JP6133886B2 - 光ファイバの運動制御を有するアクティブ光学ケーブルアセンブリ - Google Patents

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Description

従来の電線によるネットワークと比較して、光ファイバ通信ネットワークは、大幅に多くの情報を大幅に高速で伝送することが可能である。したがって、光ファイバは通信ネットワークにおいて益々使用されつつある。多くの電子装置では、デジタル信号は、電気信号として発生させられ、導線又は回路基板のトレース上を伝送される。高速信号を長距離伝送するには、電気信号の光信号への変換がしばしば行われ、光ファイバ又は導波管上で低損失の伝送が行われる。電気信号から光信号への変換、及び最終的な光信号から電気信号への変換は、光源及び検出器、並びに電子制御部及び論理回路を含むトランシーバによって行われる。多くの光学伝送システムの実施形態では、トランシーバは、電気的コネクタインターフェースと光学的コネクタインターフェースを有する独立型モジュールである。
いくつかの実施形態は、電気レセプタクルコネクタに光ファイバを接続するためのプラグコネクタに関する。プラグコネクタは、レセプタクルコネクタと嵌合するためにプリント回路基板(PCB)の嵌合エッジに隣接して配置された複数の電気接点を有するプリント回路基板(PCB)を有する。ハウジングキャビティ内にはトランシーバが配置され、このトランシーバは、PCBの表面上に配置され、前記複数の電気接点と電気的に接続された1個以上の光電子要素を有する。プラグコネクタは、ハウジングキャビティ、ハウジング開口部、及び、ハウジングキャビティ内で、ハウジング開口部とPCBとの間に配置され、上面を有するプラットフォームを有する。1本以上の光ファイバが、ハウジング開口部からハウジングキャビティに入り、光電子要素と光学的に結合される。複数の光ファイバは、プラットフォームの前記上面に沿って延びると共にPCBの上面の少なくとも一部に沿って延びる。複数の光ファイバは、PCBの上面から第1の最小距離だけ分離され、プラットフォームの上面から第1の最小距離よりも小さい第2の最小距離だけ分離される。
1本以上の光ファイバのうちの1本の光ファイバがプラットフォーム及びPCBの上面に向かって広がる場合、1本の光ファイバがプラットフォームに最も近いPCBのエッジに接触するよりも前に、1本の光ファイバがプラットフォームの上面と接触する。例えば、プラットフォームに最も近いPCBのエッジは、PCBの嵌合エッジの反対側のエッジであってよい。複数の光ファイバ内の光ファイバは、ハウジングキャビティ内で、ハウジング開口部と光電子要素との間で浮いている。
いくつかの実現形態では、ハウジングは、ハウジングキャビティ内で、プラットフォームの上面の両側に配置された対向する側壁を更に有する。対向する側壁は、プラグコネクタの長さに沿って延びるとともにプラットフォームの前記上面から遠ざかる方向に沿って互いから離れる。この構成では、光ファイバは、対向する側壁の間に画定される空間内に配置される。
いくつかの態様によれば、光電子要素は、光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換するか、又はこの両方を行うように適合することができる。例えば、複数の光ファイバ内の光ファイバは、光電子要素の性質及び性能要求条件に応じて、マルチ横モード光ファイバ又はシングル横モード光ファイバであってよい。
いくつかの実施形態は、プラグコネクタを含む光電子システムに関する。プラグは、内部にキャビティが画定されたハウジングを有する。プリント回路基板(PCB)がハウジングキャビティ内に配置される。PCBは、PCBの上面に配置された光電子要素、及び、レセプタクルコネクタと嵌合するためのPCBの嵌合エッジに隣接して配置された第1の複数の電気接点を有する。第1の複数の電気接点は、光電子要素と電気的に接続される。複数の光ファイバがハウジング開口部からハウジングキャビティに入り、これらの光ファイバは光電子要素と光学的に結合される。プラットフォームが、ハウジングキャビティ内で、ハウジング開口部とPCBとの間に配置され、このプラットフォームは上面を有している。複数の光ファイバは、プラットフォームの上面に沿って延びると共にPCBの上面の少なくとも一部に沿って延び、複数の光ファイバは、PCBの上面から第1の最小距離だけ分離され、プラットフォームの上面から第1の最小距離よりも小さい第2の最小距離だけ分離されている。複数の光ファイバ内の光ファイバは、マルチ横モード光ファイバである。光電子システムは更に、複数の光ファイバ内の光ファイバの少なくとも一部のものに光を放射するマルチ横モードレーザを有する。例えばレーザは、垂直共振器面発光レーザを含み得る。
いくつかの実施形態は、電気レセプタクルコネクタに光ファイバケーブルを接続するためのプラグコネクタを含む。プラグは、内部にキャビティが画定されたハウジングを有する。プリント回路基板(PCB)がハウジングキャビティ内に配置され、光電子要素を有する。光ファイバケーブルがハウジング開口部からハウジングキャビティに入り、光電子要素と光学的に結合される。ケーブルは、クラッドにより囲まれたコアを有する少なくとも1本の光ファイバと、少なくとも1本の光ファイバを囲む外側ジャケットとを有する。ケーブルは、少なくとも1本のファイバとケーブルジャケットとの間に小さい力が加えられた場合に、少なくとも1本のファイバがケーブルジャケットに対して長手方向に動くことができるように構成されている(いわゆる「ルースチューブ」ケーブル設計の1つの例である)。ケーブルはハウジング開口部においてハウジングに取り付けられることにより、外側ジャケットがケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されるが、少なくとも1本の光ファイバがケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されない。光電子要素は、PCBの上面に配置することができる。
例えば、ケーブルがケーブルの長手方向に沿って最大規格のケーブル荷重で引っぱられる場合、少なくとも1本の光ファイバにかかる引張り応力は実質的にゼロである。少なくとも1本の光ファイバは、ハウジングキャビティ内で、ハウジング開口部と光電子要素との間で浮いている。
いくつかの構成では、ケーブルは、クラッドにより囲まれたコアをそれぞれが有する複数の光ファイバと、複数の光ファイバを囲む外側ジャケットと、を有する。ケーブルはハウジング開口部においてハウジングに取り付けられることにより、外側ジャケットがケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されるが、複数の光ファイバ内の光ファイバがケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されない。例えば、ケーブルがケーブルの長手方向に沿って最大規格のケーブル荷重で引っぱられる場合、複数の光ファイバ内の光ファイバにかかる引張り応力は実質的にゼロである。
いくつかの実施形態は、電気レセプタクルコネクタに光ファイバケーブルを接続するためのプラグコネクタに関する。プラグコネクタは、ハウジング、及びハウジングキャビティ内に配置されるプリント回路基板を有する。ハウジングは、対向する上壁及び底壁と、対向する外側側壁とを有し、上壁、底壁、及び外側側壁はそれらの間にキャビティを画定する。プリント回路基板(PCB)は、光電子要素、及び電気レセプタクルコネクタと嵌合するためのPCBの嵌合エッジに隣接して配置された第1の複数の電気接点であって、光電子要素と電気的に接続された、第1の複数の電気接点を有する。プラグコネクタは更に、ハウジングキャビティ内に配置され、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部から光電子要素にまで延びる複数の光ファイバであって、光電子要素と光学的に結合された、複数の光ファイバを有する。第1の対向する内側側壁が、ハウジングキャビティ内において、対向する外側側壁の間でかつ底壁上に配置されており、この第1の対向する内側側壁は、底壁から上壁に向かう方向に互いから離れる。第2の対向する内側側壁が、ハウジングキャビティ内において、対向する外側側壁の間でかつ上壁上に配置されており、この第2の対向する内側側壁は、上壁から底壁に向かう方向に互いから離れる。第1の対向する内側側壁は第2の対向する内側側壁と重なり合い、第1及び第2の対向する内側側壁はそれらの間に案内空間を画定する。複数の光ファイバは、この案内空間内に配置される。
光電子要素は、PCBの上面に配置することができる。いくつかの態様によれば、複数の光ファイバ内の光ファイバは、ハウジングキャビティ内で、ハウジングの開口部と光電子要素との間で浮いている。複数の光ファイバ内のファイバがハウジングキャビティ内で広がる場合、第1及び第2の対向する側壁が、広がる光ファイバをハウジングの上壁に向かって協働して案内する。場合によっては、第1の対向する内側側壁は、ハウジングの底壁の内側に対してせりあがった第1の表面において終端する。第1の表面は、複数の光ファイバ内の光ファイバの下方で延びると共に光ファイバと平行に延びる平面部分を有し得る。
第1の対向する内側側壁は、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部とPCBとの間に延び得る。第2の対向する内側側壁は、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部と光電子要素との間に延び得る。
いくつかの構成では、第2の対向する内側側壁は、ハウジングの上壁の内側に配置された第2の表面において終端し、この第2の表面は、複数の光ファイバに沿って、湾曲した湾曲部分を有する。第2の表面の湾曲部分の曲率半径は、複数の光ファイバ内の光ファイバの最小の屈曲の曲率半径よりも大きくてよい。
上記の本発明の概要は、それぞれの開示される実施形態又はすべての実施の態様を説明することを目的としたものではない。図面及び以下の詳細な説明により、異なる例示的な実施形態を例示する。
光ファイバケーブルの平面図を示す。 光ファイバケーブルの断面図を示す。 いくつかの実施形態に基づいて、プリント回路基板(PCB)上に実装された光電子要素240と結合された光ケーブルを有する光学サブアセンブリの平面図である。 いくつかの実施形態に基づいて、プリント回路基板(PCB)上に実装された光電子要素240と結合された光ケーブルを有する光学サブアセンブリの断面図である。 光ファイバコネクタの一部を示す。この場合、コネクタは、本明細書に述べられる異なる実施形態に基づいて、相補的な電気レセプタクルコネクタと嵌合するように構成された電気プラグコネクタである。 光ファイバコネクタの一部を示す。この場合、コネクタは、本明細書に述べられる異なる実施形態に基づいて、相補的な電気レセプタクルコネクタと嵌合するように構成された電気プラグコネクタである。 光ファイバコネクタの一部を示す。この場合、コネクタは、本明細書に述べられる異なる実施形態に基づいて、相補的な電気レセプタクルコネクタと嵌合するように構成された電気プラグコネクタである。 本明細書に述べられる実施形態に基づく、光電子要素の電気信号から光学信号への変換動作のいくつかの態様を示す。 いくつかの実施形態に基づく、プラグコネクタハウジングの上側部分を示す。 いくつかの実施形態に基づく、下側ハウジング部分、上側ハウジング部分、及び光ファイバケーブルを有するプラグコネクタの図を示す。 いくつかの実施形態に基づく、上側及び下側ハウジング部分を有するコネクタハウジングの嵌合端の端面図を示す。 異なる実施形態において述べられる、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部と光電子要素との間に延びる第2の対向する内側側壁を示す。 異なる実施形態に基づく、ケーブルに取り付けられ、外側ジャケットの長手方向の運動は拘束するが個々の光ファイバの長手方向の運動は拘束しない張力緩和ブッシングを有する光ファイバケーブルを示す図である。
両端の電気プラグコネクタにトランシーバが組み込まれた光ファイバケーブルを、本明細書では、アクティブ光ケーブルとして述べる。両端にプラグコネクタを有するアクティブ光ケーブル(AOC)は、従来のコネクタ化された電気ケーブルに似た外観を有しており、電気ケーブルの互換品となり得るが光ファイバの性能を与えるものである。トランシーバをAOCに組み込むため、電気プラグコネクタは、内部にキャビティが画定されたハウジングを有している。光ファイバケーブルは、大量の情報を高速で伝送するように設計されている。それぞれの光ファイバケーブルは、光信号の導波管として機能する1本以上の光ファイバを含み得る。光ファイバケーブルを介して情報を伝送するためには、送信側の端部において電気信号を光信号に変換し、受信側の端部において光信号を再び電気信号に変換する。電気信号から光信号へ、及び光信号から電気信号への変換は、この変換を行うように構成された光電子要素を有するトランシーバによって処理される。いくつかの構成では、トランシーバは、光コネクタ内に収容された1つ以上のプリント回路基板上に実装された1つ以上の光電子要素を有する。
図1A及び1Bは、光ファイバケーブル100の平面図及び断面図をそれぞれ与える。この例では、光ファイバケーブル100は8本の光ファイバ110を含んでいる。それぞれの光ファイバ110は、クラッド112及びバッファコーティング115によって包囲されたコア111を有している。光ファイバ110は外側ジャケット120内に配置され、場合によっては、ファイバ110は、ジャケット120内において長手方向軸に沿って動かすことができる。いくつかの構成では、1本以上のファイバ110は、外側ジャケット120内において緩くてよく、これは光ファイバ110が外側ジャケット120内で長手方向かつ横方向に動くことができることを意味する。緩いケーブルの構成では、ファイバは、図1A及び1Bの理想化された図のアラインメントよりもランダムなアライメントを有し得る。
図2A及び2Bは、それぞれ、光ケーブル100及びコネクタ200の一部の平面図及び断面図である。光ケーブルは、コネクタ200内のトランシーバ240(光エンジンとしても示される)と結合される。トランシーバ240は、光線を案内するための光結合要素241a、光放射及び/又は光検出装置などの光電子要素241b、並びに、特定用途向け集積回路(ASIC)241cなどの1個以上の電子要素などの1個以上の要素241を有し得る。トランシーバ240の要素241は、プリント回路基板(PCB)230上に実装されている。コネクタ200は、内部にPCBが実装されるハウジング290を有している。光信号は、光ファイバケーブル100の光ファイバ110を通ってコネクタ200内のトランシーバ240に伝送される。トランシーバ240は、光信号を電気信号に変換するか、かつ/又はその逆を行う。電気信号は、PCB上の導電性トレース260を通って、PCBの嵌合エッジ338に沿って配列された導電性エッジコネクタパッド250に伝送される。エッジコネクタパッド250は、エッジコネクタパッド250を受容するように構成されたレセプタクルコネクタのソケットにPCB基板230のエッジコネクタパッド250を挿入することによって、更なる電気回路に接続することができる。
個々の光ファイバ110は比較的脆弱であり、特に歪んだり、かつ/又は鋭いエッジ又は粗い表面と接触したりする場合に破断し得る。個々の光ファイバ110は、ファイバ保護コーティング115によって比較的保護されているが、光ファイバ110は、例えば光電子要素240と結合される領域において、コネクタハウジング290内で露出している。
光ファイバ110の長手方向及び/又は横方向の運動のような光ファイバケーブル100の運動によって光ファイバ110が曲がり、ファイバがPCB 230の表面又はPCBエッジ235などの粗い、又は鋭い形成部と接触することになる。PCB 230及び/又はPCBエッジ235による、ファイバの保護コーティング115の摩耗によって、ガラスコア111が露出して、光ファイバケーブルの信頼度が低下する怖れがある。本明細書に述べられる実施形態には、光ファイバの運動を制御する、光ファイバコネクタハウジング内に配置された光ファイバコネクタの構成及び/又は機構が関係する。このような運動制御機構は、光ファイバに作用する引張応力の量を低減し、かつ/又は光ファイバの運動を制御することによって、ファイバの破断に寄与し得る鋭い、又は粗い形成部との接触を防止する。例えば、本明細書に述べられる運動制御機構は、最大量までの運動は規制しつつ、ハウジングキャビティ内におけるファイバの長手方向及び横方向の運動の一方又は両方を可能とする。
図3〜5は、光ファイバコネクタの一部を示したものである。この場合、コネクタは、相補的なレセプタクルコネクタと嵌合するように構成されたプラグコネクタである。図3及び4は、プラグコネクタハウジングの下側部分370の異なる等角図を示している。図5A及び5Bは、ハウジングの下側部分370の断面図を示している。図8に最も分かりやすく示されるように、プラグコネクタハウジングは、プラグコネクタハウジングの上側部分770と組み立てることが可能な下側部分370を有している。本明細書において「下」及び「上」なる用語は、ハウジングに対して配置されたハウジングの各部分及び異なる要素を説明するための便宜的な用語として使用する。しかしながら、これらの用語は、コネクタハウジング又は要素のいかなる特定の向きを指定するためのものではない点は認識されるであろう。例えば、いくつかの向きにおいて「下」として指定されるハウジング部分は、実際には「上」として指定されたハウジング部分の上、又は左側若しくは右側などであり得る。図4及び5に示される下側ハウジング370の図は、ハウジング内に配置された光ファイバ110を示しているのに対して、図3に示される下側ハウジング370の図は、光ファイバ110を含んでいない。
図3〜5に示されるように、トランシーバ340は、PCB 330上に実装された光学、光電子、及び電子要素などの要素341を有している。PCBは、ハウジング370のキャビティ371内に配置されている。図3及び5に示される第1の複数の電気接点365は、PCB 330の嵌合エッジ338に隣接して配置されている。電気接点365は、PCB 330上に配置されたトレースによってトランシーバ340と電気的に結合されている。電気接点365は、レセプタクルコネクタのソケット電気接点と嵌合するように構成されている。
図3に最も分かりやすく示されるように、ハウジング370の開口部372は、光ファイバ110が入ることができるように構成されている。光ファイバ110がハウジング370内にある場合、光ファイバ110はPCB 330上に配置された1個以上のトランシーバ要素341と光学的に結合することができる。いくつかの構成では、ハウジングキャビティ371内で、ハウジング開口部372とPCB 330との間に構造体375が配置される。光学キャビティ371内に存在する場合、光ファイバ110は、構造体375の上面376に沿って延びると共にPCB 330の少なくとも一部の上面336に沿って延びる。光ファイバ110は、ハウジングキャビティ371内で、ハウジング開口部372とトランシーバ340との間で浮いている。
いくつかの状況では、光ファイバ110はハウジングキャビティ371内で垂れ下がるか又は広がり得る。構造体375は、キャビティ371内における光ファイバ110の運動を制限する少なくとも1つの表面376を有している。構造体375がなければ、垂れ下がり/広がりによって、光ファイバ110は例えばPCBエッジ337において、PCB 330と接触する可能性がある。構造体375は、下記に図5〜6に関連して述べるように異なる形態を取り得るものであり、光ファイバ110とPCB 330との偶然の接触を低減する、光ファイバ110とPCB 330との間の所定の空間的関係を維持するように構成される。例えば、構造体375は、ハウジング開口部とPCBとの間の領域においてPCB 330に向かう光ファイバ110の運動を制限するように構成することができる。光ファイバ110は、PCB 330の上面336から第1の最小距離だけ分離され、構造体375の上面376から第1の最小距離よりも小さい第2の最小距離だけ分離されている。
構造体は、任意の都合のよい形状を取ることができる。例えば、図5Aに見られるようないくつかの実施形態では、構造体はプラットフォーム385として構成される。図5Aにおいて、ファイバ110は、ほぼ平坦な構成として配置されており、コネクタ内に円弧を実質的に有していない。この直線的な構成では、光ファイバ110は、PCB 330の上面336から第1の最小距離d0だけ分離され、プラットフォーム385の上面386から第2の最小距離d0だけ分離されており、d0はd0よりも小さくなっている。プラットフォーム面386は、丸みがつけられるか又は面取りされたエッジを有してもよい。図5Aにやはり示されるように、光ファイバ110は、ハウジング370の底面に対して比較的真っ直ぐ又は平行となるようにキャビティ371内に配置することができる。図5Aに示される構成では、光ファイバ110がプラットフォーム385の上面386及びPCB 330の上面336に向かって広がる又は動く際、光ファイバ110は、PCB 330のエッジ337又は表面336と接触するよりも前にプラットフォーム385の上面386と接触する。例えば、プラットフォーム385は、長さ約16mm、幅3.25mm、及び高さ約3mmとすることができる。異なる実施形態において、d0は約0.750mm±0.100mmとすることができ、d0は約0.500±0.100mmとすることができる。場合により、いくつかの実現形態では、PCB 330のエッジ337は丸みがつけられるか又は面取りされてもよく、かつ/又はエッジ337を、光ファイバ110の摩耗を防ぐためにバンパー302又は封入材で覆うこともできる。
図5Bに示されるようないくつかの実施形態では、構造体は、傾斜面396及び/又は丸みを帯びた前エッジ396aを有するプラットフォーム又は隆起部395として構成することができる。多くの場合、図5B〜5Eに示されるように、光ファイバ110は、開口部372とトランシーバ340との間の間隔において、下側ハウジング370の下側壁379から遠ざかって、上方に湾曲してキャビティ371内に配置される。光ファイバがアーチ状となっている場合、光ファイバはPCBの上面から第1の最小距離dだけ分離され、運動制御機構の上面から第2の最小距離だけ分離される。場合によっては、dはdよりも小さい。ハウジング内における光ファイバの、開口部372とトランシーバ340との間の距離は約28mmとすることができ、光ファイバの曲率は直線状の形態から半径15mmの範囲にわたる。場合によっては、図5Cに示されるように、プラットフォーム397は、キャビティ371内における光ファイバ110の望ましい曲線と同様の曲線を有するように形成された上面398を有することができる。ファイバ110は、表面398と接触してもしなくともよい。図5Dに示されるように、構造体は、下側ハウジング部分370の側壁によって支持されたバー394として構成することもできる。
更なる他の実現形態では、図5Eに示されるように、プラットフォームを使用しないか、又は、光ファイバ110が取り付けられるトランシーバ340の部分を、PCB 330のエッジ337の近くに配置することと組み合わせて使用することができる。例えば、トランシーバ340のこの部分を、PCBエッジから約15mmの範囲内に配置することができる。トランシーバ340をエッジの近くに配置することにより、PCB 330による光ファイバの摩耗の可能性が制限される。
いくつかの実施形態では、光ファイバ110は、トランシーバ340のすぐ前方に配置された機構303に接着することができる。図5Fは、回路基板330上に配置された機構303を示しているが、機構303はハウジング370の一部として形成することもできる。例えば、機構303は下側ハウジング部分370の下側壁379によって支持されてもよく、又は側壁により支持されてもよい。接着は、ファイバ110上、及び/又はファイバ110と機構303との間に接着剤304を置くことによって実現することができる。
場合によっては、図3及び4に見られるように、構造体375は、1つ以上のプラットフォーム側壁377を更に有してもよい。例えば、コネクタハウジング370は、ハウジングキャビティ371内で、プラットフォーム面376の両側に配置された対向する側壁377を有することができる。プラットフォーム側壁377は、プラグコネクタのハウジング370の長さに沿って延び、場合によっては、プラットフォーム面376から遠ざかる方向に沿って互いから離れる。コネクタハウジング内に存在する場合、光ファイバ110は、図4に示されるように側壁377の間の空間内に配置される。
本明細書に述べられる光ファイバは、シングルモード又はマルチモード光ファイバであってよい。シングルモード光ファイバは、単一のモードを有する単一の光線のみを伝送するように設計されている。マルチモード光ファイバは、それぞれが光ファイバのコア内部でわずかに異なる反射角を有する複数の光線又はモードを同時に伝送するように設計されている。マルチモード光ファイバは一般的に、シングルモードファイバよりも太いコアを有しており、シングルモードファイバよりも短い範囲で使用されている。光線はファイバの長さと平行に伝播するが、光線の電磁振動が光ファイバの長さに対して垂直である場合には横モードと呼ばれる場合もある。本明細書に述べられる光ファイバは、例えば複数の横モードの光線又は単一の横モードの光線を伝送することができる。
上記に述べたように、トランシーバは、電気信号を光信号に変換し、かつ/又は光信号を電気信号に変換するように構成されている。電気信号の光信号への変換は、発光ダイオード又はレーザなどの発光装置を使用して行うことができる。例えば、複数の横モードを放射するように構成されたレーザを例えば光ファイバと結合させることができる。
図6は、トランシーバ640の電気信号から光学信号への変換動作をより詳しく示したものである。図6の光電子トランシーバ640は、複数の横モードを発生することが可能な、垂直共振器面発光レーザ(VCSEL)などのマルチ横モードレーザ、及び/又はPINダイオードなどの対応する光検出装置を有している。VCSELは、各層のエッジに沿って、例えば半導体層の平面に平行な方向に光を放射するレーザダイオードと異なり、半導体層の上面に対して垂直にレーザ光を放射する半導体レーザダイオードの一種である。導電性トレース650が電気信号を伝送し、この電気信号をレーザによって複数の横モードの光線に変換することができる。マルチ横モードの光線は、上記に述べたようにマルチ横モード光ファイバ611によって伝送される。
レーザ及び/又はPINダイオード610は、光ファイバ110のファイバ611の導波管部分111と光学的に結合されている。例えば、レーザ及び/又はPINダイオード610は、図6に示されるように、1個以上のレンズ305及び全反射面306を有するカップリング機構によって光ファイバ110と光学的に結合することができる。また、レーザ及び/又はPINダイオード610は、例えば接着剤による直接的な取り付けなどの直接的取り付けによって、光ファイバ110と光学的及び物理的に結合することもできる。
図6に示されるように、レーザ及び/又はPINダイオード610は、ボンドワイヤ615によってASIC 620と電気的に結合することができる。ASIC 620からのボンドワイヤは、PCB 650のトレースと電気的に結合することができる。導電性トレース650が、トランシーバ340をエッジコネクタパッド365と電気的に接続している(図3を参照)。
上記に述べたように、光ファイバの運動制御を与えるいくつかの実施形態は、コネクタハウジング内部における光ファイバの運動を制御するような形状に形成された、1組以上の対向した側壁を有する。例えば、2組の対向した側壁を用いることで光ファイバの運動を協働して制御することができる。
図3及び4は、下側部分の対向する外側側壁378の組及び底壁379を有する、本明細書において下側ハウジング部分と呼ばれる、プラグコネクタハウジングの部分370を示している。底壁379及び下側部分の外側側壁378は、下側ハウジングキャビティ371を画定している。
図7は、上側部分の対向する側壁778及び上壁779を有する、本明細書において上側部分と呼ばれる、プラグコネクタハウジングの部分770を示している。上側部分の外側側壁778及び上壁779は、上側ハウジングキャビティ771を画定している。図7に示されるように、上側ハウジング770は、上側ハウジング770の上壁779から下向きに延びる第2の対向する内側側壁777の組を有している。
下側ハウジング370及び上側ハウジング770は、互いに嵌合されてプラグコネクタハウジングを形成する2個のハウジング部分である。2個のハウジング部分370、770が互いに嵌合されると、コネクタハウジングは、上側部分の外側側壁778と下側部分の外側側壁378とからなる外側側壁を有することになる。上壁779及び底壁379に沿ったコネクタ側壁778、378は、下側ハウジングキャビティ371及び上側ハウジングキャビティ771を含むハウジングキャビティを形成する。図4に示されるように、光電子要素340が実装されたPCB 330を、上側及び下側ハウジングキャビティ371、771により形成されたハウジングキャビティ内に配置することができる。図3に最も分かりやすく見られるように、PCBは、PCB 330の嵌合エッジ338に隣接して配置された第1の複数の電気接点365を有している。電気接点365は光電子要素340と電気的に結合されており、レセプタクルコネクタとの嵌合を促進する。
図4に示されるように光ファイバ110がハウジング内に存在している場合、光ファイバ110はハウジング開口部372から光電子要素340にまでハウジングの長さに沿って延び、光電子要素340と光学的に結合される。場合によっては、光ファイバ110は、例えば接着剤で取り付けることなどにより、光電子要素に直接取り付けられる。
特定の実現形態では、下側ハウジング370は、下側ハウジング370の底379から上向きに延びる第1の対向する内側側壁377を有する。図3及び4に示される構造体375は、側壁377と組み合わせて使用してもしなくともよい。別の言い方をすれば、構造体375は側壁377なしで使用することができ、又は構造体375は側壁377とともに使用することもでき、又はいくつかの実施形態では、図3及び4に示されるように、構造体375と側壁377とを一緒に使用することもできる。
上記に述べたように、第1の対向する内側側壁377(図3及び4を参照)は、下側ハウジングキャビティ371内において底壁379上で外側側壁378の間に配置される。第1の対向する内側側壁377は、底壁から上壁に向かう方向に互いから離れている。コネクタは、光学キャビティ771内において上壁上で対向する外側側壁778の間に配置される第2の対向する側壁777(図7を参照)を有する。第2の対向する内側側壁777は、上壁779から底壁379に向かう方向に互いから離れている。上側部分及び下側部分370、770が互いに組み立てられると、第1の対向する内側側壁377と第2の対向する内側側壁777とがそれらの間に案内空間を形成する。コネクタキャビティ内に光ファイバ110が存在する場合、光ファイバは、第1の内側側壁377と第2の内側側壁777とによって形成されるこの案内空間内に配置される。案内空間は、光ファイバの運動を制御するように構成されている。
いくつかの実施形態では、第1の対向する内側側壁は第2の対向する内側側壁なしで使用され、いくつかの実施形態では、第2の対向する内側側壁は第1の対向する内側側壁なしで使用され、更にいくつかの実施形態では、第1及び第2の対向する内側側壁が一緒に使用される点に留意されたい。いくつかの構成では、第1の対向する内側側壁は第2の対向する内側側壁と重なり合うか、又はその逆である。いくつかの実施形態では、第2の対向する内側側壁は、ハウジングに沿って第2の対向する内側側壁から長手方向に変位する。
図8は、下側ハウジング部分370、上側ハウジング部分770、及び光ファイバケーブル100を有する光ファイバコネクタの図を示している。コネクタが組み立てられると、上側ハウジング770の外側側壁778が下側ハウジング370の外側側壁378と嵌合してコネクタの外側側壁を形成する。PCB 330の嵌合エッジ338の電気接点365を図8に見ることができる。
図9は、上側770及び下側370のハウジング部分を含むコネクタハウジングの嵌合端の端面図を示している。コネクタの嵌合端からは、PCB 330の嵌合エッジ338、及び嵌合エッジ338に隣接して配置された電気接点365を見ることができる。上側ハウジング部分770は、外側側壁778及び上壁779を有している。下側ハウジング370は、下側の外側側壁378及び底壁379を有している。上側ハウジングの対向する外側側壁778と下側部分の外側側壁378とは互いに嵌合して、コネクタハウジングの外側側壁を形成している。
下側ハウジング370は、ハウジングキャビティ内において、対向する外側側壁378の間でかつ底壁379上に配置された第1の対向する内側側壁377を有している。図に示されるように、例えば図3及び4では、第1の対向する内側側壁377は、ハウジングの長さに沿って、ハウジング開口部372とPCB 330との間に延びている。第1の対向する内側側壁377は、底壁379から上壁779に向かう方向に互いから離れている。上側ハウジング770は、対向する外側側壁778の間でかつ上壁779上に配置された第2の対向する内側側壁777を有している。図10に見られるように、第2の対向する内側側壁777は、ハウジングの長さに沿って、ハウジング開口部372と光電子要素340との間に延びている。第2の対向する内側側壁777は、上壁779から底壁379に向かう方向に互いから離れている。第1及び第2の対向する内側側壁377、777は互いに、それらの間に案内空間399を形成する。光ファイバケーブル100は、図9において、複数の個々の光ファイバ110とともに見ることができる。光ファイバ110は案内空間399内に配置されている。
図10は、図8のコネクタの長手方向軸に沿った断面図を示している。第1の対向する内側側壁377と第2の対向する内側側壁777とは、コネクタの長手方向軸に沿って互いからオフセットしている。第1の対向する内側側壁377は、第2の対向する内側側壁777よりもハウジング開口部372に近く、第2の対向する内側側壁777は第1の対向する内側側壁377よりもPCB 330の嵌合エッジ338及び光電子要素340に近くなっている。第1の対向する内側側壁377は、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部(図3、372を参照)とPCB 330との間に延びている。第2の対向する内側側壁777は、ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部372と光電子要素340との間に延びている。図10は、PCB 330の上面に配置された光電子要素340を示している。光ファイバ110は、ハウジングキャビティ391内で、第1及び第2の対向する内側側壁377、777により形成された案内空間399内で浮いている。
第1及び第2の対向する内側側壁377、777は、光ファイバ110がハウジングキャビティ395内で広がるか又は動く際に、第1及び第2の対向する内側側壁377、777が協働して光ファイバ110をハウジングの上壁779の方向に案内するように配置されている。
図10に示されるように、例えば場合によっては、第1の対向する内側側壁377は、ハウジングの底壁379の内側に対してせりあがった第1の表面376において終端し得る。第1の表面376は、光ファイバ110の下方で延びると共に光ファイバ110と平行に延びる平面部分を有している。第2の対向する内側側壁777は、ハウジングの上壁779の内側に配置された第2の表面775において終端し得る。第2の表面775は、複数の光ファイバ110に沿って湾曲した湾曲部分775aを有してよい。例えば、場合によっては、第2の表面775の湾曲部分775aの曲率半径は、光ファイバ110の最小規格の曲率半径よりも大きく、例えば約15mmの曲率半径よりも大きい。
いくつかの実施形態では、運動制御は、光ファイバケーブルの外側ジャケットとともに配置される光ファイバの張力緩和を含む。これらの張力緩和のアプローチを、上記に述べた運動制御構造に代えるか又はそれに加えて使用することができる。図1A及び1Bを参照すると、光ファイバケーブル100は、少なくとも1本、例えば1本のみ又は複数の光ファイバ110を光ファイバケーブル100内に含むことができる。少なくとも1本の光ファイバは、外側ジャケット120内でケーブル100の長手方向軸に沿って動き得る。図4及び11に最も分かりやすく見られるように、光ファイバケーブル100は、ケーブルに取り付けられ、外側ジャケット120の長手方向の運動は拘束するが、個々の光ファイバの長手方向の運動は拘束しない張力緩和ブッシング410を有している。張力緩和ブッシングは、接着剤により、かしめにより、又は他の方法によって、ケーブルの外側ジャケットに取り付けることができる。
張力緩和ブッシング410は、ケーブル100がハウジング開口部372からハウジングに入るように、ハウジング内に配置されている。上側及び下側ハウジング部分370、770が、例えばねじ411によって互いに締結される際、ケーブル100はこのブッシングによってハウジングに対して保持される。ケーブルの外側ジャケット120がケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されるが、ジャケット120内に配置される1本以上の光ファイバ110のそれぞれは、外側ジャケット120内でケーブルの長手方向軸に沿って動くことができる。したがって、例えば90ニュートンの最大規格のケーブル荷重が長手方向軸に沿ってケーブルに加えられる場合に、ケーブルジャケット120内に配置された光ファイバ110のそれぞれにかかる引張り応力は実質的にゼロである。引張り応力が実質的にゼロであることは、光ファイバの経路に幾分の、場合によりわずかな量のアーチが残っているという状況をともなっている。このケーブルは、光ファイバ、ひいては光ファイバが接続される光電子要素に大きな張力を作用させることはない。例えば、ケーブル内のそれぞれの光ファイバに2ポンド(8.9N)未満、又は1ポンド(4.4N)未満、又は0.5ポンド(2.2N)未満、又は更には0.2ポンド(0.9N)未満の張力が加わる場合に発生する引張り応力は、実質的にゼロである。
張力緩和ブッシングは、ケーブルジャケット内に配置された少なくとも1本の光ファイバがケーブルの長手方向軸に沿ってジャケット内で動くことを可能としながら、長手方向軸に沿ってケーブルを拘束するための1つの可能な方法として上記に述べた点は認識されるであろう。例えば外側ジャケットをハウジングに取り付けることなど、上記のブッシング以外の様々な他の構造を使用することもできる。いくつかの構成では、光ファイバは、ケーブル100の長さに沿ったどこかの位置、例えばケーブル100の両端に配置された2個のコネクタの間の中間において外側ジャケット120に固定される。光ファイバをケーブルジャケットに固定することにより、1本以上のファイバがコネクタハウジングの片側又は両側に向かって動くことを防止し、したがって、1個の光電子要素に引張り応力が加わる可能性を防止する助けとなる。ケーブルジャケットへの光ファイバの固定は、ケーブルの長さに沿った中間及び/又はそれ以外の位置でケーブル内に接着剤を注入し、接着剤を硬化させることによって行うことができる。
項目1は、電気レセプタクルコネクタに光ファイバを接続するためのプラグコネクタであって、
前記レセプタクルコネクタと嵌合するためにプリント回路基板(PCB)の嵌合エッジに隣接して配置された複数の電気接点を有するプリント回路基板(PCB)と、
ハウジングキャビティ内に配置されたトランシーバであって、前記PCBの表面上に配置され、前記複数の電気接点と電気的に接続された1個以上の光電子要素を有するトランシーバと、
キャビティ、
ハウジング開口部、及び
前記ハウジングキャビティ内で、前記ハウジング開口部と前記PCBとの間に配置されたプラットフォームであって、上面を有するプラットフォームを有するハウジングと、
前記ハウジング開口部から前記ハウジングキャビティに入り、前記光電子要素と光学的に結合された1本以上の光ファイバであって、前記プラットフォームの前記上面の上方で延びると共に前記PCBの上面の少なくとも一部に沿って延び、前記PCBの上面から第1の最小距離だけ分離され、前記プラットフォームの上面から前記第1の最小距離よりも小さい第2の最小距離だけ分離された、1本以上の光ファイバと、を有する、プラグコネクタである。
項目2は、前記光ファイバがほぼ平坦な形態で配置される場合、前記第2の最小距離が前記第1の最小距離よりも小さい、項目1のプラグコネクタである。
項目3は、前記ハウジングが、前記光ファイバの最小の運動を拘束する一方で前記ハウジングキャビティ内における前記光ファイバの一定量の運動を可能とするように構成されている、項目1のプラグコネクタである。
項目4は、前記1本以上の光ファイバのうちの1本の光ファイバが前記プラットフォーム及び前記PCBの前記上面に向かって広がる場合、前記1本の光ファイバが前記プラットフォームに最も近い前記PCBのエッジに接触するよりも前に、前記1本の光ファイバが前記プラットフォームの前記上面と接触する、項目1のプラグコネクタである。
項目5は、前記プラットフォームに最も近い前記PCBの前記エッジが、前記PCBの前記嵌合エッジの反対側である、項目4のプラグコネクタである。
項目6は、前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバが、前記ハウジングキャビティ内で、前記ハウジング開口部と前記光電子要素との間で浮いている、項目1のプラグコネクタである。
項目7は、前記ハウジングが、前記ハウジングキャビティ内で、前記プラットフォームの前記上面の両側に配置された対向する側壁を更に有し、前記対向する側壁が、前記プラグコネクタの長さに沿って延びるとともに前記プラットフォームの前記上面から遠ざかる方向に沿って互いから離れ、前記光ファイバが、前記対向する側壁の間に画定される空間内に配置される、項目1のプラグコネクタである。
項目8は、前記光電子要素が、光信号を電気信号に、電気信号を光信号に変換するように適合されている、項目1のプラグコネクタである。
項目9は、前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバが、マルチ横モード光ファイバである、項目1のプラグコネクタである。
項目10は、
前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバが、マルチ横モード光ファイバである、項目1のプラグコネクタと、
前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバの少なくとも一部のものに光を放射するように構成されたマルチ横モードレーザと、を有する光電子システムである。
項目11は、前記レーザが、垂直共振器面発光レーザである、項目8の光電子システムである。
項目12は、電気レセプタクルコネクタに光ファイバを接続するためのプラグコネクタであって、
内部にキャビティが画定された、ハウジング開口部を有するハウジングと、
前記ハウジングキャビティ内に配置されたプリント回路基板(PCB)と、
前記PCB上に配置された1個以上の光電子要素と、
前記ハウジング開口部から前記ハウジングキャビティに入り、前記光電子要素と光学的に結合されたケーブルであって、
クラッドにより囲まれたコアをそれぞれが有する1本以上の光ファイバ、及び
前記1本以上の光ファイバを囲む外側ジャケットを有する、ケーブルと、を有し、
前記外側ジャケットが前記ハウジング開口部において前記ハウジングに取り付けられることにより、前記外側ジャケットが前記ケーブルの長手方向軸に沿って動くことが防止されるが、前記少なくとも1本の光ファイバが前記ケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されない、プラグコネクタである。
項目13は、前記ケーブルがケーブルの長手方向に沿って最大規格のケーブル荷重で引っぱられる場合、前記1本以上の光ファイバのそれぞれの光ファイバにかかる引張り応力が実質的にゼロである、項目11のプラグコネクタである。
項目14は、前記ケーブルが前記ケーブルの前記長手方向に沿って最大規格のケーブル荷重で引っぱられ、前記光ファイバにかかる張力が2ポンド(8.9N)未満である場合、前記1本以上の光ファイバの前記光ファイバにかかる引張り応力が実質的にゼロである、項目13のプラグコネクタである。
項目15は、前記少なくとも1本の光ファイバが、前記ハウジングキャビティ内で、前記ハウジング開口部と前記光電子要素との間で浮いている、項目11のプラグコネクタである。
項目16は、前記外側ジャケットが前記ハウジング開口部において前記ハウジングに取り付けられることにより、前記外側ジャケットが前記ケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されるが、前記光ファイバが前記ケーブルの長手方向軸に沿って動くことは防止されない、項目11のプラグコネクタである。
項目17は、前記ケーブルが前記ケーブルの前記長手方向に沿って最大規格のケーブル荷重で引っぱられる場合、前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバにかかる引張り応力が実質的にゼロである、項目16のプラグコネクタである。
項目18は、前記1個以上の光電子要素が前記PCBの上面に配置される、項目11のプラグコネクタである。
項目19は、レセプタクルコネクタに光ファイバを接続するためのプラグコネクタであって、
対向する上壁及び底壁と、対向する外側側壁とを有するハウジングであって、前記上壁、底壁、及び外側側壁がそれらの間にキャビティを画定する、ハウジングと、
前記ハウジングキャビティ内に配置されるプリント回路基板(PCB)であって、
少なくとも1個の光電子要素、及び
前記レセプタクルコネクタと嵌合するための前記PCBの嵌合エッジに隣接して配置された第1の複数の電気接点であって、前記光電子要素と電気的に接続された、第1の複数の電気接点を有する、プリント回路基板(PCB)と、
前記ハウジングキャビティ内に配置され、前記ハウジングの長さに沿ってハウジング開口部から前記光電子要素にまで延びる複数の光ファイバであって、前記光電子要素と光学的に結合された、複数の光ファイバと、
前記ハウジングキャビティ内において、前記対向する外側側壁の間でかつ前記底壁上に配置される第1の対向する内側側壁であって、前記底壁から前記上壁に向かう方向に互いから離れる、第1の対向する内側側壁と、
前記ハウジングキャビティ内において、前記対向する外側側壁の間でかつ前記上壁上に配置される第2の対向する内側側壁であって、前記上壁から前記底壁に向かう方向に互いから離れる、第2の対向する内側側壁と、を有し、前記第1の対向する内側側壁が前記第2の対向する内側側壁と重なり合い、前記第1及び第2の対向する内側側壁がそれらの間に案内空間を画定し、前記複数の光ファイバが前記案内空間内に配置される、プラグコネクタである。
項目20は、前記複数の光ファイバ内の前記光ファイバが、前記ハウジングキャビティ内で、前記ハウジングの開口部と前記光電子要素との間で浮いている、項目19のプラグコネクタである。
項目21は、前記光電子要素が前記PCBの上面に配置される、項目19のプラグコネクタである。
項目22は、前記複数の光ファイバ内のファイバが前記ハウジングキャビティ内で広がる場合、前記第1及び第2の対向する側壁が、前記広がる光ファイバを前記ハウジングの前記上壁に向かって協働して案内する、項目19のプラグコネクタである。
項目23は、前記第1の対向する内側側壁が、前記ハウジングの前記底壁の内側に対してせりあがった第1の表面において終端し、前記第1の表面が前記複数の光ファイバ内の光ファイバの下方で延びると共に光ファイバと平行に延びる平面部分を有する、項目19のプラグコネクタである。
項目24は、前記第1の対向する内側側壁が、前記ハウジングの長さに沿って前記ハウジング開口部と前記PCBとの間に延びる、項目19のプラグコネクタである。
項目25は、前記第2の対向する内側側壁が、前記ハウジングの長さに沿って前記ハウジング開口部と前記光電子要素との間に延びる、項目19のプラグコネクタである。
項目26は、前記第2の対向する内側側壁が、前記ハウジングの前記上壁の内側に配置された第2の表面において終端し、前記第2の表面が前記複数の光ファイバに沿って湾曲した湾曲部分を有する、項目19のプラグコネクタである。
項目27は、前記第2の表面の前記湾曲部分の曲率半径が、前記複数の光ファイバ内の光ファイバの最小の屈曲の曲率半径よりも大きい、項目26のプラグコネクタである。
本開示に述べた実施形態を、好ましい実施形態の説明を目的として本明細書に図示及び説明したが、当業者であれば、同じ目的を達成することを想定した様々な代替的及び/又は等価の実現形態によって、図示及び説明した具体的な実施形態を本発明の範囲から逸脱することなく置き換えることができる点は認識されるところであろう。機械、電気機械、及び電気の分野における当業者であれば、開示される実施形態は幅広い変形を行って実施することができる点は直ちに認識されるところであろう。本出願は、本明細書に述べた好ましい実施形態のすべての適合例又は変形例を網羅することを目的としたものである。

Claims (3)

  1. 電気レセプタクルコネクタに光ファイバを接続するためのプラグコネクタであって、
    前記レセプタクルコネクタと嵌合するためにプリント回路基板(PCB)の嵌合エッジに隣接して配置された複数の電気接点を有するプリント回路基板(PCB)と、
    ハウジングキャビティ内に配置されたトランシーバであって、前記PCBの表面上に配置され、前記複数の電気接点と電気的に接続された1個以上の光電子要素を有する、トランシーバと、
    前記ハウジングキャビティ、
    ハウジング開口部、及び、
    前記ハウジングキャビティ内で、前記ハウジング開口部と前記PCBとの間に配置されたプラットフォームであって、上面を有するプラットフォームを有する、ハウジングと、
    前記ハウジング開口部から前記ハウジングキャビティに入り、前記光電子要素と光学的に結合された1本以上の光ファイバであって、前記プラットフォームの前記上面の上方で延びると共に前記PCBの上面の少なくとも一部に沿って延び、前記PCBの前記上面から第1の最小距離だけ分離され、前記プラットフォームの前記上面から前記第1の最小距離よりも小さい第2の最小距離だけ分離された、1本以上の光ファイバと、
    を有する、プラグコネクタ。
  2. 前記1本以上の光ファイバのうちの1本の光ファイバが前記プラットフォーム及び前記PCBの前記上面に向かって垂れ下がる場合、前記1本の光ファイバが前記プラットフォームに最も近い前記PCBのエッジに接触するよりも前に、前記1本の光ファイバが前記プラットフォームの前記上面と接触する、請求項1に記載のプラグコネクタ。
  3. 前記ハウジングが、前記ハウジングキャビティ内で、前記プラットフォームの前記上面の両側に配置された対向する側壁を更に有し、前記対向する側壁が、前記プラグコネクタの長さに沿って延びるとともに前記プラットフォームの前記上面から遠ざかる方向に沿って互いから離れ、前記光ファイバが、前記対向する側壁の間に画定される空間内に配置される、請求項1に記載のプラグコネクタ。
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