NL1024108C2

NL1024108C2 - Optisch bordconnectorsamenstel.

Info

Publication number: NL1024108C2
Application number: NL1024108A
Authority: NL
Inventors: Hendrikus Petrus Gijsber Steen; Jan Pieter Karel Van Koetsem
Original assignee: Framatome Connectors Int
Priority date: 2003-08-14
Filing date: 2003-08-14
Publication date: 2005-02-15
Also published as: JP2007502442A; WO2005017591A1; EP1656575A1; US20070189696A1; CN1836182A

Description

Optisch bordconnectorsamenstel

De uitvinding heeft betrekking op een optisch bordconnectorsamenstel voor het optisch aansluiten van een matrix van optische fibers op een in een circuitbord ingebed device omvattende: 5 - een connectorbehuizing omvattende een draagstructuur, en ten minste één fibervastzetdeel.

WO 02/061481 openbaart een optische connector voor gebruik met een elektro-optisch bord. De optische connector omvat een vrouwelijk uitrichtingslichaam voorzien van een taps 10 toelopend kanaal en een taps toelopend mannelijk zelf- uitrichtingslichaam gedimensioneerd om nauw te passen in het taps toelopende kanaal van het vrouwelijke lichaam. Buiten het bord gelegen optische fibers eindigen in het mannelijk lichaam zodanig dat optische signalen die worden verschaft over de fi-15 bers kunnen worden gestuurd via een aantal optische geleiders in een rechthoekig interfacelichaam met een geïntegreerde spiegel naar en van een aantal ingebedde optische fibers in een meerlagig circuitbord.

Een nadeel van de optische connector volgens de 20 stand van de techniek is dat de afstand van de optische fibers tot het ingebedde device onvoldoende nauwkeurig kan worden gecontroleerd, hetgeen resulteert in optische verliezen. In de optische connector volgens de stand van de techniek wordt de afstand bepaald door een veelheid aan factoren waaronder de 25 passing tussen de vrouwelijke en mannelijke lichamen en het vrouwelijke lichaam en het rechthoekige interfacelichaam. Over het algemeen worden optische componenten, zoals lenzen, toegepast om de afstand tussen de optische fibers en het ingebedde device te overbruggen.

30 Het is een doelstelling van de onderhavige uitvin ding om een optisch bordconnectorsamenstel te verschaffen dat in staat is om de afstand tussen de optische fibers en het ingebedde device beter te controleren.

1024108’ 2

Deze doelstelling wordt verwezenlijkt door het verschaffen van een optisch bordconnectorsamenstel met het kenmerk dat het fibervastzetdeel een ferruledeel omvat voor het vastzetten van de optische fibers en een draagdeel ingericht 5 om samen te werken met de draagstructuur zodanig dat het ferruledeel ten minste ten dele uit de connectorbehuizing steekt. De connectorbehuizing van een dergelijk samenstel maakt het mogelijk dat het ferruledeel uit de behuizing steekt zodanig dat de nauwkeurig vastgezette fibers in het ferruledeel in 10 dichte nabijheid van het ingebedde optische device kunnen worden gebracht. De controle van de afstand tussen het ferruledeel en het ingebedde device wordt vergroot doordat enkel deze afstand behoeft te worden beheerst.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat 15 het samenstel ten minste één veerkrachtig element dat is ingericht om een kracht uit te oefenen op het fibervastzetdeel in de richting van het uitstekende ferruledeel. Een dergelijk veerkrachtig element maakt het mogelijk dat er gedurende het I plaatsen van de bordconnector op het device geleidelijk een I 20 kracht wordt opgebouwd zodanig dat een aansluiting met beperk- I te verliezen resulteert. Het veerkrachtige element is bij I voorkeur voorgespannen zodanig dat het ferruledeel uit de con- I neetorbehuizing wordt gedrukt zodanig dat het ferruledeel tij- I dens de koppeling uit deze behuizing steekt.

25 In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat de connectorbehuizing een ruimte ingericht om de optische fi- I bers op te nemen in een verscheidenheid van buigtoestanden.

I Een dergelijke behuizing maakt het mogelijk om plaats te bie- I den aan de optische fibers wanneer het uitstekende ferruledeel I 30 bij de aansluiting deels naar binnen beweegt en maakt fixatie I mogelijk, bijvoorbeeld door epoxy, van de optische kabels na- bij de ingang van de connectorbehuizing.

I In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat I het ferruledeel een tweedimensionale hoge dichtheidmatrix van I 35 gaten voor het vastzetten van de optische fibers. Een derge- lijk samenstel verschaft de mogelijkheid voor een bordconnec- I tor voor hoge dichtheid optische communicatie, bijvoorbeeld I over 32x32, 64x64 of zelfs hoger gedimensioneerde kabels.

I 1024108" 3

Nauwkeurige beheersing van de afstand tussen het ferruledeel en het ingebedde device is nog meer kritisch voor dergelijke tweedimensionale configuraties.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding omvat 5 het ferruledeel een veelheid van hoge dichtheid doorgaande gaten omvattende in hoofdzaak rechte randen. De gaten hebben bij voorkeur in hoofdzaak de vorm van polygoon, zoals een octagon. Dergelijke ferruledelen verschaffen een relatief goedkope bordconnector met een ferruledeel dat voldoende nauwkeurig is 10 om optische communicatie met lage verliezen mogelijk te maken, in het bijzonder voor multi-mode communicatie.

In een uitvoeringsvorm volgens de uitvinding is de connectorbehuizing ingericht om een beweging van het fiber-vastzetdeel in één of meer richtingen mogelijk te maken. Bewe-15 ging van het ferruledeel is bijvoorbeeld voordelig in het x-y vlak, omdat een dergelijke beweging uitrichting van het ferruledeel met het ingebedde device bij de aansluiting mogelijk maakt.

De uitvinding heeft ook betrekking op een fibervast-20 zetdeel voor gebruik in een optische bordconnector zoals hierboven beschreven.

De uitvinding zal hierna worden geïllustreerd onder verwijzing naar de aangehechte tekeningen welke een voorkeursuitvoeringsvorm volgens de uitvinding tonen. Het zal duidelijk 25 zijn dat de uitvinding op geen enkele wijze wordt beperkt door deze specifieke en de voorkeur verdienende uitvoeringsvorm.

Fig. 1 toont een schematische illustratie van een optisch backpanelsysteem;

Figs. 2A-2C tonen een fibervastzetdeel volgens een 30 uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 3 toont een aanzicht in delen van een optische bordconnectorsamenstel volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 4 toont een aanzicht van een optische bordcon-35 nectorsamenstel in geassembleerde toestand volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Figs. 5A en 5B tonen een systeemkaart omvattende een ingebed device; 1024108' I 4 I Fig. 6 toont een optisch bordconnectorsamenstel vol- I gens de uitvinding dat optisch is verbonden met een in een I bord ingebed device; I Figs. 7A en 7B tonen doorsneden langs 7A-7A in Fig.

I 5 4 en langs 7B-7B van Fig. 6 van het optische bordconnectorsa- menstel;

Figs. 8A en 8B tonen een alternatieve uitvoerings- vorm van een optisch bordconnectorsamenstel volgens een uit- I voeringsvorm van de uitvinding.

10 In Fig. 1 wordt een optisch systeem 1 getoond omvat- I tende een backpanel 2 en een systeemkaart 3 met een ingebed I device 4. Het ingebedde device 4 kan bijvoorbeeld een actieve I optische of elektro-optische component zijn, zoals een combi- I natie van een vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) I 15 en een sensor, of een passieve component zoals een spiegel of I één of meer ingebedde optische golfgeleiders. Een connectorsa- I menstel 5 verschaft een optische aansluiting voor een veelheid I van optische kabels 6 via van het bord gelegen optische kabels I 7 naar een op het oppervlak gemonteerde optische bordconnec- I 20 torsamenstel 8. De op het oppervlak gemonteerde bordconnector I 8 omvat een fibervastzetdeel of ferrulehouder 9 met een ferru- ledeel 10 dat uitsteekt vanaf het samenstel 8. Het fibervast- I zetdeel 9 werkt samen met de behuizing 11 van het bordconnec- torsamenstel 8 om de spleet G tussen het oppervlak van het 25 ferruledeel 10 en het device 4 te beheersen. De optische ka- beis 6,7 kunnen een veelheid van ribbonkabels omvatten, waar- bij ieder van de kabels een aantal optische fibers omvat. Op- tische signalen kunnen over deze optische fibers worden ge- voerd naar en vanaf het device 4. Het device 4 is ingebed in 30 de systeemkaart of PCB 3 en aangesloten op andere componenten (niet getoond) via de golfgeleider 12.

Figs. 2A-2C tonen verscheidene aspecten van het fi- bervastzetdeel 9. Het fibervastzetdeel 9 heeft een trapvormige H vorm. Het ferruledeel 10 is bij voorkeur een hoge dichtheid 35 keramische plaat met een tweedimensionale matrix van doorgaan- de gaten 20 voor individuele optische fibers. De gaten 20 om- vatten in hoofdzaak rechte randen 21, zoals duidelijk getoond I in Fig. 2B. De randen 21 van de gaten 20 hebben bij voorkeur I 1024108’ 5 een octogonale vorm, zoals getoond in Fig. 2B. Het ferruledeel 10 is dun, bijvoorbeeld in het gebied van t=0,3-0,5 ram, hetgeen het verschaffen van een grote hoeveelheid van in hoofdzaak parallelle doorlopende gaten 20 per oppervlakte eenheid 5 mogelijk maakt. Verder lopen de gaten 20 bij voorkeur taps toe, hetgeen wil zeggen dat de afmeting dl aan de ingangszijde voor de fibers groter is dan de afmeting d2 op de plaats waar de fibers eindigen hetgeen het invoeren van de optische fibers vereenvoudigt. De afmeting d2 ligt bijvoorbeeld in het gebied 10 van 125-128 micron, zoals 127 micron, terwijl de steek, dat wil zeggen de afstand tussen opeenvolgende gaten 20 bijvoorbeeld in het gebied van 0,15-0,30 mm, bijvoorbeeld 0,25 mm of 0,2 mm ligt. Een dergelijke configuratie maakt een aansluiting met lage verliezen mogelijk tussen een grote tweedimensionale 15 matrix van optische fibers en een device 4, ten minste voor multi-mode signalen. Het fibervastzetdeel 9 omvat verder een steundeel of lip 22 voor het houden van het fibervastzetdeel 9 in de behuizing 11 van het optische bordconnectorsamenstel 8 (getoond in Figs. 3, 4, 7A en 7B) en plaatsingsoppervlakken 20 23. Het fibervastzetdeel 9 omvat ook geleidingsopeningen 24 voor het ontvangen van uitrichtingspinnen 52 (Figs. 5A en 5B). Het ferruledeel 10 is onderwerp van een lopende octrooiaanvrage ("Ferrulesamenstel voor optische fibers") van de aanvrager van dezelfde datum. De kenmerken en voordelen van de gaten 20 25 en de wijze voor het vervaardigen van dergelijke gaten, de vorm en de wijze van vervaardigen van een dergelijke vorm zijn in de onderhavige aanvrage door referentie inbegrepen. Het fibervast zetdeel 9 omvat een holte (niet zichtbaar in Fig. 2A) tegenover de ferruleplaat 10 om de optische fibers op te ne-3 0 men.

Fig. 3 toont een aanzicht in delen van een optisch bordconnectorsamenstel 8 volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding omvattende een behuizingsdeel 11A en een behui-zingsafdekdeel 11B. Fig. 3 toont verder een aantal optische 35 kabels 7 gebundeld door epoxy-elementen 30 en gefixeerd in twee fibervastzetdelen 9. Het zal duidelijk zijn dat het optische connectorsamenstel 8 geschikt kan zijn voor meer of min- 1 024108 ' I 6 I der optische kabels 7 en meer of minder fibervastzetdelen 9, I zoals bijvoorbeeld getoond in Figs. 8A en 8B.

I Het behuizingsdeel 11A omvat ingangen 31 voor de op- I tische kabels 7. De ingangen 31 zijn voorzien van interne I 5 structuren 32 voor het positioneren en/of vasthouden van de

I bundel epoxy-elementen 30. Verder omvat het behuizingsdeel 11A

een draagstructuur 33 ingericht om samen te werken met de steundelen 22 van de f ibervastzetdelen 9 teneinde het mogelijk te maken dat de ferruleplaat 10 uit de behuizing 11A steekt.

I 10 Het behuizingsdeel 11A omvat ook vastmaakelementen 34 voor het I vastmaken van de behuizing 11 op het bord 3, bijvoorbeeld door I het toepassen van de behuizing 54 van het ingebedde device 4,

I zoals getoond in Fig. 6. Verder omvat het behuizingsdeel 11A

I gebogen delen 35 om de optische kabels te geleiden vanaf de I 15 ingangen 31 naar de gaten 20 van de fibervastzetdelen 9. De straal van de gebogen delen 35 kan in een gebied liggen onder I 5 mm, bijvoorbeeld 2 mm speciaal in het geval dat de optische I fibers van kunststof zijn (POF). Een dergelijke kleine straal I kan er voor zorgen dat de totale hoogte H (zie Fig. 6) van het 20 bordconnectorsamenstel 8 aanmerkelijk wordt verkleind.

I De behuizingsafdekking 11B omvat gekromde delen 36 en veerkrachtige elementen 37, zoals veren. De functie van de- ze elementen zal worden beschreven onder referentie aan de

Figs. 7A en 7B. De behuizingsafdekking 11B is gedimensioneerd 25 om te passen op het behuizingsdeel 11A teneinde een geschikte bordconnectorbehuizing 11 voor het samenstel 8 te vormen;

Fig. 4 toont een aanzicht van het optische bordcon- nectorsamenstel van Fig. 3 in geassembleerde toestand. Iden- tieke verwijzingscijfers zijn toegepast om identieke elementen 30 aan te duiden. Zoals duidelijk zichtbaar steekt het fibervast- zetdeel 9 met het ferruledeel 10 uit vanuit de connectorbehui- zing 11A. De gaten 20 (zie Fig. 2A) fixeren de individuele op- tische fibers 40 van de optische kabels 7.

Hierna zal de aansluiting van het optische bordcon- 35 nectorsamenstel 8 op een ingebed optisch device 4 worden be- H schreven.

H Figs. 5A en 5B tonen een systeemkaart of PCB 3 om- vattende een ingebed device 4. Het device 4 wordt blootge- I 1024108 7 steld door een holte 50 in de PCB 3. De PCB 3 wordt bedekt door een plaat 51 gevormd van een materiaal met een lage thermische expansiecoëfficiênt, bijvoorbeeld een keramische plaat, die is voorzien van een opening die in hoofdzaak over-5 eenkomt met de afmetingen van de holte 50. De afstand D tussen het oppervlak van de keramische plaat 51 en de bovenzijde van het ingebedde device 4 is nauwkeurig beheersbaar en is bij benadering 1,5 mm. De plaat 51 omvat of ontvangt uitrichtingselementen 52 die samenwerken met corresponderende 10 elementen van het bordconnectorsamenstel 8. Dit uitrichtingssysteem is onderwerp van een lopende octrooiaanvrage ("Optisch uitrichtingssysteem") van de aanvrager ingediend op dezelfde datum welke aanvrage met betrekking tot de uitrichtingselementen en werkwijze in de 15 onderhavige aanvrage door referentie is inbegrepen. De plaat 51 omvat verder positioneringselementen 53 voor het plaatsen van een behuizing 54 voor het ingebedde device 4. In Fig. 6 is het optisch connectorsamenstel 8 optisch aangesloten op het in het bord ingebedde device 4, zodanig dat een spleet G (zie 20 Fig. 1) tussen de uiteinden van de optische fibers en het device 4 resteert. De spleet G is bij voorkeur 20 micron en kan worden gecontroleerd met een afwijking van bijvoorbeeld 5 tot 10 micron wanneer de behuizing 11 en de behuizing 54 worden gekoppeld. Deze bevestiging wordt vereenvoudigd door het 25 toepassen van bevestigingselementen, zoals vergrendelingen 34, door bijvoBripae 13AsaapïBttdmejn doorsneden langs 7A-7A in Fig.

4 en langs 7B-7B respectievelijk in Fig. 6 van het optische bordconnectorsamenstel. Fig. 7A toont het bordconnectorsamenstel 8 wanneer er nog geen connectie is gemaakt met het inge-30 bedde device 4. De veren 37 zijn voorgespannen zodanig dat het fibervastzetdeel 9 of ten minste een deel van het ferruledeel 10 uitsteekt uit de behuizing 11 over een afstand PI. De draagstructuur 33 van de connector en het draagdeel 22 van het ferruledeel 10 werken samen om te voorkomen dat het fibervast-35 zetdeel 9 uit de behuizing 11 wordt gedrukt. De gekromde delen 36 van de behuizing 11 zijn zodanig gevormd dat een open ruimte 70 bestaat wanneer alle optische kabels 7 zijn aangebracht. Deze ruimte 70 maakt het mogelijk dat de ribbon optische ka- 1 02 41 08 -_ 8 beis 7 kunnen worden gedeformeerd in de behuizing 11 zoals getoond in Fig. 7B. Deze deformatie wordt geïnitieerd door een beweging in de z-richting van het fibervastzetdeel 9 wanneer de bordconnector 8 optisch wordt aangesloten op het ingebedde 5 device 4 zodanig dat het fibervastzetdeel nu enkel nog uitsteekt over een afstand P2, waarbij P2<P1. Een dergelijke beweging in de z-richting maakt het mogelijk dat de draagstruc-tuur 33 en het draagdeel 22 uit elkaar worden gedreven, zoals getoond in Fig. 7B.

10 De oppervlakken 23 van het fibervastzetdeel of de ferrulehouder 9 steunen op het bovenste oppervlak van de plaat 51. Aangezien de dikte van de plaat 51, de afstand van de bovenzijde van het oppervlak van het bord 3 naar het device 4 en de afstand E tussen het oppervlak 23 en het buitenste opper-I 15 vlak van de ferruleplaat 10 nauwkeurig kunnen worden beheerst, I kan de spleet 6 worden gehandhaafd met een kleine tolerantie.

Figs. 8A en 8B tonen tenslotte een alternatieve uit- H voeringsvorm van een optische bordconnectorsamenstel 8 volgens de uitvinding. In deze uitvoeringsvorm worden meerdere ribben 20 optische kabels 7 toegepast terwijl slechts een enkel uitste- I kend fibervastzetdeel 9 wordt gebruikt.

I 1024108-

Claims

1. Optisch bordconnectorsamenstel (8) voor het optisch aansluiten van een matrix van optische fibers (40) op een in een circuitbord ingebed device (4) omvattende: - een connectorbehuizing (11) omvattende een draagstructuur 5 (33) ; - ten minste een fibervastzetdeel (9) met het kenmerk dat het fibervastzetdeel (9) een ferruledeel (10) omvat voor het vastzetten van de optische fibers (40) en een draagdeel (22) 10 ingericht om samen te werken met de draagstructuur (33) zodanig dat het ferruledeel (10) ten minste ten dele uit de connectorbehuizing (11) steekt.

2. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens conclusie 1, waarbij het samenstel (8) tenminste een veerkrachtig 15 element (37) omvat dat is ingericht om een kracht uit te oefenen op het fibervastzetdeel (9) in de richting van het uitstekende ferruledeel (10).

3. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens conclusie 2, waarbij ten minste een veerkrachtig element (37) is 2. voorgespannen.

4. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens conclusie 2 of 3, waarbij de connectorbehuizing (11) een ruimte (70) omvat ingericht om de optische fibers (40) op te nemen in een verscheidenheid aan buigtoestanden.

5. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij het ferruledeel (10) een tweedimensionale hoge dichtheid reeks van gaten voor het vastzetten van de optische fibers (40) omvat.

6. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens een of 30 meer van de voorgaande conclusies, het ferruledeel (10) een veelheid van hoge dichtheid doorgaande gaten (20) omvattende in hoofdzaak rechte randen (21).

7. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens conclusie 6, waarbij de gaten (20) in hoofdzaak de vorm van een 35 polygoon, bij voorkeur een octagon, hebben 1024108 I 10

8. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij de connectorbehui- I zing (11) is ingericht om een beweging van het fibervastzet- I deel (9) in een of meer richtingen mogelijk te maken.

9. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens een of meer van de voorgaande conclusies, waarbij het fibervastzet- I deel (9) een holte omvat voor het ontvangen van de optische fibers (40).

10. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens een of I 10 meer van de voorgaande conclusies, waarbij het fibervastzet- deel (9) een plaatsingsoppervlak (23) omvat dat is gepositio- neerd op een afstand van een buitenste oppervlak van het fer- ruledeel (10) in de richting van het uitsteken van het ferru- I ledeel (10).

11. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens con- clusie 10, waarbij het plaatsingoppervlak (23) een opening (24) omvat voor het opnemen van een uitrichtingspin (52).

12. Optisch bordconnectorsamenstel (8) volgens con- clusie 10, waarbij het samenstel (8) een plaat (51) omvat I 20 waartegen het plaatsingsoppervlak (23) aanligt.

13. Fibervastzetdeel (9) voor gebruik in een optisch I bordconnectorsamenstel (8) volgens een of meer van de voor- H gaande conclusies. I 1024108'