TW201504707A - 使用直通光纜總成的資料中心連接器系統 - Google Patents

使用直通光纜總成的資料中心連接器系統 Download PDF

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TW201504707A
TW201504707A TW103118837A TW103118837A TW201504707A TW 201504707 A TW201504707 A TW 201504707A TW 103118837 A TW103118837 A TW 103118837A TW 103118837 A TW103118837 A TW 103118837A TW 201504707 A TW201504707 A TW 201504707A
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Mark Alan Bradley
Micah Colen Isenhour
Dennis Michael Knecht
James Phillip Luther
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Corning Cable Sys Llc
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Abstract

本文公開用於資料中心外殼的資料中心連接系統。在一個實施方式中，資料中心連接系統包括第一模組和直通光纜總成。第一模組包括具有至少一個第一直通開口的第一面板、第一表面和安置在第一表面上的至少一個第一模組連接器。直通光纜總成包括具有至少一個光纖的光纜、耦接到光纜的第一直通附接部件和耦接到至少一個光纖的第一末端部分的第一光學連接器。至少一個光纖穿過第一直通附接部件，並且，第一直通附接部件安置在至少一個第一直通開口內。第一光學連接器耦接到至少一個第一模組連接器。

Description

使用直通光纜總成的資料中心連接器系統 【相關申請案】
本案根據專利法規定請求2013年5月31日申請的美國申請案第13/906,749號的優先權權利，本文依賴所述申請案的內容且所述申請案的內容全文以引用的方式併入本文中。
本案通常涉及資料中心外殼中的模組之間的光學連接，並且，更特定來說，涉及使用直通光纜總成的資料中心連接器系統，所述總成可用於光學耦接資料中心外殼內的模組。
先前技術中似仍存有缺失。
本案的實施方式針對具有直通附接部件的直通光纜總成和資料中心連接系統。資料中心是促進電信系統和資料儲存系統的電腦系統和相關元件(即，"雲"計算)。資料中心可包括基於機架的外殼，所述外殼維持可通過外殼內的光纜跳線通訊地耦接的若干模組。可能需要若干光學連接來將第 一模組光學連接到第二模組。本案的實施方式減少通過使用直通附接部件通訊地耦接資料中心外殼內的模組所需的光學連接的總數。直通附接部件允許光纖在不需要進出面板的光學連接器的情況下穿過資料中心外殼內的模組的面板。因此，本案的實施方式提供資料中心連接系統，所述系統減少連接資料中心外殼內的模組所需的光學連接器的總數，並因此減少連接模組之間的光學信號的損耗。
本案的一個實施方式涉及一種資料中心連接系統，所述資料中心連接系統包括第一模組和直通光纜總成。第一模組包括具有至少一個第一直通開口的第一面板、第一表面和安置在第一表面上的至少一個第一模組連接器。直通光纜總成包括具有至少一個光纖的光纜、耦接到光纜的第一直通附接部件和耦接到至少一個光纖的第一末端部分的第一光學連接器。至少一個光纖穿過第一直通附接部件，並且，第一直通附接部件安置在至少一個第一直通開口內。第一光學連接器耦接到至少一個第一模組連接器。
本案的額外實施方式涉及一種資料中心連接系統，所述資料中心連接系統包括第一模組、第二模組和將第一模組耦接到第二模組的直通光纜總成。第一模組包括具有至少一個第一直通開口的第一面板、第一表面和安置在第一表面上的至少一個第一模組連接器。第二模組包括具有至少一個第二直通開口的第二面板、第二表面和安置在第二表面上的至少一個第二模組連接器。直通光纜總成包括光纜，所述光纜包括至少一個光纖且具有第一末端和第二末端。直通光纜 總成進一步包括第一直通附接部件和第二直通附接部件，所述第一直通附接部件和第二直通附接部件分別耦接到光纜的第一末端和第二末端。至少一個光纖穿過第一直通附接部件和第二直通附接部件。第一直通附接部件通過提供在第一直通附接部件上的至少一個第一嚙合特徵結構維持在至少一個第一直通開口內。第二直通附接部件通過提供在第二直通附接部件上的至少一個第二嚙合特徵結構維持在至少一個第二直通開口內。直通光纜總成進一步包括：具有第一配合面的第一光學連接器，其中第一光學連接器耦接到至少一個光纖的第一末端部分，以使得至少一個光纖的第一光纖端定位在第一配合面處；和具有第二配合面的第二光學連接器，其中第二光學連接器耦接到至少一個光纖的第二末端部分，以使得至少一個光纖的第二光纖端定位在第二配合面處。
將在隨後的詳細描述中闡述額外特徵及優點，且對所屬領域的技藝人士而言，額外的特徵及優點將部分地從描述中顯而易見或通過實踐書面描述及本文申請專利範圍以及附圖中描述的實施方式來認識到。
應瞭解，前文一般描述和以下詳細描述都僅為示範性的且意在提供用以理解申請專利範圍的性質和特性的概述或框架。
包括附圖以提供進一步理解，並且，附圖併入本說明書中並構成本說明書的一部分。圖式圖示一或多個實施方式，並與描述一起用以解釋各種實施方式的原理和操作。
10‧‧‧直通光纜總成
11‧‧‧鉸接部分
12‧‧‧光纜
13A'‧‧‧第一表面
13A"‧‧‧第二表面
13A'''‧‧‧第一側
13B'‧‧‧第二表面
13B"‧‧‧第二表面
13B'''‧‧‧第二側
14A‧‧‧第一直通附接部件
14A'‧‧‧第一直通附接部件
14A'''‧‧‧第一直通附接部件
14B‧‧‧第二直通附接部件
14B'‧‧‧第二直通附接部件
14B'''‧‧‧第二直通附接部件
15‧‧‧嚙合特徵結構
15'‧‧‧嚙合特徵結構
15"‧‧‧臂
15'''‧‧‧凹口
16‧‧‧光纖
17A‧‧‧第一半部分
17B‧‧‧第二半部分
18A‧‧‧第一光學連接器
18B‧‧‧第二光學連接器
19‧‧‧配合面
20‧‧‧第一模組
21'‧‧‧基底部分
21"‧‧‧基底部分
22‧‧‧殼體
24‧‧‧面板
26‧‧‧直通開口
27A‧‧‧第一凹槽
27B‧‧‧第一凹槽
27C‧‧‧第二凹槽
28‧‧‧第一表面
29‧‧‧光纖端
30‧‧‧第一模組連接器
32‧‧‧成角壁/TIR表面
33‧‧‧空隙
34‧‧‧透鏡表面
35‧‧‧表面
36‧‧‧空腔
37‧‧‧插座開口
39‧‧‧後表面
40‧‧‧第二模組
42‧‧‧殼體
44‧‧‧面板
46‧‧‧第二直通開口
48‧‧‧第二表面
50‧‧‧第二模組連接器
55‧‧‧第一鎖緊特徵結構
57‧‧‧第二鎖緊特徵結構
60‧‧‧主動光學元件
70‧‧‧資料中心外殼
100‧‧‧直通光纜總成
101‧‧‧第一應變消除元件
102‧‧‧光纜
103‧‧‧第二應變消除元件
104A‧‧‧第一直通附接部件
104B‧‧‧第二直通附接部件
105‧‧‧閉鎖臂
106‧‧‧光纖
107‧‧‧凹口
108‧‧‧第一光學連接器
108A‧‧‧第一光學連接器
108B‧‧‧第二光學連接器
109‧‧‧臂
110‧‧‧配合面
111‧‧‧側面
112‧‧‧側面
113‧‧‧棘爪部分
114‧‧‧開口
115‧‧‧光纖波導部分
117‧‧‧主體
118‧‧‧光纖波導部分
119‧‧‧後部分
120‧‧‧第一模組
121‧‧‧殼體
124‧‧‧面板
126‧‧‧直通開口
128‧‧‧電路板
129‧‧‧光纖端
130‧‧‧第一模組連接器
131‧‧‧夾片
133‧‧‧配合特徵結構
139‧‧‧配合面
140‧‧‧第二模組
141‧‧‧殼體
144‧‧‧面板
146‧‧‧直通插座
148A‧‧‧電路板
148B‧‧‧電路板
150‧‧‧第二模組連接器
170‧‧‧資料中心外殼
172A‧‧‧第一支撐框架
172B‧‧‧第二支撐框架
184‧‧‧面板
186‧‧‧直通開口
187‧‧‧內表面
188‧‧‧凹口
190‧‧‧模組連接器總成
192‧‧‧共同平臺
A‧‧‧箭頭
d‧‧‧最大距離
OP‧‧‧轉向光路
θ‧‧‧小角度
圖1是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的示範性直通光纜總成的側視圖；圖2是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的示範性資料中心連接系統的透視圖，所述資料中心連接系統包括由直通光纜總成耦接的資料中心外殼內的第一模組和第二模組；圖3是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的示範性鉸接直通附接部件在打開位置中的透視圖；圖4A是具有設置為成角凸片的嚙合特徵結構的示範性直通附接部件的自頂向下圖；圖4B是具有設置為閉鎖臂的嚙合特徵結構的示範性直通附接部件的自頂向下圖；圖4C是具有設置為凹口的嚙合特徵結構的示範性直通附接部件的自頂向下圖；圖5是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的直通光纜總成的光學連接器的橫截面視圖，所述光學連接器耦接到資料中心外殼內的模組的模組連接器；圖6是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的示範性直通光纜總成的透視圖；圖7是圖6中所示的直通光纜總成的示範性光學連接器的前視圖；圖8是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的示範性資料中心外殼的透視圖，所述資料中心外殼包含由直通光纜總成光學耦接的第一模組和第二模組； 圖9是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的圖8中所示的示範性第一模組和耦接到所述第一模組的多個直通光纜總成的後透視圖；圖10是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的模組的示範性面板和直通光纜的直通附接部件的後透視圖，所述直通附接部件安置在面板的直通開口內；圖11是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的圖6中所示的光學連接器的透視圖，所述光學連接器耦接到資料中心外殼內的模組的示範性模組連接器；和圖12是根據本文中描述及闡述的一或多個實施方式的模組連接器總成的透視圖，所述模組連接器總成包含三個模組連接器，並且三個光學連接器用於配合到三個模組連接器。
本案的實施方式通常針對光纜總成，所述光纜總成可用作光纖跳線以將模組光學地連接在資料中心外殼內。隨著資料通訊速度提高，光學資料中心因極寬頻寬和低雜訊操作而變得更有吸引力。光纜總成通常用於資料中心外殼(即，基於機架的資料中心外殼)中以在各種模組之間提供光學連接。資料中心內的模組可包括(但不限於)伺服器計算裝置和路由裝置。例如，第一模組可設置為基於機架的伺服器，所述伺服器通過若干光學連接光學地耦接到設置為基於機架的路由器裝置的第二模組。
通常，需要四個光學連接將第一模組光學地耦接到 資料中心外殼內的第二模組。每一模組包括提供在電路板或其他襯底上的第一光學連接器和提供在面板內的"接線板"連接器。第一光纜連接到安置在電路板上的第一光學連接器並連接到接線板連接器的內部表面光學連接器。光學"跳線"電纜連線到兩個互連模組的接線板連接器(即，連接到第一接線板連接器和第二接線板連接器)。第二光纜連接到第二接線板連接器並連接到第二模組內的第二光學連接器。因此，需要四個光學連接將第一模組的元件光學地耦接到資料中心外殼內的第二模組的元件。每一光學連接指示穿過光學連接的光學信號的光學損耗，所述光學損耗可降低光學資料通訊成功在兩個互連模組之間的傳送和接收能力。
本案的實施方式減少通過使用安置在資料中心內的模組的面板中的直通附接部件總成光學耦接資料中心內的兩個模組所需的光學連接數量。更具體而言，光纖在不需要機械光學連接的情況下通過使用直通附接部件穿過模組的面板。因此，只需要兩個光學連接：在每一模組的電路板(或其他內部位置)處需要一個光學連接。通過減少將模組連接在一起所需的光學連接數量，降低光學損耗，並且，也降低實施模組間光學連接的成本。以下詳細描述直通光纜總成和資料中心連接系統的各個實施方式。
圖1示意性圖示示範性直通光纜總成10，而圖2示意性圖示直通光纜總成，所述直通光纜總成連接到可用於電信系統或資料儲存系統中的資料中心外殼內的第一模組20和第二模組40。首先參看圖1，圖示的直通光纜總成10通常包括具 有一長度的光纜12、耦接到光纜12的第一末端的第一直通附接部件14A和耦接到光纜12的第二末端的第二直通附接部件14B。光纜12包括安置在外罩或其他外覆蓋物內的至少一個光纖16。在其他實施方式中，光纜12不包括外罩，以使得至少一個光纖16暴露在第一直通附接部件14A與第二直通附接部件14B之間。作為實例而非限制，光纜12可包括八個光纖16，每一光纖16可具有例如外塗層。例如，光纖16可為條帶化或各別鬆散光纖。一或多個光纖16在沒有中斷的情況下穿過第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B，即，第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B內沒有提供光學連接器。
第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B設置為安置在第一模組20和第二模組40的面板內。因此，在一些實施方式中，第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B可包括一或多個嚙合特徵結構15以相對於面板維持第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B。以下參看圖2和圖4A至圖4C描述各種嚙合特徵結構設置。
直通光纜總成10進一步包括耦接到一或多個光纖16的第一末端部分的第一光學連接器18A和耦接到一或多個光纖16的第二末端部分的第二光學連接器18B。如圖2中所示且如以下詳細描述，第一光學連接器18A和第二光學連接器18B分別連接到第一模組20和第二模組40內的第一模組連接器30和第二模組連接器50。
第一光學連接器18A和第二光學連接器18B可設置 為能夠連接到提供在資料中心外殼中的各個模組內的模組連接器的任何光學連接器。在一個實施方式中，每一光纖16的光纖端29相對於第一光學連接器18A和第二光學連接器18B的配合面19為平坦的(或幾乎平坦的)(參見圖5)。在其他實施方式中，一或多個光纖短插芯或波導可安置在第一光學連接器18A及/或第二光學連接器18B內並耦接到光纖16。
雖然圖1中圖示直通光纜總成10具有一對直通附接部件和一對光學連接器，但實施方式並不限於此。例如，在一個實施方式中，直通光纜總成可包括僅一個直通附接部件和僅一個光學連接器，以使得直通光纜總成的相反末端硬佈線或以其他方式提供在資料中心內。其他設置也是可能的。
現參看圖2，示意性圖示第一模組20和提供在資料中心外殼70中的第二模組。第一模組20通過如圖1中所示的直通光纜總成光學地耦接到第二模組40，從而限定資料中心連接系統。第一模組20和第二模組40可設置為機架，所述機架安置在基於機架的資料中心外殼70中。作為實例而非限制，第一模組20可設置為安置在機架中的伺服器裝置，而第二模組40可設置為安置在機架中的路由器裝置並設置為從第一模組接收光學通訊並進一步將所述光學通訊路由或切換到下游裝置和上游裝置。
第一模組20和第二模組40可安置在一般機架中、可具有任何適當佔用面積，例如，1U空間、2U空間、4U空間等。如圖2中所示，第一模組20包括支撐第一表面28的殼體22(例如，由電路板或其他襯底提供)並提供具有直通開口26的 面板24，所述直通開口26設置為收納直通光纜總成10的第一直通附接部件14A。可提供任何數量的直通開口26。第一模組20的第一表面28根據第一模組提供的裝置(例如，伺服器裝置、路由器裝置等)支撐電子群組件、光學元件和電光元件。多個第一模組連接器30也位於第一表面28上。第一模組連接器30的數量可取決於直通開口26的數量。每一第一模組連接器30與一或多個主動光學元件60(參見圖5)相關聯，所述主動光學元件60通過直通光纜總成10的一或多個光纖16傳送或接受光學信號。如圖5中所示且如下更詳細描述，第一模組連接器30可定位在一或多個主動光學元件60(例如，半導體裝置，例如，鐳射二極體裝置(例如，垂直腔面發射雷射器)和光檢測器裝置(例如，光電二極體))之上，以將一或多個主動光學元件60光學地耦接到一或多個光纖16。
類似地，第二模組40包括支撐第二表面48的殼體42並提供也具有第二直通開口46的面板44，所述第二直通開口46設置為收納直通光纜總成10的第二直通附接部件14B。可提供任何數量的第二直通開口46。第二模組40的第二表面48根據第二模組40提供的裝置(例如，伺服器裝置、路由器裝置等)支撐電子群組件、光學元件和電光元件。多個第二模組連接器50也位於第二表面48上。第二模組連接器50的數量可取決於第二直通開口46的數量。如上所述，相對於第一模組20，每一第二模組連接器50與一或多個主動光學元件60相關聯。
一或多個直通光纜總成10可提供來將與第一模組20 的一或多個第一模組連接器30相關聯的主動光學元件光學地耦接到與一或多個第二模組連接器50相關聯的主動光學元件。直通光纜總成10在第一模組連接器30與第二模組連接器50之間只提供兩個光學連接。
直通光纜總成10的第一直通附接部件14A安置在第一模組20的第一面板24的各別第一直通開口26內。類似地，直通光纜總成10的第二直通附接部件14B安置在第二模組40的第二面板44的各別第二直通開口46內。因此，第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B可操作以使光纖16分別穿過第一面板24和第二面板44。
光纖16可緊固或鬆散地維持在第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B內。再次參看圖1，在一些實施方式中，第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B可包括由鉸接部分11隔開的第一半部分17A和第二半部分17B。鉸接部分11可提供來將一或多個光纖16輕易地定位在第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B內。圖3圖示示範性第一直通附接部件14A或第二直通附接部件14B，其中第一半部分17A圍繞鉸接部分11朝向第二半部分17B旋轉以封閉一或多個光纖。在實施方式中，第一半部分17A可包括具有一尺寸以收納加罩光纜12的第一凹槽27A和具有一尺寸以收納一或多個光纖16的第二凹槽27C。類似地，第二部分可包括相應第一凹槽27B和相應第二凹槽27D，以使得光纜12和光纖16在第一半部分17A固定到第二半部分17B時由各個凹槽27A至27D封閉並緊固維持。取決於光纜12和光纖16，任何數量的凹槽 可以任何設置提供。在其他實施方式中，光纜12和光纖16未維持在凹槽內，而是鬆散地維持在第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B內。
在實施方式中，第一半部分17A和第二半部分17B各自分別包括第一鎖緊特徵結構55和第二鎖緊特徵結構57。圖3中所示的示範性第一鎖緊特徵結構55和第二鎖緊特徵結構57設置為彼此配合以將第一直通附接部件14A或第二直通附接部件14B的第一半部分17A鎖緊在一起。在圖示的實施方式中，第二鎖緊特徵結構55設置為開口，所述開口接收設置為凸片的第一鎖緊特徵結構55。任何數量的鎖緊特徵結構可以任何設置提供。因此，實施方式並不限於圖3中所示的第一鎖緊特徵結構55和第二鎖緊特徵結構57的數量、排列和設置。或者，可不提供鎖緊特徵結構。在所述實施方式中，粘合劑可用於將第一半部分17A固定到第二半部分17B。在其他實施方式中，沒有提供鉸接部分，以使得光纖滑入第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B，關於光纖可由過盈配合保持此情況。在其他實施方式中，第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B可模塑在光纜及/或光纖16之上以提供包塑件，以使得第一直通附接部件和第二直通附接部件設置為包塑件元件。
如上所述，嚙合特徵結構15可提供在第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B上以將第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B連接到資料中心外殼內的面板(例如，如圖2中所示且如上所述)。第一直通附接部件 14A及/或第二直通附接部件14B可永久地或可拆除地耦接到面板。第一直通附接部件14A和第二直通附接部件14B可操作以在沒有安置在面板上的相應配合連接器或插座的情況下連接到資料中心外殼內的模組的面板。然而，所述配合連接器或插座可提供在面板上用於在需要時收納第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B。
嚙合特徵結構15可採用許多形式。另外，可提供任何數量的嚙合特徵結構。圖4A至圖4C圖示可提供在第一直通附接部件14A及/或第二直通附接部件14B上的嚙合特徵結構的三個非限制性實例。圖4A圖示具有設置為成角凸片的兩個嚙合特徵結構15'的第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'，所述嚙合特徵結構15'從第一表面13A'和第二表面13B'延伸到最大距離d。兩個嚙合特徵結構15'可由當第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'插入面板的開口中時能夠在向內方向上朝向第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'的中心變形的材料製成。當兩個嚙合特徵結構15'穿過開口時，兩個嚙合特徵結構15'可恢復到兩個嚙合特徵結構15'的初始形狀，以使得兩個嚙合特徵結構15'接觸(或幾乎接觸)面板(例如，圖2中所示的面板24)的內表面。第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'包括基底部分21'，所述基底部分21'具有大於開口(例如，圖2中所示的直通開口26)的寬度的寬度w，第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'插入開口中。在圖示的實施方式中，間隙23'存在於嚙合特徵結構15'與基底部分21'之間，以使得 當第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'插入直通開口中時，面板的部分安置在間隙23'內。以此方式，第一直通附接部件14A'及/或第二直通附接部件14B'可固定到面板。
圖4B圖示具有設置為遠離第一表面13A"和第二表面13B"延伸的臂15"(即，第一臂及第二臂)的嚙合特徵結構15"的第一直通附接部件14A"和第二直通附接部件14B"的另一實施方式。臂15"朝向光纜12延伸(即，在與插入方向相反的方向上)。在圖示的實施方式中，臂15"相對於第一表面13A"和第二表面13B"呈小角度θ以允許臂15"在插入面板的直通開口中時向內收縮。臂15"和基底部分21"的末端之間具有間隙23"。一旦臂15"穿過面板，臂15"就返回到臂15"的初始位置，以使得面板安置在臂15"與基底部分21"之間的間隙23"內，從而將第一直通附接部件14A"及/或第二直通附接部件14B"固定到面板。
圖4C圖示實施方式，其中嚙合特徵結構15'''設置為凹口15'''。第一直通附接部件14A'''及/或第二直通附接部件14B'''的主體可為錐形的，以使得第一直通附接部件14A'''及/或第二直通附接部件14B'''的寬度在插入末端25A'''處小於後端25B'''。因此，當第一直通附接部件14A'''及/或第二直通附接部件14B'''插入面板的直通開口中時，第一直通附接部件14A'''及/或第二直通附接部件14B'''的第一側13A'''和第二側13B'''向內偏斜，直到直通開口的邊緣安置在凹口15'''內為止，其中第一側13A'''和第二側13B'''恢復到第一側13A'''和第二 側13B'''的初始形狀。面板安置在凹口15'''內，從而相對於面板維持第一直通附接部件14A'''及/或第二直通附接部件14B'''。
圖4A至圖4C中圖示的嚙合特徵結構提供為實例而非限制。在其他實施方式中，第一直通附接部件和第二直通附接部件的寬度可從插入末端到後端增加，以使得第一直通附接部件和第二直通附接部件由過盈配合維持在直通開口內。在其他實施方式中，例如，第一直通附接部件和第二直通附接部件可由轉角鎖定運動(例如，直角轉彎)耦接到面板。進一步，雖然第一直通附接部件和第二直通附接部件圖示為矩形形狀，但實施方式並不限於此形狀。例如，第一直通附接部件和第二直通附接部件的橫截面可為圓形或橢圓形。其他形狀也是可能的。
現參看圖5，以橫截面示意性圖示耦接到示範性第一模組連接器30的示範性第一光學連接器18A。圖6中圖示的實施方式僅出於說明性目的，並且，其他設置是可能的。任何連接器類型可用於第一模組連接器30或第二模組連接器50。應理解，第二模組連接器50可與圖5中所示的第一模組相同，並且，為簡明起見，下文僅描述第一模組連接器30。
第一模組連接器30包括插座開口37，第一光學連接器18A可安置在插座開口37中。在所示的實施方式中，第一光學連接器18A的配合面19接觸(或幾乎接觸)插座開口37的後表面39。光纖16的光纖端29鄰接配合面19。在替代實施方式中，第一光學連接器18A不插入插座開口中，而是對接耦接到 第一模組連接器30的外部配合面。其他設置也是可能的。
第一模組連接器30可耦接到襯底80(例如，電路板)的第一表面28。第一模組連接器30和第一表面28界定空腔36，其中一或多個主動光學元件60可安置在第一表面28上。因此，在一些實施方式中，第一模組連接器30包含主動光學元件60。第一模組連接器30進一步包括表面35，所述表面35具有形成在表面35中的透鏡表面(例如，折射型透鏡元件)。如下更詳細描述，透鏡表面34可操作以聚焦或以其他方式調節主動光學元件60與光纖端29之間的光的光學信號。應理解，取決於主動光學元件60和光纖16的數量，可提供任何數量的透鏡表面34。
通常，第一模組連接器30設置為重定向從光纖16的光纖端29發出的光的光學信號朝向透鏡表面，並重定向從透鏡表面34接收到的光的光學信號進入光纖16。第一模組連接器30由透射光的材料製造，所述光根據特定光學通訊協定具有預定波長λ，例如，範圍為800nm到1100nm的IR波長λ，所述範圍為用於形成光學資料連結的VCSEL的波長範圍。如本文中所使用，透射意味著光學信號能夠穿過材料，而無顯著損耗。可使用其他預定波長λ，例如，可見光譜中的波長。
在示範性實施方式中，第一模組連接器30由透明樹脂(例如，由General Electric Company以商標名稱ULTEM® 1010出售的聚醚醯亞胺(PEI))形成，所述樹脂具有在上述IR波長範圍內的約n=1.64的折射率。在實例中，第一模組連接器30為整體的並且例如通過模制、通過機械加工或通過模制 和機械加工兩者的組合形成。
圖示的第一模組連接器30進一步包括成角壁32和空隙33。成角壁32和空隙33提供空氣主體介面，所述空氣主體介面允許成角壁32用作實質上90°的TIR鏡子以用於反射光的光學信號，如下詳細描述。成角壁32在下文中稱為TIR表面32。第一模組連接器30的材料具有折射率n，所述折射率n足夠大以在TIR表面32處提供標稱90°的全內反射。簡單地說，TIR表面32在成角壁32的材料與具有不同折射率的空隙內的空氣(或空隙33內的其他材料)之間提供介面，用於在第一模組連接器30內使光學信號轉向。
因此，第一模組連接器30(以及第二模組連接器50)可提供轉向光路OP以將光纖16光學耦接到主動光學元件60。更具體來說，由第一光學連接器18A內的光纖16的光纖端29發出的光學信號傳播穿過大部分第一模組連接器30，並接著由TIR表面32反射。光學信號繼續行進穿過大部分第一模組連接器30，直到光學信號由透鏡表面34聚焦，以使得光學信號由可為光電二極體的主動光學元件60接收。類似地，主動光學元件60可發出光學信號，所述光學信號由透鏡表面34接收並聚焦，以使得光學信號由TIR表面32接收。TIR表面32重定向光學信號，其中光學信號傳播穿過大部分第一模組連接器30並由光纖16的光纖端29接收。
雖然第一模組連接器30和第二模組連接器50描述為具有轉向光路OP，但實施方式並不限於此。例如，第一模組連接器30和第二模組連接器50可設置為具有直線光路而不具 有光學轉向。因此，實施方式並不限於具有TIR表面的模組連接器。
現參看圖6，圖示示範性直通光纜總成100。圖示的直通光纜總成100通常包括具有多個光纖106的光纜102、耦接到光纜102的第一末端的第一直通附接部件104A和耦接到光纜102的第二末端的第二直通附接部件104B。在圖示的實施方式中，第一應變消除元件101提供在第一直通附接部件104A處，並且，第二應變消除元件103提供在第二直通附接部件104B處。然而，所述應變消除元件在其他實施方式中可省略。
光纜102包括包圍多個光纖106的外罩或外覆蓋物。多個光纖106穿過第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B，並在第一光學連接器108A和第二連接器108B處端接。多個光纖106在沒有中斷的情況下穿過第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B，即，第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B內沒有提供光學連接器。在圖示的實施方式中，多個光纖106設置為八個條帶化光纖。然而，取決於應用，可使用任何數量的光纖，並且，光纖106不必條帶化。
第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B設置為安置在模組(例如，資料中心內的模組)的面板內。在圖示的實施方式中，第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B具有不同設置。然而，在其他實施方式中，第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B可具有相同設置(即，相同零件)。直通附接部件的設置可取決於直通附接 部件將要耦接到的模組的類型。如上所述，第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B成形為安置在模組的面板的直通開口內。另外，第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B包括嚙合特徵結構以將第一直通附接部件104A和第二直通附接部件104B牢固地緊固到各個面板。
第一直通附接部件104A包括設置為從側面111延伸的閉鎖臂105的兩個第一嚙合特徵結構。閉鎖臂105是易彎的，以使得閉鎖臂105在第一直通附接部件104A插入面板時向內彎曲，如下參看圖10更詳細描述。第一直通附接部件104A進一步包括後部分119，所述後部分119設置為接觸面板，以使得當第一直通附接部件104A完全定位在面板的直通開口內時，面板安置在閉鎖臂105與後部分119之間(參見圖10)。
第二直通附接部件104B也包括定位在側面112上的兩個第二嚙合特徵結構。第二直通附接部件104B的兩個嚙合特徵結構設置為凹口107，所述凹口107相對於面板的直通開口或安置在面板中的直通插座提供扣合。如上關於圖4C所述，當第二直通附接部件104B插入直通開口中時，第二直通附接部件104B的側面112可由直通開口的邊緣向內推動。因此，第二直通附接部件104B的寬度可稍大於直通附接部件的寬度。當面板安置在凹口107內時，側面接著恢復到側面的正常形狀和位置，以使得第二直通附接部件104B卡扣到位。
第一光學連接器108A和第二光學連接器108B可為設置為與安置在模組內的電路板上的模組連接器配合的任何連接器。實施方式並不限於圖6中所示的第一光學連接器108A 和第二光學連接器108B，並且實施方式可採用其他設置。在圖示的實施方式中，第一光學連接器108A和第二光學連接器108B包含從配合面110的相反側延伸的臂109。如參看圖11更詳細描述，臂109設置為嚙合位於電路板上的模組連接器的相應特徵結構。如圖7中所示(圖7為第一光學連接器108A或第二光學連接器108B的前視圖)，光纖106的光纖端129在配合面110處暴露。在其他實施方式中，波導或其他光學元件(例如，光纖短插芯或梯度折射率透鏡)可耦接到光纖端129並在配合面110處暴露。
現參看圖8，示意性圖示示範性資料中心外殼170的示範性第一模組120和第二模組140。應瞭解，資料中心外殼170的佈置僅出於說明性目的，並且許多其他佈置是可能的。通常，資料中心外殼170可設置為收納基於機架的模組(例如，第一模組120和第二模組140)的機架系統。圖示的資料中心外殼170包括第一支撐框架172A和第二支撐框架172B，第一支撐框架172A和第二支撐框架172B提供用於收納第一模組120和第二模組140的狹槽。第一模組120和第二模組140由第一支撐框架172A和第二支撐框架172B支撐。第一模組120圖示為伺服器模組，而第二模組140圖示為路由器模組。第一模組120和第二模組140通過多個直通光纜總成100光學地耦接。注意，若干直通電纜總成100的光纜102未圖示以更清楚地圖示示範性資料中心外殼170的元件。實際上，每一直通光纜總成100包括光纜102。
第一模組120包括支撐電路板128的殼體121。作為實 例而非限制，殼體121可設置為1U相容機架。雖然未圖示，但提供第一模組的功能(例如，伺服器裝置的功能)的各種電子群組件耦接到電路板128的表面。殼體121進一步包括具有多個直通開口126的面板124，所述直通開口126設置為牢固地收納多個第一直通附接部件104A(或替代地，多個第二直通附接部件104B)。圖9圖示圖8中所示的第一模組120的後透視圖。如圖9中所示，電路板128支撐可操作以收納第一光學連接器108A的多個第一模組連接器130。
第一直通附接部件104A定位在面板124的直通開口126內，以使得閉鎖臂105將第一直通附接部件104A固定到面板124，如上所述。因此，光纖106在無中間光學連接的情況下穿過面板124，從而最小化光學信號的損耗。
第二模組140包括殼體141，所述殼體141支撐至少兩個電路板148A、148B；然而，可提供任何數量的電路板。作為實例而非限制，殼體141可設置為2U相容機架。圖示的第二模組140的殼體141提供開口正面。提供從殼體141偏移的面板144。然而，在其他實施方式中，面板144可為殼體141的組件。在一些實施方式中，面板144可旋轉地耦接到殼體141(或其他組件)，以使得面板144可樞轉以提供對殼體內的電路板148A、電路板148B的存取。
圖示的實施方式的面板144包括設置為牢固地收納第二直通附接部件104B的多個直通插座146。或者，面板144可不包括多個直通插座146，而是包括如上述及之直通開口，以使得第二直通附接部件104B直接耦接到面板144。第二直通 附接部件104B允許光纖106在無中間光學連接的情況下穿過面板144，從而最小化光學信號的損耗。因此，多個直通光纜總成100僅使用兩個光學連接將第一模組120光學地耦接到第二模組140：一個光學連接在第一模組的電路板128處且一個光學連接在第二模組140的電路板148A、電路板148B處。
圖10圖示可為第一模組120及/或第二模組140的元件的示範性面板184的內表面187。圖示的面板184包括設置為收納多個第一直通附接部件104A的多個直通開口186。直通開口186包括尺寸經過設定以收納第一直通附接部件104A的閉鎖臂105的相對凹口188(即，第一凹口和第二凹口)。為將第一直通附接部件104A連接到面板184，第一光學連接器108A穿過直通開口186中的一者。第一直通附接部件104A插入直通開口186中，如箭頭A所示。接著，當插入第一直通附接部件104A時，閉鎖臂105抵靠面板向內彎曲。當閉鎖臂105穿過面板184的內表面187時，閉鎖臂105返回到閉鎖臂105的初始位置以相對於面板184嚙合第一直通附接部件104A。
第一光學連接器108A和第二光學連接器108B連接到定位在各個第一模組120和第二模組140的電路板上的第一模組連接器130和第二模組連接器150。例如，第一模組連接器130和第二模組連接器150可靠近各個電路板的邊緣定位。圖11為如圖9中所示的耦接到第一模組連接器130的示範性第一光學連接器108A的透視圖，第一模組連接器130可安置在電路板128上。注意，第二模組連接器150可如圖11中所示且以下描述的第一模組連接器130設置。
第一光學連接器108A包括維持多個光纖106的主體117。注意，第二光學連接器108B可與第一光學連接器108A相同。多個光纖106可穿過主體117中的開口114。多個光纖106的光纖端(圖11中未圖示)可剝除任何外塗層且接近配合面110安置在主體117中，以使得光纖端在配合面110處暴露，如圖7中所示。在一些實施方式中，多個光纖106可用粘合劑(例如，UV可固化粘合劑)固定到第一光學連接器108A的主體117。
第一光學連接器108A包括從主體117延伸或耦接到主體117的臂109。臂109端接在用於嚙合第一模組連接器130的棘爪部分113中，如下所述。臂109可為與主體117成一體的組件或一或多個單獨組件。臂109可由順應材料製成，所述順應材料例如，鋼鐵、其他金屬或熱塑性塑膠。第一光學連接器108A還可包括光纖波導部分115，所述光纖波導部分115提供來將多個光纖106相對於主體117放置在所需位置處。在一些實施方式中，夾片131可提供在表面135上以壓制多個光纖106。
第一模組連接器130(以及第二模組連接器)可提供如上所述且圖5中所示的TIR表面。因此，第一模組連接器130使光的光學信號轉向到安置在電路板上且與第一模組連接器130相關聯的主動光學元件及從主動光學元件轉向。
第一模組連接器130包括兩個配合特徵結構133，當第一光學連接器108A配合到第一模組連接器130時，配合特徵結構133收納第一光學連接器108A的各個臂109的棘爪部分 113。第一光學連接器108A的配合面110可接觸第一模組連接器130的配合面139。光學信號接著可穿過各個配合面110、配合面139的介面。
再次參看圖9，第一模組連接器130可接近電路板128的邊緣127定位。類似地，第二模組連接器150可接近電路板(例如，第一電路板148A或第二電路板148B)的邊緣147定位。
對於大容量應用，模組連接器可排列為垂直於電路板的邊緣的線性串。現參看圖12，圖示模組連接器總成190。模組連接器總成190包括線性地排列在共同平臺192上的多個模組連接器130。三個模組連接器130提供在圖12中所示的模組連接器總成190上；然而，可提供任何數量的模組連接器130。
圖12圖示與模組連接器130成耦接關係的一個光學連接器108和與兩個模組連接器130成解耦關係的兩個額外光學連接器108。圖12中所示的光學連接器108具有光纖波導部分118，所述光纖波導部分118提供多個光纖106的偏軸佈線(即，多個光纖在進入光學連接器108之前與光學連接器108的配合面110為非正交的)。如圖8中所示，模組連接器總成190可接近電路板的邊緣定位以在細胞服務區域中提供將要連接到電路板的多個連接器。
在現場安裝期間，直通光纜總成可切割成一定長度，從而最小化資料中心外殼內的過量光纖長度。例如，在直通附接部件耦接到各個面板之後，多個光纖可通過使用掌上 型CO2鐳射分裂裝置(或其他裝置)的鐳射分裂方法切割成一定長度。作為實例而非限制，光纖端可成角度切割。分裂末端接著可固定到連接器並且接著耦接到資料中心外殼的模組內的適當模組連接器。
現應理解，本案的實施方式針對具有直通附接部件的直通光纜總成和資料中心連接系統。直通附接部件允許光纖在不需要進出面板的光學連接器的情況下穿過資料中心外殼內的模組的面板。因此，本案的實施方式提供資料中心連接系統，所述系統減少連接資料中心外殼內的模組所需的光學連接器的總數，並因此減少連接模組之間的光學信號的損耗。
除非另行明確規定，本文中闡述的任何方法決不欲解釋為要求以特定循序執行方法步驟。因此，在方法請求項項實際上未敘述待由方法步驟遵循的順序，或申請專利範圍或描述中未具體說明步驟受限於特定順序的情況下，決不欲推論任何特殊順序。
對所屬領域的技藝人士將顯而易見的是，在不背離本發明的精神或範圍的情況下可進行各種修改和變化。由於所屬領域的技藝人士可想到合併精神和本質的所公開實施方式的修改組合、子群組合和變化，所以本案應解釋為包括在附隨申請專利範圍和附隨申請專利範圍的均等物的範圍內的一切事物。
10‧‧‧直通光纜總成
12‧‧‧光纜
14A‧‧‧第一直通附接部件
14B‧‧‧第二直通附接部件
15‧‧‧嚙合特徵結構
16‧‧‧光纖
18A‧‧‧第一光學連接器
18B‧‧‧第二光學連接器
20‧‧‧第一模組
22‧‧‧殼體
24‧‧‧面板
26‧‧‧直通開口
28‧‧‧第一表面
29‧‧‧光纖端
30‧‧‧第一模組連接器
40‧‧‧第二模組
42‧‧‧殼體
44‧‧‧面板
46‧‧‧第二直通開口
48‧‧‧第二表面
50‧‧‧第二模組連接器
70‧‧‧資料中心外殼

Claims (20)

  1. 一種資料中心連接系統，所述資料中心連接系統包含：第一模組，所述第一模組包含具有至少一個第一直通開口的第一面板、第一表面和安置在所述第一表面上的至少一個第一模組連接器；直通光纜總成，所述直通光纜總成包含：光纜，所述光纜包含至少一個光纖；第一直通附接部件，所述第一直通附接部件耦接到所述光纜，其中所述至少一個光纖穿過所述第一直通附接部件，並且，所述第一直通附接部件安置在所述至少一個第一直通開口內；和第一光學連接器，所述第一光學連接器耦接到所述至少一個光纖的第一末端部分，其中所述第一光學連接器耦接到所述至少一個第一模組連接器。
  2. 如請求項1述及之資料中心連接系統，所述資料中心連接系統進一步包含至少一個主動光學元件，所述主動光學元件與所述至少一個第一模組連接器相關聯，其中所述至少一個第一模組連接器和所述直通光纜總成的所述第一光學連接器將所述至少一個光纖光學耦接到所述至少一個主動光學元件。
  3. 如請求項1述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個第一模組連接器位於所述第一表面的邊緣處。
  4. 如請求項1述及之資料中心連接系統，其中：所述第一直通附接部件包含至少一個嚙合特徵結構；和所述至少一個嚙合特徵結構嚙合所述第一面板，以使得所述第一直通附接部件維持在所述至少一個第一直通開口內。
  5. 如請求項4述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個嚙合特徵結構包含：第一閉鎖臂，所述第一閉鎖臂從所述第一直通附接部件的第一側延伸；和第二閉鎖臂，所述第二閉鎖臂從所述第一直通附接部件的第二側延伸。
  6. 如請求項4述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個第一直通開口包含：第一凹口，所述第一凹口在第一側處；和第二凹口，所述第二凹口在第二側處。
  7. 如請求項1至6中任一項述及之資料中心連接系統，其中所述第一直通附接部件包含第一半部分、第二半部分和安置在所述第一半部分與所述第二半部分之間的鉸接部分。
  8. 如請求項1至6中任一項述及之資料中心連接系統，其中所述第一光學連接器包含配合面，並且，所述至少一個光纖的光纖端與所述配合面齊平。
  9. 如請求項1至6中任一項述及之資料中心連接系統，其中：所述第一光學連接器包含第一臂和第二臂；和所述至少一個第一模組連接器包含：第一配合特徵結構，所述第一配合特徵結構設置為收納所述第一臂；和第二配合特徵結構，所述第二配合特徵結構設置為收納所述第二臂。
  10. 如請求項1至6中任一項述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個第一模組連接器包含全內反射表面。
  11. 如請求項1至6中任一項述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個第一模組連接器包含多個第一模組連接器，所述第一模組連接器線性地排列在所述第一模組的所述第一表面上。
  12. 如請求項11述及之資料中心連接系統，其中所述多個第一模組連接器的各別第一模組連接器以一個方向線性地垂直於所述第一表面的邊緣排列。
  13. 如請求項11述及之資料中心連接系統，其中所述第一光學連接器包含光纖波導部分，所述至少一個光纖通過所述光纖波導部分安置，以使得所述至少一個光纖相對於所述第一光學連接器的配合面非正交地進入所述第一光學連接器。
  14. 如請求項11述及之資料中心連接系統，所述資料中心連接系統進一步包含第二模組，所述第二模組包含：第二面板，所述第二面板包含至少一個第二直通開口；第二表面；和安置在所述第二表面上的至少一個第二模組連接器，其中所述直通光纜總成進一步包含：第二直通附接部件，所述第二直通附接部件耦接到所述光纜，其中所述至少一個光纖穿過所述第二直通附接部件，並且，所述第二直通附接部件安置在所述至少一個第二直通開口內；和第二光學連接器，所述第二光學連接器耦接到所述至少一個光纖的第二末端部分，其中所述第二光學連接器耦接到所述至少一個第二模組連接器。
  15. 一種資料中心連接系統，所述資料中心連接系統包含：第一模組，所述第一模組包含具有至少一個第一直通開口的第一面板、第一表面和安置在所述第一表面上的至少一個第一模組連接器；第二模組，所述第二模組包含具有至少一個第二直通開口的第二面板、第二表面和安置在所述第二表面上的至少一個第二模組連接器；和直通光纜總成，所述直通光纜總成包含：光纜，所述光纜包含至少一個光纖，所述光纖具有第一末端和第二末端； 第一直通附接部件，所述第一直通附接部件包含至少一個第一嚙合特徵結構，其中所述至少一個光纖穿過所述第一直通附接部件，所述第一直通附接部件耦接到所述光纜的所述第一末端，並且，所述第一直通附接部件由所述至少一個第一嚙合特徵結構維持在所述至少一個第一直通開口內；和第二直通附接部件，所述第二直通附接部件包含至少一個第二嚙合特徵結構，其中所述至少一個光纖穿過所述第二直通附接部件，所述第二直通附接部件耦接到所述光纜的所述第二末端，並且，所述第二直通附接部件由所述至少一個第二嚙合特徵結構維持在所述至少一個第二直通開口內；第一光學連接器，所述第一光學連接器包含第一配合面，其中所述第一光學連接器耦接到所述至少一個光纖的第一末端部分，以使得所述至少一個光纖的第一光纖端定位在所述第一配合面處；和第二光學連接器，所述第二光學連接器包含第二配合面，其中所述第二光學連接器耦接到所述至少一個光纖的第二末端部分，以使得所述至少一個光纖的第二光纖端定位在所述第二配合面處。
  16. 如請求項15述及之資料中心連接系統，其中所述第一直通附接部件和所述第二直通附接部件中的每一部件包含第一半部分、第二半部分和安置在所述第一半部分與所述第二半 部分之間的鉸接部分。
  17. 如請求項15述及之資料中心連接系統，其中：所述至少一個第一嚙合特徵結構包含：第一閉鎖臂，所述第一閉鎖臂從所述第一直通附接部件的第一側延伸；和第二閉鎖臂，所述第二閉鎖臂從所述第一直通附接部件的第二側延伸；和所述至少一個第二嚙合特徵結構包含：第三閉鎖臂，所述第三閉鎖臂從所述第二直通附接部件的第一側延伸；和第四閉鎖臂，所述第四閉鎖臂從所述第二直通附接部件的第二側延伸。
  18. 如請求項15述及之資料中心連接系統，其中所述第一光學連接器和所述第二光學連接器中的每一連接器包含第一臂和第二臂。
  19. 如請求項15至18中任一項述及之資料中心連接系統，其中所述至少一個第一模組連接器包含全內反射表面。
  20. 如請求項15至18中任一項述及之資料中心連接系統，其中：所述至少一個第一模組連接器包含多個第一模組連接器，所述第一模組連接器線性地排列在所述第一模組的所述第一表面上；和 所述至少一個第二模組連接器包含多個第二模組連接器，所述第二模組連接器線性地排列在所述第二模組的所述第二表面上。
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