfläche 102 können in der umgossenen Halterung mit darauf angeordneten Pads (oder dem keramischen Substratmaterial) ausgebildet sein, der die optische Einrichtung 100 aufnimmt. Der Faserleiter 108 weist mehrere Bohrungen 112 auf, die die Eingangsfasern 110 festhalten und sie auf Nuten 104 ausrichten. Die Eingangsfasern 110 können beispielsweise über einen Kleber in Bohrungen 112 befestigt werden. Eingangsfasern 110 sind im wesentlichen gerade, oder die Eingangsfasern 110 können unter einem schrägen Winkel relativ zu der fasertragenden Oberfläche orientiert sein, und infolge dessen würden sich die Eingangsfasern 110 in den Regionen, wo sie eine fasertragende Oberfläche 102 berühren, elastisch biegen oder krümmen. In der Eingriffskonfiguration richtet einer der oben beschriebenen Positionierer die koppelnden Fasern 114 des faseroptischen Mehrfaserkabels 116 in Nuten 104 unter einem schrägen Winkel relativ zu der fasertragenden Oberfläche 102 aus und führt sie (4A). Koppelnde Fasern 114 biegen oder krümmen sich elastisch in den Regionen, wo sie die fasertragende Oberfläche 102 berühren. In der Eingriffskonfiguration stoßen die distalen Enden der koppelnden Fasern 114 an die distalen Enden der Eingangsfasern 110 an, um das faseroptische Mehrfaserkabel 116 optisch an die optische Einrichtung 100 zu koppeln. Durch diese Anordnung können geringfügige Unterschiede bei den Längen der koppelnden Fasern 114 durch Änderungen der Orte berücksichtigt werden, an denen die Eingangsfasern 110 sich an der fasertragenden Oberfläche 102 biegen. Bei einer alternativen Ausführungsform können die koppelnden Fasern 114 direkt an eine in der Bohrung 112 positionierte aktive optische Einrichtung anstoßen.
Bei dieser Ausführungsform sind Nuten 104 durch Paare von benachbarten Seitenwänden 118 definiert, die sich von der Oberfläche 102 erstreckend hinsichtlich der Breite verjüngen. Um einen faseroptischen Abstand von etwa 250 μm zu berücksichtigen, können die Seitenwände 118 eine Basisbreite von etwa 125 μm und eine Nutweite an der Oberfläche 102 von etwa 125 μm aufweisen.
Unter Bezugnahme auf 5A–5D enthält der Endabschnitt eines faseroptischen Mehrfaserkabels 120 einen faserausrichtenden Stecker 122, und die umgossene Halterung mit darauf angeordneten Pads (oder das keramische Substratmaterial), indem eine optische Einrichtung 124 eingebaut ist, enthält eine entsprechende Buchse 126. Die Buchse 126 ist so konfiguriert, daß sie den Stecker 122 aufnimmt und die koppelnden Fasern 128 des faseroptischen Kabels 120 in optischen Kontakt mit den Eingangsfasern 130 der optischen Einrichtung 124 führt.
Der Stecker 122 enthält einen Steckerkörper 132, eine Steckerkappe 134, die innerhalb des Steckerkörpers 132 gleiten kann, und eine Feder 136, die zwischen den Steckerkörper 132 und die Steckerkappe 134 gekoppelt ist. Der Steckerkörper 132 enthält eine Bohrung 138, durch die das faseroptische Kabel 120 verläuft. Das faseroptische Kabel 120 kann beispielsweise über einen Kleber in der Bohrung 138 befestigt sein. Die distalen Abschnitte der koppelnden Fasern 128 erstrecken sich über das distale Ende des Steckerkörpers 132 hinaus und in einen durch die Steckerkappe 134 definierten Hohlraum 139 hinein. Der Stecker 122 ist durch eine eingezogene Konfiguration gekennzeichnet, in der die distalen Abschnitte der koppelnden Fasern 128 in einer Steckerkappe 134 enthalten sind (5A) und durch eine ausgefahrene Konfiguration, in der sich die distalen Abschnitte der koppelnden Fasern 128 über die Steckerkappe 134 hinauserstrecken (5B). Der Steckerkörper 132 enthält einen Riegel 140, der an einem Vorsprung 142 der Steckerkappe 134 einrastet, um den Stecker 122 in der ausgefahrenen Konfiguration zu verriegeln; der Riegel 140 kann niedergedrückt werden, um die Steckerkappe 134 von dem Steckerkörper 132 freizugeben, wodurch die Feder 136 die Steckerkappe 134 vom Steckerkörper 132 weg drückt. Der Stecker 122 und die Buchse 126 können auch einen nicht gezeigten ähnlichen Verriegelungsmechanismus enthalten, um den Stecker 122 an der Buchse 126 zu sichern.
Die Steckerbuchse 126 enthält eine Faserführung 143 und eine fasertragende Oberfläche 144 mit mehreren faseraufnehmenden Nuten 146. Die Faserführung 143 und die fasertragende Oberfläche 144 können in der umgossenen Halterung mit darauf angeordneten Pads (oder dem keramischen Substratmaterial) ausgebildet sein, in dem die optische Einrichtung 124 eingebaut ist. Die Faserführung 143 weist mehrere Bohrungen 150 auf, die die Eingangsfasern 130 halten und sie auf die Nuten 146 ausrichten. Die Eingangsfasern 130 können beispielsweise durch einen Kleber in den Bohrungen 150 befestigt sein. Die Eingangsfasern 130 sind im wesentlichen gerade, oder die Eingangsfasern 130 können unter einem schrägen Winkel relativ zu der fasertragenden Oberfläche 144 orientiert sein, und infolge dessen würden sich die Eingangsfasern in den Gebieten, wo sie die fasertragende Oberfläche 144 berühren, elastisch biegen oder krümmen.
Wie in 5C gezeigt, enthält die Steckerkappe 134 mehrere faserausrichtende Öffnungen 152, durch die die koppelnden Fasern 128 verlaufen, wenn sich der Stecker 122 in der ausgefahrenen Konfiguration befindet. Die Steckerkappe 134 enthält außerdem ein Paar Schlitze 154, die entlang einem Paar von Ausrichtungsschienen 156 fahren, die in der Buchse 126 ausgebildet sind. Der Stecker 122 kann in die Buchse 126 eingeführt und in der ausgefahrenen Konfiguration verriegelt werden, indem die Feder 136 zusammengedrückt wird, bis der Riegel 140 am Vorsprung 142 einrastet. In dieser Position erstrecken sich die koppelnden Fasern 128 aus den Öffnungen 152 in der Steckerkappe 134 heraus in Richtung auf die fasertragende Buchsenoberfläche 144. Wie in 5D gezeigt, richten die Öffnungen 152 die koppelnden Fasern 128 auf die Nuten 146 aus und führen sie in diese. Die koppelnden Fasern 128 sind unter einem schrägen Winkel relativ zu der fasertragenden Oberfläche 144 orientiert, und infolge dessen werden die koppelnden Fasern 128 in den Gebieten, wo sie die fasertragende Oberfläche 144 berühren, elastisch gebogen oder gekrümmt. Die distalen Enden der koppelnden Fasern 128 stoßen an den distalen Enden der Eingangsfasern 130 an, um das faseroptische Mehrfaserkabel optisch an die optische Einrichtung 124 zu koppeln. Durch diese Anordnung können geringfügige Unterschiede bei den Längen der koppelnden Fasern 128 durch Änderungen der Orte berücksichtigt werden, an denen die Eingangsfasern 130 sich an der fasertragenden Oberfläche 144 biegen. Bei einer alternativen Ausführungsform können die koppelnden Fasern 114 direkt an eine in der Bohrung 150 positionierte aktive optische Einrichtung anstoßen.
Andere Ausführungsformen liegen innerhalb des Schutzbereichs der Ansprüche.
Beispielsweise sind die oben beschriebenen, optische Fasern aufnehmenden Oberflächen so konfiguriert, daß sie die aufgenommenen Fasern nur in einer Ebene biegen. Dadurch bilden die optischen Fasern eine „C-Form" in der Nähe des Berührungsgebiets zwischen den optischen Fasern und der optische Fasern aufnehmenden Oberfläche. Bei anderen Ausführungsformen sind die optischen Fasern möglicherweise in zwei Ebenen gebogen, so daß die optischen Fasern eine „S-Form" bilden.
Die optischen Fasern können auch in einer beliebigen der oben beschriebenen Ausführungsformen als ein beabstandetes dreidimensionales Array von im wesentlichen parallelen Fasern angeordnet sein.

Claims

Faseroptisches System (50), wobei das System folgendes umfaßt: eine gemeinsame Verdrahtungsplatine (12); eine erste Leiterplatte (14) und eine zweite Leiterplatte (16), wobei die erste Leiterplatte (14) und die zweite Leiterplatte (16) benachbart angeordnet und jeweils an die gemeinsame Verdrahtungsplatine (12) gekoppelt sind; eine erste optische Einrichtung (28), die an die erste Leiterplatte (14) gekoppelt ist, wobei die erste optische Einrichtung der zweiten Leiterplatte (16) zugewandt ist; eine zweite optische Einrichtung (30), die an die zweite Leiterplatte (16) gekoppelt ist, wobei die zweite optische Einrichtung (30) der ersten Leiterplatte (14) zugewandt ist; und einen Positionierer (52), der sich zwischen den Leiterplatten erstreckt und so konfiguriert ist, daß er gegenüberliegende Enden von zwei oder mehreren optischen Fasern (42) elastisch in Richtung auf die erste optische Einrichtung (28) und die zweite optische Einrichtung (30) drückt, um eine direkte optische Kommunikation Platine-zu-Platine zwischen der ersten optischen Einrichtung (28) und der zweiten optischen Einrichtung (30) auszubilden, wobei die zwei oder mehreren optischen Fasern in ein optisches Mehrfaserkabel (56) integriert sind, wobei der Positionierer (52) so konfiguriert ist, daß er das faseroptische Mehrfaserkabel (56) lösbar aufnimmt und folgendes umfaßt: einen ersten Trägerarm (62, 64), der so konfiguriert ist, daß er die optischen Fasern (42) in Ausrichtung auf die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) führt; und einen zweiten Trägerarm (62, 64), der so konfiguriert ist, daß er die optischen Fasern (42) in Ausrichtung auf die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) führt; wobei der erste Trägerarm (62, 64), zwei oder mehrere Trägerfinger (66, 68) enthält; der zweite Trägerarm zwei oder mehrere Trägerfinger (66, 68) enthält, die mit den Trägerfingern (66, 68) des ersten Trägerarms (62, 64) ineinander verschachtelt sind; und der erste und zweite Trägerarm jeweils schwenkbar an jeder der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) gekoppelt sind.
System (50) nach Anspruch 1, wobei der Positionierer (52) eine einer Eingriffskonfiguration, in der die optischen Fasern (42) optisch an die gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) gekoppelt sind, und einer Nichteingriffskonfiguration, in der die optischen Fasern (42) optisch von den gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) entkoppelt sind, aufweist.
System (50) nach Anspruch 2, wobei der Positionierer (52) einen Vorspannmechanismus enthält, der so konfiguriert ist, daß er den Positionierer (52) zwischen der Eingriffskonfiguration und der Nichteingriffskonfiguration umschaltet, wenn eine zentralisierte Druckkraft (78) ausgeübt wird.
System (50) nach Anspruch 3, wobei der Vorspannmechanismus eine Feder (80, 82) enthält, die zwischen den Positionierer (52) und eine der gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) gekoppelt ist.
Faseroptisches System (39), wobei das System folgendes umfaßt: eine gemeinsame Verdrahtungsplatine (12); eine erste Leiterplatte (14) und eine zweite Leiterplatte (16), wobei die erste Leiterplatte (14) und die zweite Leiterplatte (16) benachbart angeordnet und jeweils an die gemeinsame Verdrahtungsplatine (12) gekoppelt sind; eine erste optische Einrichtung (28), die an die erste Leiterplatte (14) gekoppelt ist, wobei die erste optische Einrichtung der zweiten Leiterplatte (16) zugewandt ist; eine zweite optische Einrichtung (30), die an die zweite Leiterplatte (16) gekoppelt ist, wobei die zweite optische Einrichtung (30) der ersten Leiterplatte (14) zugewandt ist; und einen Positionierer (52), der so konfiguriert ist, daß er gegenüberliegende Enden von zwei oder mehreren optischen Fasern (42) elastisch in Richtung auf die erste optische Einrichtung (28) und die zweite optische Einrichtung (30) drückt, um eine direkte optische Kommunikation Platine-zu-Platine zwischen der ersten optischen Einrichtung (28) und der zweiten optischen Einrichtung (30) auszubilden; wobei der Positionierer (40) so konfiguriert ist, daß er die optischen Fasern (42) entlang eines gekrümmten Wegs zwischen den gegenüberliegenden optischen Einrichtungen (28, 30) stützt; der Positionierer (40) eine flexible und elastische Trägerstruktur umfaßt, die entlang einer wesentlichen Länge der optischen Fasern verläuft; und die Trägerstruktur eine flexible und elastische Bandmatrix umfaßt, die ein längliches elastisches Glied (48) enthält, das die Elastizität der Bandmatrix vergrößert.
System (39) nach Anspruch 5, wobei der Positionierer (40) und die optischen Fasern (42) ein unitäres längliches faseroptisches Band mit einer planaren Oberfläche bilden, die von zwei Enden und zwei Seiten begrenzt ist.
System (39) nach Anspruch 6, wobei sich die Enden der optischen Fasern (42) über jeweilige Enden des faseroptischen Bands hinaus erstrecken.
System (39) nach Anspruch 6, wobei das faseroptische Band in einer Ebene orthogonal zu der planaren Oberfläche gebogen wird, wenn zwischen den Enden des faseroptischen Bands eine Druckkraft ausgeübt wird.
System (39) nach Anspruch 6, wobei das faseroptische Band elastisch gebogen werden kann.
System (39) nach Anspruch 5, wobei der Positionierer (40) so konfiguriert ist, daß er die optischen Fasern (42) in einem beabstandeten, im wesentlichen parallelen planaren Array hält.