TW201715265A - 光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜 - Google Patents

光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜 Download PDF

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Abstract

本發明獲得一種光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜，減少光學波導器的端面受傷或附著在端面的異物影響，製造容易且低成本，還可以在光學波導器的端面與光纖端面之間有效率地收發光訊號。光連接器(30)其特徵在於具有：連接器本體(30)，介於光學波導器(11)的光輸出入端面(11t)面向的基板(10)，與光纖(23)的光輸出入端面(23t)面向的箍(20)之間並連接兩者；以及透鏡部(36)，在連接器本體(30)，設置位於光學波導器(11)的光輸出入端面(11t)與光纖(23)的光輸出入端面(23t)之間，且在兩光輸出入端面(11t、23t)之間收發光訊號。

Description

光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜
【相關申請案資料】
本申請案主張2015年10月28日在日本提出專利申請的特願2015-211821的優先權，此先申請案的全部內容在本案中以供參考。
本發明是關於一種光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜，光連接器是在配備置於具有光元件(發光元件或受光元件)的光學波導器的光輸出入端面(以下簡稱為端面)與光纖的光輸出入端面(以下簡稱為端面)之間收發光訊號。
例如，在25Gbps/ch以上的高速大容量資料光通訊的技術領域，使用在配置具有光元件的基板的光學波導器的端面與光纖的端面之間收發光訊號的光連接器。
在此種光連接器，光元件與光學波導器以薄膜技術形成於基板上。光學波導器的端面以切割(dicing)加工露出於基板端面。然後，光纖的端面定位於光學波導器的端面來相面對。也就是說，光元件經由形成於光學波導器上的可進行光路變換的鏡(例如利用蒸鍍或折射率的差的反射手段(光路變換手段))等，與光學波導器結合。光學波導器更與光纖結合。如此，需要隨著以光學波導器為基準的二次光軸對準的連結結合。
【先前技術文獻】
【專利文獻】
【專利文獻1】特開平6-300939號公報
但是，如此的光連接器，會有容易受到在基板端面並列露出的許多光學波導器的端面的傷害或附著於端面的異物的惡影響。又，由於要求光學波導器的端面與光纖的端面的嚴格的定位(容許偏差)，製造的困難性或高成本化會成為問題。特別是為了有效率的發送光訊號，必須對於光學波導器的端面，PC研磨(凸面研磨)光纖的端面並使兩者高精確度地相面對。藉此，製造的困難性或高成本化的問題會更顯著。
本發明基於以上問題意識，其目的在於獲得一種光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜，減少光學波導器的端面受傷或附著在端面的異物影響，製造容易且低成本，還可以在光學波導器的端面與光纖端面之間有效率地收發光訊號。
本發明的光連接器，做為其特徵具有：連接器本體，介於光學波導器的光輸出入端面面向的基板，與光纖的光輸出入端面面向的箍之間連接兩者；以及透鏡部，在前述連接器本體，設置位於前述光學波導器的光輸出入端面與前述光纖的光輸出入端面之間，且在兩光輸出入端面之間收發光訊號。
前述連接器本體也可以具有位於前述基板與前述箍之間的透光性材料所構成的隔離壁，在該隔離壁一體成形有前述透鏡部。
前述透鏡部也可以具有：光學波導器側透鏡，面對前述光學波導器的光輸出入端面；以及光纖側透鏡，面對前述光纖的光輸出入端面，前述光學波導器側透鏡與前述光纖側透鏡對應光訊號的行進方向，一個做為準直透鏡來運作，另一個做為聚光透鏡來運作。
在前述連接器本體與前述基板之間也可以形成有導引部，該導引部將兩者導引成可在與前述光學波導器的延長方向平行的方向相對移動。
本發明的光連接器系統，做為其特徵具有：基板，具有光元件；複數個光學波導器，設成在前述基板上形成延伸至前述光元件的光路，使其光輸出入端面面向前述基板端面；箍，保持複數個光纖，該些光纖具 有在複數個光學波導器的光輸出入端面之間收發訊號的光輸出入端面；插座，具有位於在前述基板與前述箍之間的隔離壁；以及複數個透鏡部，在前述插座的隔離壁，位於前述複數個光學波導器的光輸出入端面與前述複數個光纖的光輸出入端面之間，且設置成與兩光輸出入端面非接觸的狀態，在前述複數個光學波導器的光輸出入端面與前述複數個光纖的光輸出入端面之間收發光訊號。
前述插座也可以是至少一前述隔離壁由透光性材料所構成，在前述隔離壁，一體成形有前述透鏡部。
前述透鏡部也可以具有：光學波導器側透鏡，面對前述光學波導器的光輸出入端面；以及光纖側透鏡，面對前述光纖的光輸出入端面，前述光學波導器側透鏡與前述光纖側透鏡對應光訊號的行進方向，一個做為準直透鏡來運作，另一個做為聚光透鏡來運作。
在前述插座與前述基板之間也可以形成有導引部，該導引部將兩者導引成可在與前述光學波導器的延長方向平行的方向相對移動。
本發明的主動式光纜，具有上述任一光連接器或上述任一的光連接器系統。
根據本發明，獲得一種光連接器、光連接器系統、具備光連接器之主動式光纜、及具備光連接器系統之主動式光纜，減少光學波導器的端面受傷或附著在端面的異物影響，製造容易且低成本，還可以在光學波導器的端面與光纖端面之間有效率地收發光訊號。
10‧‧‧基板(有機基板、陶瓷基板、配線基板)
10t、21t‧‧‧端面
11‧‧‧光學波導器
11t、23t‧‧‧光輸出入端面(端面)
12‧‧‧基板層
13‧‧‧導引突起(導引部)
14a‧‧‧發光元件(光電變換元件)
14b‧‧‧鏡
20‧‧‧箍
21‧‧‧本體(合成樹脂製本體)
22‧‧‧多模光纖
23‧‧‧光纖
23a‧‧‧核心部
23b‧‧‧護套部
24‧‧‧導入開口
25‧‧‧操作開口
26‧‧‧保持溝
27‧‧‧纖導入孔
27a‧‧‧粗徑部
27b‧‧‧細徑部
28‧‧‧定位孔
30‧‧‧光連接器(連接器本體、插座、插頭)
31‧‧‧上面壁
31a‧‧‧導引凹部(導引部)
31b‧‧‧定位面
32‧‧‧端面壁
33‧‧‧非接觸隔離壁(隔離壁)
34、35‧‧‧定位面(壁)
36‧‧‧透鏡部
36a‧‧‧光學波導器側透鏡(準直透鏡或聚光透鏡)
36b‧‧‧光纖側透鏡(聚光透鏡或準直透鏡)
37‧‧‧定位銷
100‧‧‧光連接器系統
第一圖表示本發明的光連接器系統的一實施形態的基板、箍以及光連接器的分解狀態的斜視圖。
第二圖是第一途的連接狀態的剖面圖。
第三圖是箍及光連接器的分解狀態的部分剖面圖。
第四圖是基板單體的剖面圖。
第五圖是箍單體的剖面圖。
第六圖是光連接器單體的剖面圖。
第七圖是從基板側來看光連接器系統的連接狀態的圖。
第一圖到第三圖表示本發明的光連接器系統100的實施形態。此光連接器系統100可適用於實現跨越長距離的高速大容量資料光通訊(例如25Gbps/ch以上)的主動式光纜(AOC：Active Optical Cables)。光連接器系統100是以基板(有機基板或陶瓷基板的配線基板)10、箍20及光連接器(連接器本體、插座、插頭)30做為主要構成要素。在基板10(單體狀態表示於第四圖)，經由基板層12，藉由周知的薄膜技術及光刻技術，形成許多(圖示例為12根)光學波導器11。又，對於各光學波導器11，形成有做為使光訊號入射的光電變換元件的發光元件(例如Vertical Cavity Surface Emitting Laser(以下稱VCSEL))14a及鏡14b。光學波導器11形成在與基板10的端面10t垂直的位置關係。藉由切割加工端面10t，光學波導器11的光輸出入端面(以下稱端面)11t露出。在第二圖、第四圖以及第七圖，是以單體(單獨)畫出光學波導器11，但在光學波導器11的周圍形成有周知的護套。在基板10(基板層12)上，突出形成有一對導引突起13，導引突起13用來位於許多光學波導器11的整列方向的兩側，來結合光連接器30。
箍20(單體形狀表示在第五圖)是將多模光纖22內的12根光纖23導引至其合成樹脂製的本體21。在本體21形成有導入開口24、操作開口25、面向操作開口25的12根半圓形狀的保持溝26以及延伸至該保持溝26的12根纖導入孔27。纖導入孔27具有：開口於操作開口25的粗徑部27a以及延伸至粗徑部27a的細徑部27b。細徑部27b的前端開口於本體21的端面21t。以粗徑部27a與細徑部27b構成纖導入孔27的理由是以粗徑部27a容易進行光纖23的插入，以細徑部27b用來正確地決定光纖23(核心部23a)的位置。12根光纖23從導入開口24被導引至操作開口25內對應的保持溝26上，插入纖導入孔27。光纖23如周知地，由中心的核心部23a與外周的護套部23b所構成。從本體21的端面21t突出的核心部23a(光纖23)的光輸出入端面(以下稱端面)23t被平面研磨成與端面 21t同一平面，成為光學平面。
光連接器30(單體形狀表示在第六圖)將上述基板10的光學波導器11的端面11t與箍20的光纖23的核心部23a的端面23t，光學地連接，而非物理地接觸。光連接器30是由透光材料(例如聚醚醯亞胺等透光性合成樹脂)所構成。光連接器30具有：上面壁31，沿著形成基板10的光學波導器11的面；以及端面壁32，垂直於上面壁31形成於此上面壁31的箍20側的端部。上面壁31具有與基板10(基板層12)的上面接觸的定位面31b。在此定位面31b，形成有導引凹部31a，導引凹部31a嚙合於基板10的導引突起13，導引相對於基板10的光連接器30的滑動(移動)方向。導引突起13與導引凹部31a構成導引部，該導引部將基板10與光連接器30導引成可在與光學波導器11的延長方向平行的方向相對移動。定位面31b與基板10(基板層12)的上面構成在與光學波導器11的整列方向垂直的方向的光連接器10與基板10的定位面。
在光連接器30的端面壁32，在其中央部，形成有在基板10側及箍20側凹陷，比端面壁32更薄的非接觸隔離壁33。位於端面壁32的非接觸隔離壁33的兩側部及下側部的端面，構成定位面(壁)34，定位面34抵接於基板10的端面11t，來決定該端面11t與非接觸隔離壁33的間隔。又，除了端面壁32的非接觸隔離壁33的箍20側的端面，構成定位面(壁)35，定位面35抵接於本體21的端面21t來決定該端面21t與非接觸隔離壁33的間隔。非接觸隔離壁33是將定位面34及定位面35彼此平行，箍20(端面21t)及基板10(端面10t)為非接觸。
在光連接器30的非接觸隔離壁33，一體地成形有位於光學波導器11的端面11t及光纖23的核心部23a的端面23t之間的透鏡部36。透鏡部36是由準直透鏡(光學波導器側透鏡)36a與聚光透鏡(光纖側透鏡)36b所構成，準直透鏡36a是與光學波導器11的端面11t非接觸地，將從該端面11t出射的光束(訊號光)成為略平行光，聚光透鏡36b是將被準直透鏡36a成為略平行光的光束向著光纖23的核心部23a聚光，與核心部23a(端面23t)非接觸。
光連接器30的透鏡部36的準直透鏡36a與光學波導器11 的端面11t之間的距離，以及光連接器30的透鏡部36的聚光透鏡36b與光纖23的核心部23a的端面23t之間的距離，有自由度。然後對應這些之間的距離，可以改變(設定)光連接器30的透鏡部36的準直透鏡36a及聚光透鏡36b的至少一者的大小、突出量或曲率(半徑)。
光連接器30的透鏡部36的準直透鏡36a及聚光透鏡36b的至少一者也可以為非球面狀。藉此，進一步提高各透鏡的聚光率，定位也會變得更容易。
在光連接器30與箍20之間，做為兩者的位置配合手段，形成有從光連接器30向著箍20側突出形成的定位銷37與接受形成於箍20的此定位銷37的定位孔28(參照第六圖)。
上述結構的光連接器系統100，在預先形成的基板10與預先形成的箍20之間，用光連接器30隔離。也就是說，使基板10的導引突起13與光連接器30的導引凹部31a的位置一致，使基板10與光連接器30接近移動，使基板10的端面10t與光連接器30的定位面34抵接。又，光連接器30的定位銷37嵌入箍20的定位孔28，使兩者接近移動，使光連接器30的定位面35抵接於箍20的端面21t。
在此狀態，當從基板10的發光元件14a發出光訊號，則其光束被導引至光學波導器11到達端面11t。到達端面11t的光束從該端面11t擴散出射，該過散出射光因光連接器30的準直透鏡36a成為大致平行光。該大致平行光透過非接觸隔離壁33內到達聚光透鏡36b，被聚光透鏡36b聚光，到達光纖23的核心部23a的端面23t。進入光纖23的核心部23a內的光束，在核心部23a內傳播，到達設於光纖23的另一端部的受光元件，執行光通訊。
如此，如本實施形態，不使光學波導器11(的光輸出入端面11t)與光纖23(的光輸出入端面23t)物理接觸，可在光學波導器11與光纖23之間執行光通訊。因此，光學波導器11的端面11t的傷害或附著於端面11t的異物(塵埃)影響減少。又，因為在光學波導器11的端面11t與光纖23的端面23t只需要施加單純的平面研磨即可，不需要增加研磨成本，製造也容易。
以上的實施形態是從基板10的光學波導器11側傳送光訊號至箍20的多模光纖22側的實施形態。但是，本發明也可以反過來適用於從箍20的多模光纖22側傳送光訊號至基板10的光學波導器11側。在此實施形態，基板10上設有接受來自光學波導器11的光訊號的受光元件，在箍20的多模光纖22的圖未顯示的端部設有發光元件。又，在此態樣，光纖側透鏡36b是做為將來自核心部23a的光束成為大致平行光的準直透鏡來運作，光學波導器側透鏡36a是將被光纖側透鏡36b成為大致平行光的光束向著端面11t來聚光的聚光透鏡來運作。
在本實施形態，說明了多模光纖22的光纖23及光學波導器11的數量為12根的情況。但是12根只是例示，光纖23及光學波導器11的數量於此並不限定。
10‧‧‧基板(有機基板、陶瓷基板、配線基板)
10t、21t‧‧‧端面
11‧‧‧光學波導器
11t、23t‧‧‧光輸出入端面(端面)
13‧‧‧導引突起(導引部)
20‧‧‧箍
21‧‧‧本體(合成樹脂製本體)
23a‧‧‧核心部
23b‧‧‧護套部
27a‧‧‧粗徑部
27b‧‧‧細徑部
30‧‧‧光連接器(連接器本體、插座、插頭)
31‧‧‧上面壁
31a‧‧‧導引凹部(導引部)
32‧‧‧端面壁
33‧‧‧非接觸隔離壁(隔離壁)
34、35‧‧‧定位面(壁)
36‧‧‧透鏡部
36a‧‧‧光學波導器側透鏡(準直透鏡或聚光透鏡)
36b‧‧‧光纖側透鏡(聚光透鏡或準直透鏡)
100‧‧‧光連接器系統

Claims (9)

  1. 一種光連接器，其特徵在於具有：連接器本體，介於光學波導器的光輸出入端面面向的基板，與光纖的光輸出入端面面向的箍之間並連接兩者；以及透鏡部，在前述連接器本體，設置位於前述光學波導器的光輸出入端面與前述光纖的光輸出入端面之間，且在兩光輸出入端面之間收發光訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光連接器，其中前述連接器本體具有位於前述基板與前述箍之間的透光性材料所構成的隔離壁，在該隔離壁一體成形有前述透鏡部。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的光連接器，其中前述透鏡部具有：光學波導器側透鏡，面對前述光學波導器的光輸出入端面；以及光纖側透鏡，面對前述光纖的光輸出入端面，前述光學波導器側透鏡與前述光纖側透鏡對應光訊號的行進方向，一個做為準直透鏡來運作，另一個做為聚光透鏡來運作。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光連接器，其中在前述連接器本體與前述基板之間形成有導引部，該導引部將兩者導引成可在與前述光學波導器的延長方向平行的方向相對移動。
  5. 一種光連接器系統，其特徵在於具有：基板，具有光元件；複數個光學波導器，設成在前述基板上形成延伸至前述光元件的光路，使其光輸出入端面面向前述基板端面；箍，保持複數個光纖，該些光纖具有在複數個光學波導器的光輸出入端面之間收發訊號的光輸出入端面；插座，具有位於在前述基板與前述箍之間的隔離壁；以及複數個透鏡部，在前述插座的隔離壁，位於前述複數個光學波導器的光輸出入端面與前述複數個光纖的光輸出入端面之間，且設置成與兩光輸出入端面非接觸的狀態，在前述複數個光學波導器的光輸出入端面與前述複數個光纖的光輸出入端面之間收發光訊號。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光連接器系統，其中前述插座是至少一前述隔離壁由透光性材料所構成，在前述隔離壁，一體成形有前述透鏡部。
  7. 如申請專利範圍第5項所述的光連接器系統，其中前述透鏡部具有：光學波導器側透鏡，面對前述光學波導器的光輸出入端面；以及光纖側透鏡，面對前述光纖的光輸出入端面，前述光學波導器側透鏡與前述光纖側透鏡對應光訊號的行進方向，一個做為準直透鏡來運作，另一個做為聚光透鏡來運作。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的光連接器系統，其中在前述插座與前述基板之間形成有導引部，該導引部將兩者導引成可在與前述光學波導器的延長方向平行的方向相對移動。
  9. 一種主動式光纜，具有如申請專利範圍第1~4項中任一項所記載之光連接器，或是如申請專利範圍第5~8項中任一項所記載之光連接器系統。
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