EP4078858A1 - Connecteur avec interface optique - Google Patents

Connecteur avec interface optique

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Publication number
EP4078858A1
EP4078858A1 EP20842725.2A EP20842725A EP4078858A1 EP 4078858 A1 EP4078858 A1 EP 4078858A1 EP 20842725 A EP20842725 A EP 20842725A EP 4078858 A1 EP4078858 A1 EP 4078858A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
connector
rotation
photodiode
part according
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20842725.2A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
François REY
Xavier Greppin
Antoine GARDIOL
Thierry GOLDHORN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Conextivity Group SA
Original Assignee
Conextivity Group SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Conextivity Group SA filed Critical Conextivity Group SA
Publication of EP4078858A1 publication Critical patent/EP4078858A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
    • G02B6/3825—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres with an intermediate part, e.g. adapter, receptacle, linking two plugs
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/80—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water
    • H04B10/801—Optical aspects relating to the use of optical transmission for specific applications, not provided for in groups H04B10/03 - H04B10/70, e.g. optical power feeding or optical transmission through water using optical interconnects, e.g. light coupled isolators, circuit board interconnections
    • H04B10/803—Free space interconnects, e.g. between circuit boards or chips

Definitions

  • the present invention relates to connectors, in particular multipolar electrical connectors, used for example in the field of electrical wiring.
  • the connectors concerned are used for / in areas requiring both reliability and flexibility, such as wearabie type applications, for example the clothing or equipment of people working in difficult environments (workers, emergency services, soldiers and security forces, patients, etc.) or any other similar use.
  • the connector comprises a substantially cylindrical shaped base and a plug, detachably connectable to the base, in which a plurality of contacts are disposed.
  • the base comprises a conductive face in the form of a disc on or in which is disposed at least one conductive track forming at least one arc of a circle, the center of which substantially coincides with the center of the conductive face, the track being furthermore arranged so as to allow mechanical electrical coupling with one of said contacts.
  • the receptacle and the plug are the two main components that make up the connector.
  • This connector allows an easy connection between the two components and also a relative rotation of 360 ° of the parts forming the connector (that is to say the base and the plug).
  • the electrical interface as produced in the state of the art has intrinsic limitations when it comes to transferring signals at high speed.
  • the path of the electrical signal is of a variable length which results from the angular position of the plug relative to the base and thereby limits the maximum transferable rates.
  • an objective of the present invention is to provide solutions for improving the known devices. More particularly, an object of the present invention is to increase the data transmission rate of a pair of connectors while retaining the essential performances which are in particular ergonomics, ease of connection and cleanability, these characteristics being the main attributes of the products described in the state of the art, such as that mentioned above.
  • Another object of the present invention is to provide a construction allowing a high data transmission rate, of the order of 10 Gbit / s or more, and / or at least USB 3.0 (also referred to as SuperSpeed USB, SuperSpeed USB 10 Gbps and SuperSpeed USB 20 Gbps) or more and other values of this order of magnitude.
  • Transmitter optical sub-assembly integrating a laser diode, a monitoring photodiode, an optical interface, a plastic or metal case and an electrical interface
  • ROSA "Receiver optical sub-assembly”. Receiver optical sub-assembly integrating a photodiode, an optical interface, a plastic or metal case and an electrical interface. It can also integrate an electric amplifier and dichroic filters BOSA "Bi-Directionai optical sub-assembly”. Bidirectional optical sub-assembly integrating ROSA and TOSA in the same package with a single optical interface and wavelength division multiplexing (WDM). The received signal does not have the same wavelength as the transmitted signal.
  • WDM wavelength division multiplexing
  • a basic idea of the present invention is to replace the electrical interface on the plug and the circular rings on the base (or the opposite), as known from WO2017 / 072620, by an optical interface, or at least to add an optical interface to the electrical contacts present.
  • One of the challenges of the present invention is to maintain the property of 360 ° rotation once the plug and the socket are connected without impacting the quality of the optical transmission.
  • a mechanism for transmitting optical beams (bidirectional) exhibiting insensitivity to rotation has thus been developed and forms part of the present invention.
  • connector covers a base and a plug connected together.
  • the connector must be able to rotate on itself, that is to say that the base and the plug can have a relative rotation of 360 °;
  • the invention relates to a disconnectable connector part intended to form a base or a plug of the connector, the connector allowing relative rotation between the base and the plug about an axis of rotation of the connector. once these parts are connected.
  • the connector part comprises at least optical means for contactless optical transmission in the connector which is insensitive to relative rotation, the optical means comprising at least one laser for emitting a beam and a photodiode for receiving a beam, the optical means comprising at least one laser for emitting a beam and a photodiode for receiving a beam, one of the optical means being on one side of the axis of rotation.
  • the optical means are preferably on either side of the axis of rotation.
  • the photodiode is preferably aligned with the axis of rotation.
  • the connector portion may include an optical element deflecting the laser beam toward the active surface of a photodiode.
  • a photodiode and laser mounting plane of said connector part is tilted keeping the center of the active surface of the photodiode on the axis of rotation of the connector.
  • the laser is preferably aligned with the axis of rotation of the connector.
  • the photodiode is preferably oriented about 90 ° to the axis of rotation and the part includes a filter for deflecting a laser beam received on the photodiode.
  • the connector part comprises, for example, a lens and / or a diaphragm.
  • the connector part comprises an electronic part for transforming an electrical signal into an optical signal and vice versa.
  • the connector portion preferably includes electrical contacts for electrical transmission.
  • the connector portion preferably comprises means to facilitate relative rotation between the socket and the plug.
  • the means facilitating the rotation comprise for example a ball bearing system.
  • the invention relates to a connector comprising a part as described in the present application as a base and / or as a plug.
  • the base and the plug comprise means allowing their connection and their alignment with one another.
  • Figures 1 to 7 illustrate embodiments of the optical means according to the present invention.
  • FIG. 8 illustrates an embodiment of the principle of a connector according to the present invention.
  • FIG. 9 illustrates an embodiment in axial section of a connector according to the present invention
  • FIG. 10 illustrates an embodiment in axial section of a connector according to the present invention.
  • Figures 11-14 illustrate embodiments of connector parts and a connector according to the present invention.
  • Figures 15 and 16 illustrate embodiments of connector parts and a connector according to the present invention.
  • Figures 17-19 illustrate embodiments of connector parts and a connector according to the present invention.
  • Figure 20 illustrates connector parts according to another embodiment of the invention. DETAILED DESCRIPTION
  • FIG. 1 illustrates a first embodiment with a laser 1, 1 'and a photodiode 2, 2' on each side of the axis of rotation 3 of the connector.
  • This relatively simple solution to implement has the characteristic of having the intensity of the light received depending on the rotation of the connector.
  • the photodiode 2, 2 ′ is found in the center of the beam of the laser 1, 1 ′ where the light intensity is the highest while the photodiode 2 is rotated by 180 ° (as illustrated in FIG. 1), 2 'is found at a certain distance from the center of the laser beam 1, 1' and therefore the received light intensity is reduced.
  • this can be seen as disadvantageous. In other cases, this is not a problem and this construction is quite acceptable.
  • FIG. 2 illustrates another embodiment with the lasers 1,1 ′ and the photodiodes 2,2 ′.
  • the advantage of this concept is to constantly have the center of the laser beam on the photodiode regardless of the relative rotation of the connector parts.
  • the axis of the laser is not parallel to the axis of rotation of the connector.
  • FIG. 3 illustrates another embodiment with the lasers 1, 1 'in the axis of rotation of the connector and the photodiodes 2, 2' oriented at 90 ° with a dichroic filter 4, 4 'making it possible to deflect the laser beam on the photodiodes 2, 2 '.
  • This solution has the same advantage as the previous one, that is to say that the center of the laser beam always arrives on the photodiode whatever the relative rotation of the parts of the connector.
  • the angle of arrival of the laser beam on the photodiode also remains the same during the rotation.
  • Focusing the output of the laser with a lens has the same effect as bringing the laser closer to the photodiode on the received light intensity as a function of the lateral displacement. Since the mechanical constraints do not always allow the photodiode to be sufficiently approached from the laser, the addition of the lens at the output of the laser makes it possible to compensate for this distance.
  • the photodiode makes it possible to increase the light intensity received by the photodiode even when the latter moves away from the center of the laser beam.
  • the active surface of the photodiodes allowing communication at the envisaged flow rates is very small ( ⁇ ⁇ 60um)
  • the center of the laser beam is the same as the axis of rotation of the connector (as in the case of BOSA)
  • the angle of arrival of the laser beam on the photodiode does not vary with connector rotation and standard plano-convex or biconvex optics are preferred.
  • it also corrects a lateral offset between the two parts of the connector by causing the light beam to arrive at a more pronounced angle (which can make the lens serialization problematic).
  • the rotating connector must be a connector that can be used outdoors, it is possible that water will get on the interface of the connector through which the laser beam passes.
  • this interface In order to limit the deflection of the beam, it is preferable to make this interface as narrow as possible so that the water cannot form a drop with a "spherical" surface and it is also preferable that the beam comes out as perpendicular as possible to that it is not deviated according to the refractive index of the medium (water or air).
  • FIG 4 illustrates an embodiment with 5, 5 'lenses to concentrate or focus the beam on the construction of figure 3.
  • the laser beam can be inclined relative to the axis of rotation of the connector so as to have its center on the active surface of the photodiode 2, 2 '. If we want to keep the photodiode 2, 2 'and the laser 1, 1' to facilitate assembly, two embodiments are described: the first consists of deflecting the beam using an optical element 6, 6 'illustrated in FIG. 5. This element can for example be a lens or a prism, or other equivalent.
  • the advantage of this solution is to have the mounting plane of the laser 1, l 'and of the photodiode 2, 2' perpendicular to the axis of rotation of the connector, on the other hand it requires an additional optical element 6, 6 '.
  • the second solution illustrated in figure 6 consists in tilting the entire mounting plane of the photodiode 2, 2 'and of the laser 1, 1' while keeping the center of the active surface of the photodiode on the axis of rotation of the connector. .
  • FIG. 7 Another embodiment is illustrated schematically in FIG. 7.
  • a monolithic system comprising a diode and a photo-detector.
  • a monolithic system comprising a diode and a photo-detector.
  • Such a system is marketed by the Broadcom company under the name "AFBR-FS50B00 Transceiver for Opticai Wireless Communications".
  • AFBR-FS50B00 Transceiver for Opticai Wireless Communications These transceivers are described for example in the publication "Monolithic VCSEL-PIN Photodiode integration for Bidirectionai Opticai Data Transmission” by Alexander Kern et al., IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.19, N ° 4, July / August 2013.
  • this system uses the principle of the superposition of the transmitting elements 1, 1 'and receiving 2, 2'.
  • FIG. 8 illustrates the principle of an embodiment of the invention.
  • the system comprises an electronic part 10 in each element of the connector (plug and socket) which transforms the differential electrical signal into optical signal and vice versa.
  • the electronic part 10 comprises in particular laser diodes 1, 1 ', the photodiodes 2, 2' the drivers 11, 11 'for the laser, the limiting amplifiers 12, 12' and the amplifiers 13, 13 ', an optical part 14, 14 'allowing the passage of light and limiting reflections and the system comprises a mechanical part 15, 15' allowing connection and alignment (lateral displacement, spacing, rotation) between the two elements 15, 15 'by means of 'alignment 16.
  • Figure 9 illustrates a concrete embodiment of an embodiment with the references identified and discussed above.
  • the reference 20/20 ′ identifies the part containing in particular the optical means 1, 1 ′, 2, 2 ′, 4, 4 ′, for example an element of the “BOSA” type.
  • a diaphragm 21 is preferably added to minimize disturbance in the laser beam 22. 1.
  • the diaphragm has for example an opening with a diameter of approximately between 0.1mm and 1mm.
  • each of the two parts of the connector comprises a "BOSA” type element comprising an emitter 1, 1 '(for example a laser), a receiver 2, 2' (for example a photodiode) as well as other elements. electronic and optical as illustrated in Figures 7 and 8.
  • the "BOSA” type elements make it possible to have the signals emitted and received on the same optical axis.
  • This element is modified so that it can be used for contactless transmissions.
  • a PCB 10, 10 ′ as well as a lens 5, 5 ′ (for example at the outlet of the BOSA, as illustrated in FIG. 4).
  • the PCB 10, 10 ' is shown partially outside the parts of the connector but this illustration is a non-limiting example and it can also be fully integrated and / or contained in the part concerned in all embodiments of the 'invention.
  • the diaphragm 21 can be added in order to avoid reflections and make it possible to achieve bit rates of the order of 10 Gbit / s or more depending on the bit rates achieved in the context of the present invention.
  • FIG. 10 illustrates an embodiment of the system of FIG. 9 with lenses 5, 5 '. These lenses can be used in all modes of execution.
  • FIGS. 11 to 14 illustrate embodiments of a part of a connector or of a connector according to the invention in various views and sections.
  • FIG. 11 illustrates a perspective view of such a male or female connector part 30 (plug or socket).
  • FIG. 11 drawing on the right illustrates the open part 30.
  • the "optical" construction chosen as an illustrative example of this mode may correspond to that of FIG. 4 or 9 described above.
  • FIG. 12 illustrates a perspective view of such a male or female connector part 30 '(plug or socket).
  • Figure 12 drawing on the right illustrates the part 30 'open.
  • the "optical" construction chosen as an illustrative example of this mode may correspond to that of FIG. 4 or 9 described above.
  • FIG. 13 illustrates a perspective view of an assembled connector 40 comprising a part 30 and a part 30 ', for example according to FIGS. 10 and 11.
  • Figure 14 illustrates a sectional view of the connector of Figure 13.
  • Figures 15 and 16 illustrate embodiments using the optical system of Figure 6 in which the laser 1, 1 'and the diode 2, 2' are inclined with respect to each other.
  • This mode preferably integrates the same elements as the previous mode (FIGS. 11 to 14).
  • the laser 1, 1 ' is offset from the axis of rotation of the connector 41 as in FIG. 6 so as to optimize the transmission of the signal in all positions over an arc of 360 °.
  • the signals emitted and received pass through separate optical axes and a lens is advantageously used here.
  • This mode also makes it possible to achieve performance up to 10 Gbit / s or more depending on the performance achieved within the scope of the present invention.
  • the plug and the base (male and female parts) are referenced 31, 31 ′, the assembled connector 41 and the electronic parts (PCB) 10, and 10 ′.
  • Emitter 1 (laser) and receiver 2 (photodiode) are visible in Fig. 16 as are ball bearing type means 50 to facilitate the relative rotation of the two parts of the connector.
  • the principles of the present invention can be applied to an electrical connector to form an electrical + optical hybrid construction.
  • An example of such an electrical connector to which said principles can be applied is described in publications WO 2017/072620, WO 2019/193564 and WO 2019/193567 (incorporated by reference in the present application) and the principle is illustrated in figure 17 with the tracks 60 and the contacts 61 and light diffusers 62.
  • the advantage of this construction is to integrate power transmission by electrical means.
  • a "Rigid-Flex" printed circuit is used, making it possible to deport the laser and photodiode part of the printed circuit and to transmit the electrical signals through a flex 72 to the transceiver 73.
  • FIG. 18 illustrates this printed circuit 70, with the remote laser / photodiode part 71 and the flex 72.
  • FIG. 19 illustrates a connector 80 according to this mode with printed circuit 70/70 ', laser / photodiode part 71/71' remote, flex 72/72 ', transceiver 73/73' and the configuration of optical means is for example according to specifications. figures 6, 14 and 15.
  • FIG. 20 illustrates an embodiment of a construction using the monolithic system comprising the diode 1, 1 'and photo-detector 2, 2' assembly of FIG. 7 and in a connector whose principle is illustrated in FIG. 17.
  • Such a construction of FIG. 20 can be used for example in the connectors of publications WO 2017/072620, WO 2019/193564 and WO 2019/193567 mentioned above in the context of the description of FIG. 17.

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Abstract

L'invention concerne une partie de connecteur déconnectable destinée à former une embase ou une fiche du connecteur, ledit connecteur permettant une rotation relative entre l'embase et la fiche une fois connectées, ladite partie comprenant au moins des moyens optiques pour une transmission optique sans contact dans le connecteur et insensible à la rotation relative.

Description

CONNECTEUR AVEC INTERFACE OPTIQUE
DEMANDE CORRESPONDANTE La présente demande revendique la priorité de la demande internationale antérieure N° PCT/lB2019/061005 déposée le 18 décembre 2019 au nom de FISCHER CONNECTORS HOLDING SA, le contenu de cette demande antérieure étant incorporé par référence en son entier dans la présente demande,
DOMAINE TECHNIQUE
La présente invention concerne les connecteurs, en particulier les connecteurs électriques multipolaires, utilisés par exemple dans le domaine du câblage électrique. Les connecteurs concernés sont utilisés pour/dans des domaines nécessitant à la fois de la fiabilité et de la flexibilité, tels que les applications de type wearabie, par exemple les tenues ou équipements de personnes évoluant dans des environnements difficiles (travailleurs, service de secours, soldats et forces de sécurité, patients, etc.,.) ou toute autre utilisation similaire.
La publication internationale WO2017/072620 illustre un exemple d'un tel connecteur multipolaire. Le connecteur comprend une embase de forme sensiblement cylindrique et une fiche, connectable à l'embase de manière amovible, dans lequel une pluralité de contacts est disposée. L'embase comporte une face conductrice en forme de disque sur ou dans laquelle est disposée au moins une piste conductrice formant au moins un arc de cercle dont le centre se confond sensiblement avec le centre de la face conductrice, la piste étant en outre disposée de manière à autoriser un couplage électrique mécanique avec l'un des dits contacts. L'embase et la fiche constituent les deux composants principaux qui forment le connecteur. Ce connecteur permet une connexion facile entre les deux composants et aussi une rotation relative de 360° des parties formant le connecteur (c'est-à-dire l'embase et la fiche). Toutefois, l'interface électrique telle que réalisée dans l'état de la technique possède des limitations intrinsèques lorsqu'il s'agit de transférer des signaux à haut débit. Par exemple, le chemin du signal électrique est d'une longueur variable qui découle de la position angulaire de la fiche par rapport à l'embase et limite de ce fait les débits maximums transférables.
Ainsi, un objectif de la présente invention est de proposer des solutions pour améliorer les dispositifs connus. Plus particulièrement, un but de la présente invention est d'augmenter le débit de transmission de données d'une paire de connecteurs tout en conservant les performances essentielles que sont notamment l'ergonomie, la facilité de connexion et la nettoyabilité, ces caractéristiques étant les attributs principaux des produits décrits dans l'état de la technique, comme celui mentionné ci- dessus.
Un autre but de la présente invention est de proposer une construction permettant un haut débit de transmission de données, de l'ordre de 10Gbit/s ou plus, et/ou au moins USB 3.0 (aussi dénommées SuperSpeed USB, SuperSpeed USB 10 Gbps et SuperSpeed USB 20 Gbps) voire plus et d'autres valeurs de cet ordre de grandeur.
DEFINITIONS TOSA: "Transmitter optical sub-assembly". Sous-ensemble optique transmetteur intégrant une diode laser, une photodiode de surveillance, une interface optique, un boîtier plastique ou métallique et une interface électrique
ROSA: "Receiver optical sub-assembly". Sous-ensemble optique receveur intégrant une photodiode, une interface optique, un boîtier plastique ou métallique et une interface électrique. Il peut également intégrer un amplificateur électrique et des filtres dichroïques BOSA "Bi-Directionai optical sub-assembly". Sous-ensemble optique bidirectionnel intégrant un ROSA et un TOSA dans le même boîtier avec une seule interface optique et un multiplexage en longueur d'onde (WDM). Le signal reçu n'a pas la même longueur d'onde que le signal émis.
SOMMAIRE DE L'INVENTION
Une idée de base de la présente invention est de remplacer l'interface électrique sur la fiche et les anneaux circulaires sur l'embase (ou le contraire), comme connu de WO2017/072620, par une interface optique, ou au moins d'ajouter une interface optique aux contacts électriques présents.
En remplaçant une interface électrique physique par une interface optique sans contact, ou en ajoutant une telle interface optique sans contact dans une construction comprenant une interface électrique physique, on s'affranchit notamment des limitations de l'état de la technique telles que décrites ci- dessus. De plus, le fait d'avoir une ligne optique à très haut débit permet d'atteindre des hautes vitesses de transmission de l'ordre des valeurs de débits indiquées ci- dessus ainsi qu'un nombre très élevé de signaux différents. Cela revient donc également à augmenter la densité de contacts dans un encombrement donné et inchangé. La solution proposée par la présente invention forme donc une alternative très intéressante permettant d'éviter une augmentation de la taille des connecteurs pour ajouter des contacts, en plus des performances découlant de ligne optique à très haut débit.
Un des challenges de la présente invention est de conserver la propriété de rotation à 360° une fois la fiche et l'embase connectées sans impact sur la qualité de la transmission optique. Un mécanisme de transmission des faisceaux optiques (bi-directionnei) présentant une insensibilité à la rotation a ainsi été développé et fait partie de la présente invention.
Dans la suite, par définition, on considère que la notion de "connecteur" couvre une embase et une fiche connectées ensemble.
Parmi les contraintes qui ont été prises en compte, on a considéré
-) Le connecteur doit pouvoir tourner sur lui-même, c'est-à-dire que l'embase et la fiche peuvent avoir une rotation relative de 360°;
-) Les signaux électriques ne doivent pas être perturbés par cette rotation.
L'invention sera mieux comprise par la description de modes d'exécution illustratifs et des figures qui accompagnent cette description.
Selon des modes d'exécution, l'invention concerne une partie de connecteur déconnectable destinée à former une embase ou une fiche du connecteur, le connecteur permettant une rotation relative entre l'embase et la fiche autour d'un axe de rotation du connecteur une fois ces parties connectées. La partie de connecteur comprend au moins des moyens optiques pour une transmission optique sans contact dans le connecteur qui insensible à la rotation relative, les moyens optiques comprenant au moins un laser destiné à émettre un faisceau et une photodiode destinée à recevoir un faisceau, l'un des moyens optiques étant d'un côté de l'axe de rotation.
Dans des modes d'exécution, les moyens optiques sont de préférence de chaque côté de l'axe de rotation.
Dans des modes d'exécution, la photodiode est de préférence alignée sur l'axe de rotation. Dans des modes d'exécution, la partie de connecteur peut comprendre un élément optique déviant le faisceau laser en direction de la surface active d'une photodiode.
Dans des modes d'exécution de la partie de connecteur un plan de montage de la photodiode et du laser de ladite partie de connecteur est incliné en gardant le centre de la surface active de la photodiode sur l'axe de rotation du connecteur.
Dans des modes d'exécution le laser est de préférence aligné sur l'axe de rotation du connecteur.
Dans des modes d'exécution la photodiode est orientée de préférence à environ 90° par rapport à l'axe de rotation et ia partie comprend un filtre pour dévier un faisceau laser reçu sur ia photodiode.
Dans des modes d'exécution la partie de connecteur comprend per exemple une lentille et/ou un diaphragme.
Dans des modes d'exécution, la partie de connecteur comprend une partie électronique destinée à transformer un signal électrique en en signal optique et inversement.
Dans des modes d'exécution, la partie de connecteur comprend de préférence des contacts électriques pour une transmission électrique.
Dans des modes d'exécution, la partie de connecteur comprend de préférence des moyens permettant de faciliter ia rotation relative entre l'embase et la fiche.
Dans des modes d'exécution, les moyens facilitant la rotation comprennent par exemple un système de roulement à billes. Dans des modes d'exécution, l'invention concerne un connecteur comprenant une partie comme décrit dans la présente demande comme embase et/ou comme fiche. Dans des modes d'exécution du connecteur l'embase et la fiche comprennent des moyens permettant leur connexion et leur alignement entre eux.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS Les figures 1 à 7 illustrent des modes d'exécution des moyens optiques selon la présente invention.
La figure 8 illustre un mode d'exécution du principe d'un connecteur selon la présente invention.
La figure 9 illustre un mode d'exécution en coupe axiale d'un connecteur selon la présente invention,
La figure 10 illustre un mode d'exécution en coupe axiale d'un connecteur selon la présente invention.
Les figures 11 à 14 illustrent des modes d'exécution de parties de connecteur et d'un connecteur selon la présente invention. Les figures 15 et 16 illustrent des modes d'exécution de parties de connecteur et d'un connecteur selon la présente invention.
Les figures 17 à 19 illustrent des modes d'exécution de parties de connecteur et d'un connecteur selon la présente invention.
La figure 20 illustre des parties de connecteur selon un autre mode d'exécution de l'invention. DESCRIPTION DETAILLEE
La figure 1 illustre un premier mode d'exécution avec un laser 1, 1' et une photodiode 2, 2' de chaque côté de l'axe de rotation 3 du connecteur.
Cette solution relativement simple à mettre en œuvre a comme caractéristique d'avoir l'intensité de la lumière reçue dépendante de la rotation du connecteur. En effet dans une position, la photodiode 2, 2' se retrouve au centre du faisceau du laser 1, 1' où l'intensité lumineuse est la plus importante alors que tournée de 180° (comme illustré en figure 1) la photodiode 2, 2' se retrouve à une certaine distance du centre du faisceau laser 1, l' et de ce fait l'intensité lumineuse reçue est amoindrie. Dans certains cas, cela peut être considéré comme désavantageux. Dans d'autres cas, ce n'est pas un problème et cette construction est tout à fait acceptable.
La figure 2 illustre un autre mode d'exécution avec les lasers 1,1' et les photodiodes 2,2'. Dans ce mode, on met les photodiodes 2,2' sur l'axe de rotation du connecteur et on a le centre du faisceau laser 1,1' qui arrive sur la photodiode 2 ou 2' de l'autre partie du connecteur. L'avantage de ce concept est d'avoir constamment le centre du faisceau laser sur la photodiode quelle que soit la rotation relative des parties du connecteur. En contrepartie, l'axe du laser n'est pas parallèle à l'axe de rotation du connecteur. La figure 3 illustre un autre mode d'exécution avec les lasers 1, 1' dans l'axe de rotation du connecteur et les photodiodes 2, 2' orientées à 90° avec un filtre dichroïque 4, 4' permettant de dévier le faisceau laser sur les photodiodes 2, 2'. Cette solution a le même avantage que la précédente, c'est-à-dire que le centre du faisceau laser arrive toujours sur la photodiode quel que soit la rotation relative des parties du connecteur. De plus, l'angle d'arrivée du faisceau laser sur la photodiode reste également le même durant la rotation. Ces modes d'exécution peuvent être améliorés par l'ajout de lentilles comme décrit ci-dessous.
Lentille à la sortie du laser
Le fait de focaliser la sortie du laser avec une lentille a le même effet que rapprocher le laser de la photodiode sur l'intensité lumineuse reçue en fonction du déplacement latéral. Les contraintes mécaniques ne permettant pas toujours d'approcher suffisamment la photodiode du laser, l'ajout de la lentille à la sortie du laser permet de compenser cette distance.
Pour le cas du deuxième mode d'exécution où le faisceau laser n'est pas parallèle à l'axe de rotation du connecteur, utiliser une lentille à la sortie du laser permettant d'éloigner la photodiode du laser permet de diminuer l'angle entre l'axe de rotation et ie faisceau du laser ce qui peut être un avantage pour différents points comme :
-) La différence d'angle d'arrivée du faisceau laser sur la photodiode est plus faible durant la rotation du connecteur. De ce fait, il est plus simple de focaliser le faisceau sur la surface active de la photodiode avec une lentille devant cette dernière.
-) Entre les deux connecteurs, il peut y avoir une vitre garantissant l'étanchéité de chaque partie ; plus le faisceau laser sort perpendiculairement à la vitre plus la déviation du faisceau due à de l'eau (par exemple) sera faible.
Lentille devant la photodiode
La photodiode permet d'augmenter l'intensité lumineuse reçue par la photodiode même lorsque celle-ci s'éloigne du centre du faisceau laser.
Comme la surface active des photodiodes permettant la communication aux les débits envisagés est très petite (~Ø60um), il est préférable d'y ajouter une lentille pour augmenter l'intensité lumineuse reçue. Si le centre du faisceau laser est le même que l'axe de rotation du connecteur (comme dans le cas du BOSA), l'angle d'arrivée du faisceau laser sur la photodiode ne varie pas avec la rotation du connecteur et une optique plan-convexe ou biconvexe standard est préférée. De plus, comme elle corrige également un décalage latéral entre les deux parties du connecteur en faisant arriver le faisceau lumineux avec un angle plus fortement prononcé (ce qui peut rendre problématique la mise en série de lentille). Par contre elle peut rendre le système plus sensible au décalage angulaire.
Lentille à l'interface des connecteurs
Le connecteur tournant devant être un connecteur qui peut être utilisé en extérieur, il est possible que de l'eau vienne se mettre sur l'interface du connecteur par où passe le faisceau laser. Afin de limiter la déviation du faisceau il est préférable de rendre cette interface-là plus étroite possible pour que l'eau ne puisse pas former de goutte avec une surface « sphérique » et il est également préférable que le faisceau sorte le plus perpendiculairement possible pour qu'il ne soit pas dévié en fonction de l'indice de réfraction du milieu (eau ou air). Une proposition pour un système BOSA avec des lentilles plan-convexes à l'interface est montrée sur la figure 4 qui illustre un mode d'exécution avec des lentilles 5, 5' pour concentrer ou focaliser le faisceau sur la construction de la figure 3.
Dans un autre mode, le faisceau laser peut être incliné par rapport à l'axe de rotation du connecteur afin d'avoir son centre sur la surface active de la photodiode 2, 2'. Si l'on veut garder la photodiode 2, 2' et le laser 1, l' pour faciliter le montage, deux modes d'exécution sont décrits : le premier consiste à dévier le faisceau à l'aide d'un élément optique 6, 6' illustré sur la figure 5. Cet élément peut par exemple être une lentille ou un prisme, ou autre équivalent.
L'avantage de cette solution, est d'avoir le plan de montage du laser 1, l' et de la photodiode 2, 2' perpendiculaire à l'axe de rotation du connecteur, par contre il demande un élément optique supplémentaire 6, 6'. La deuxième solution illustrée dans la figure 6 consiste à incliner tout le plan de montage de la photodiode 2, 2' et du laser 1, 1' tout en gardant le centre de la surface active de la photodiode sur l'axe de rotation du connecteur.
Un autre mode d'exécution est illustré schématiquement dans la figure 7. Dans ce mode, on fait appel à un système monolithique comprenant une diode et un photo-détecteur. Un tel système est mis sur le marché par la société Broadcom sous le nom de "AFBR-FS50B00 Transceiver for Opticai Wireless Communications". Ces émetteurs-récepteurs sont décrits par exemple dans la publication "Monolithic VCSEL-PIN Photodiode intégration for Bidirectionai Opticai Data Transmission" de Alexander Kern et ai, IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics, Vol.19, N°4, July/August 2013. En résumé, ce système utilise le principe de la superposition des éléments émetteurs 1, 1' et récepteurs 2, 2'.
La figure 8 illustre le principe d'un mode d'exécution de l'invention. Le système comprend une partie électronique 10 dans chaque élément du connecteur (fiche et embase) qui transforme le signal électrique différentiel en signai optique et inversement. La partie électronique 10 comprend notamment des diodes laser 1, 1', les photodiodes 2, 2' les drivers 11, 11' pour le laser, les amplificateurs limitants 12, 12' et les amplificateurs 13, 13', une partie optique 14, 14' permettant le passage de la lumière et limitant les réflexions et le système comprend une partie mécanique 15, 15' permettant la connexion et l'alignement (déplacement latéraux, espacement, rotation) entre les deux éléments 15, 15' par les moyens d'alignement 16.
La figure 9 illustre une réalisation concrète d'un mode d'exécution avec les références identifiées et discutées ci-dessus. La référence 20/20' identifie la partie contenant notamment les moyens optiques 1, 1', 2, 2', 4, 4', par exemple un élément de type "BOSA". Dans ce mode, un diaphragme 21 est de préférence ajouté pour minimiser les perturbations dans le faisceau 22 du laser 1. Le diaphragme a par exemple une ouverture avec un diamètre compris environ entre 0,1mm et 1mm.
Dans ce mode, chacune des deux parties du connecteur comprend un élément de type "BOSA" comprenant un émetteur 1, 1' (par exemple un laser), un récepteur 2, 2' (par exemple une photodiode) ainsi que d'autres éléments électroniques et optiques comme illustré en figures 7 et 8. Les éléments de type "BOSA" permettent d'avoir les signaux émis et reçus sur le même axe optique. Cet élément est modifié de manière à pouvoir être exploité pour des transmissions sans contact. A cela, s'ajoutent notamment un PCB 10, 10' ainsi qu'une lentille 5, 5' (par exemple à la sortie du BOSA, comme illustré en figure 4). Le PCB 10, 10' est représenté partiellement à l'extérieur des parties du connecteur mais cette illustration est un exemple non-limitatif et il peut aussi être entièrement intégré et/ou contenu dans la partie concernée dans tous les modes d'exécution de l'invention.
De plus, le diaphragme 21 peut être ajouté afin d'éviter les réflexions et permettre d'atteindre des débits de l'ordre de 10Gbit/s ou plus selon les débits réalisés dans le cadre de la présente invention.
La figure 10 illustre un mode d'exécution du système de la figure 9 avec des lentilles 5, 5'. Ces lentilles peuvent s'utiliser dans tous les modes d'exécution.
Les figures 11 à 14 illustrent des modes d'exécution d'une partie d'un connecteur ou d'un connecteur selon l'invention dans différentes vues et coupes.
La figure 11 (dessin de gauche) illustre une vue en perspective d'une telle partie mâle ou femelle 30 de connecteur (fiche ou embase). La figure 11 dessin de droite illustre la partie 30 ouverte. La construction "optique" choisie comme exemple illustratif de ce mode peut correspondre à celle de la figure 4 ou 9 décrite ci-dessus. La figure 12 (dessin de gauche) illustre une vue en perspective d'une telle partie mâle ou femelle 30' de connecteur (fiche ou embase). La figure 12 dessin de droite illustre la partie 30' ouverte. La construction "optique" choisie comme exemple illustratif de ce mode peut correspondre à celle de la figure 4 ou 9 décrite ci-dessus.
La figure 13 illustre une vue en perspective d'un connecteur assemblé 40 comprenant une partie 30 et une partie 30' par exemple selon les figures 10 et 11.
La figure 14 illustre une vue en coupe du connecteur de la figure 13.
Les figures 15 et 16 illustrent des modes d'exécution utilisant le système optique de la figure 6 dans lequel le laser 1, 1' et la diode 2, 2' sont inclinés l'un par rapport à l'autre.
Ce mode intègre de préférence les mêmes éléments que le mode précédent (figures 11 à 14). Dans ce mode, le laser 1, 1' est décalé de l'axe de rotation du connecteur 41 comme dans la figure 6 de manière à optimiser ia transmission du signal dans toutes les positions sur un arc de 360°. Les signaux émis et reçus passent par des axes optiques distincts et une lentille est avantageusement utilisée ici. Ce mode permet également d'atteindre des performances allant jusqu'à 10Gbit/s ou plus selon les performances réalisées dans le cadre de ia présente invention.
La fiche et l'embase (parties mâle et femelle) sont référencées 31, 31' le connecteur assemblé 41 et les parties électroniques (PCB) 10, et 10'. L'émetteur 1 (laser) et le récepteur 2 (photodiode) sont visibles sur ia figure 16 de même qu'un moyen de type roulement à bille 50 pour faciliter la rotation relative des deux parties du connecteur. Les principes de la présente invention peuvent s'appliquer à un connecteur électrique pour former une construction hybride électrique + optique. Un exemple d'un tel connecteur électrique auquel lesdits principes peuvent s'appliquer est décrit dans les publications WO 2017/072620, WO 2019/193564 et WO 2019/193567 (incorporées par référence dans la présente demande) et le principe est illustré en figure 17 avec les pistes 60 et les contacts 61 et des diffuseurs de lumière 62.
L'intérêt de cette construction est d'intégrer une transmission de puissance par la voie électrique. Dans ce mode d'exécution, on utilise par exemple un circuit imprimé "Rigid-Flex", permettant de déporter la partie laser et photodiode du circuit imprimé et de transmettre les signaux électriques à travers un flex 72 jusqu'au transceiver 73.
La figure 18 illustre ce circuit imprimé 70, avec la partie laser/photodiode 71 déportée et le flex 72.
La figure 19 illustre un connecteur 80 selon ce mode avec circuit imprimé 70/70', partie laser/photodiode 71/71' déportée, flex 72/72', transceiver 73/73' et la configuration de moyens optiques est par exemple selon les figures 6, 14 et 15.
La figure 20 illustre un mode d'exécution d'une construction utilisant le système monolithique comprenant l'ensemble diode 1, 1' et photo-détecteur 2, 2' de la figure 7 et dans un connecteur dont le principe est illustré dans la figure 17. Une telle construction de la figure 20 peut s'utiliser par exemple dans les connecteurs des publications WO 2017/072620, WO 2019/193564 et WO 2019/193567 mentionnés ci-dessus dans le cadre de la description de la figure 17.
Les modes d'exécution décrits le sont à titre d'exemples illustratifs et ne doivent pas être considérés comme limitatifs. D'autres modes d'exécution peuvent faire appel à des moyens équivalents à ceux décrits par exemple. Les modes d'exécution peuvent également être combinés entre eux en fonction des circonstances, ou des moyens utilisés dans un mode (par exemple tel qu'illustré dans une figure) peuvent être utilisés dans un autre mode (par exemple tel qu'illustré dans une autre figure). De plus les formes et assemblages des différentes parties illustrées dans les dessins sont données comme exemples illustratifs et non-limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Partie de connecteur déconnectable destinée à former une embase ou une fiche du connecteur, ledit connecteur permettant une rotation relative entre l'embase et la fiche autour d'un axe de rotation (3) du connecteur une fois connectées, ladite partie de connecteur comprenant au moins des moyens optiques pour une transmission optique sans contact dans le connecteur et insensible à ladite rotation relative, lesdits moyens optiques comprenant au moins un laser (1, 1') destiné à émettre un faisceau et une photodiode (2, 2') destinée à recevoir un faisceau, l'un desdits moyens optiques étant d'un côté dudit axe de rotation.
2. Partie de connecteur selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens optiques (1,1', 2, 2') sont de chaque côté dudit axe de rotation (3).
3. Partie de connecteur selon la revendication 1, dans laquelle la photodiode (2,2') est alignée sur Taxe de rotation (3),
4. Partie de connecteur selon la revendication 3, comprenant un élément optique (6,6') déviant le faisceau laser en direction de la surface active d'une photodiode.
5. Partie de connecteur selon la revendication 3, dans laquelle un pian de montage de la photodiode (2, 2') et du laser (1, 1') de ladite partie de connecteur est incliné en gardant le centre de la surface active de la photodiode sur l'axe de rotation (3) du connecteur.
6. Partie de connecteur selon la revendication 1, dans laquelle le laser (1,1') est aligné sur Taxe de rotation (3) du connecteur.
7. Partie de connecteur selon la revendication 6, dans laquelle la photodiode est orientée à 90° par rapport à l'axe de rotation et comprenant un filtre pour dévier un faisceau laser reçu sur la photodiode.
8. Partie de connecteur selon l'une des revendications précédentes, ladite partie comprenant une lentille (5,5') et/ou un diaphragme (21).
9. Partie de connecteur selon l'une des revendications précédentes, ladite partie comprenant une partie électronique (10) destinée à transformer un signal électrique en en signal optique et inversement.
10. Partie de connecteur selon l'une des revendications précédentes, ladite partie comprenant des contacts électriques (60,61) pour une transmission électrique.
11. Partie de connecteur selon l'une des revendications précédentes, ladite partie comprenant des moyens (50) permettant de faciliter la rotation relative entre l'embase et la fiche.
12. Partie de connecteur selon la revendication précédente, les moyens facilitant la rotation comprennent un roulement à billes (50).
13. Connecteur comprenant une partie selon l'une des revendications précédentes comme embase et une partie selon l'une des revendications précédentes comme fiche.
14. Connecteur selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'embase et la fiche comprennent des moyens permettant leur connexion et leur alignement (15, 15', 16).
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2377047A1 (fr) * 1977-01-05 1978-08-04 Fort Francois Connecteur rotatif pour fibre optique
FR2579773B1 (fr) * 1985-03-29 1987-05-29 Socapex Duplexeur optique miniaturise a point optique deconnectable
JP3748979B2 (ja) * 1997-04-23 2006-02-22 オリンパス株式会社 電子内視鏡装置
US8651750B2 (en) * 2009-11-19 2014-02-18 Apple Inc. Audio connectors with optical structures and electrical contacts
KR20180070614A (ko) 2015-10-27 2018-06-26 피셔 커넥터 홀딩 에스에이 다극성 커넥터
US11616324B2 (en) 2018-04-06 2023-03-28 Conextivity Group Sa Multipolar connector
RU2020134236A (ru) 2018-04-06 2022-05-06 Фишер Коннекторс Холдинг С.А. Многополюсный соединитель

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