TWI468759B - 光纖耦合連接器及其製造方法 - Google Patents

Description

光纖耦合連接器及其製造方法

本發明涉及包括光纖和其他光學元件的裝置，尤其涉及一種光纖耦合連接器以及該光纖耦合連接器的製造方法。

USB(Universal Serial Bus，通用串列匯流排)係連接外部設備之一個串列匯流排標準，在電腦上使用廣泛，但亦可用於機頂盒和遊戲機上。補充標準(On-The-Go)使其能夠用於在可攜設備之間直接交換數據。USB最初係由英特爾與微軟公司倡導發起，其最大之特點係支持熱插拔(Hot plug)和即插即用 (Plug & Play)。當設備插入時，主機枚舉(enumerate)此設備並載入所需之驅動程式，因此使用遠比PCI和ISA匯流排方便。原標準中，USB 1.1之最大傳輸頻寬為12Mbps，USB 2.0之最大傳輸頻寬為480Mbps。

惟，此傳輸頻寬已無法滿足現時傳輸海量數據之要求，因此，光纖耦合連接器應運而生。光纖耦合連接器一般分為光纖部份和透鏡部份，光纖部份設有盲孔用於放置光纖，光纖部份和透鏡部份通過模造一體成型。然，由於透鏡表面精度的要求非常高，如果和光纖部份同時成型，就難以保證透鏡的成型良率，尤其在入子的靠破處，透鏡材料難以射飽，透鏡位置容易形成破孔，導致光纖耦合連接器之性能劣化。

另外，傳統的光纖耦合連接器為兼顧光纖部份和透鏡部份，通常採用同一種低流動性高強度的塑膠注射入模具一體成型，然，高強度塑膠在高溫下，容易在盲孔端面析出異物，影響透鏡的質量及光纖部份和透鏡部份的耦合效率，降低光纖耦合連接器的生產良率。

有鑒於此，有必要提供一種高質量之光纖耦合連接器及製造該光纖耦合連接器的方法。

一種光纖耦合連接器的製造方法，其包括以下步驟：提供一第一模仁；將一第一成型材料注入該第一模仁，待該第一成型材料定形後脫去該第一模仁得到一光纖部，該光纖部具有一通孔；提供一第二模仁和一第二成型材料，採用該第二模仁、該第二成型材料製造一光學元件部，該光學元件部包括一光學元件，其中，該第二成型材料的熔點高於該第一成型材料的熔點，且同一溫度下該第二成型材料的流動性低於該第一成型材料的流動性；將該光學元件部與該光纖部組裝為一體，並使該通孔對準該光學元件。

一種光纖耦合連接器，包括：一光纖部，該光纖部包括一第一配合面和一通孔，該通孔用於容置一光纖，該通孔具有一入口和一與該入口相對之出口，該出口位於該第一配合面, 該光纖部由第一成型材料形成；及一光學元件部，該光學元件部包括一第二配合面和一與該第二配合面位置相背之光學元件，該光學元件用於將外部光線導入該光纖內或將該光纖內的光線導出，該第二配合面與該第一配合面相貼合且該出口對準該光學元件，該光學元件部由第二成型材料形成該第二成型材料的熔點高於該第一成型材料熔點，且同一溫度下該第二成型材料的流動性低於該第一成型材料流動性。

相較於先前技術，本發明提供之光纖耦合連接器的製造方法是將光纖部和光學元件部分開製造，並且利用光學元件部的一個第二配合面與光纖部的第一配合面相貼，從而形成盲孔來放置光纖，避免直接製造盲孔時出現之盲孔良率低的問題；採用不同材料製造光纖部和光學元件部，可提高成型良率和產品質量，適應量產需求。

請參閱圖1，圖2及圖3，本發明實施例提供之光纖耦合連接器10採用透光材料製成，其包括一光纖部20及一光學元件部30。

該光纖部20包括一第一配合面22和至少一通孔24。本實施例中，該光纖部20具有外表面21，該外表面21的中部向光纖部20內部凹陷形成一凹槽23，該第一配合面22即為該凹槽23的底面，與該外表面21平行。該光纖部20包括四個通孔。每個通孔24內容置一光纖(圖未示)。該通孔24具有一入口241和一與該入口241相對之出口242，該出口242位於該第一配合面22。

該光學元件部30包括一第二配合面32和一與該第二配合面32相對的外表面，該外表面設有多個光學元件34。

該光學元件部30一體成型，位於該凹槽23內。凹槽23的深度與該光學元件部30的厚度基本相等，使得該光學元件部30的外表面基本與該光纖部20的外表面21平齊，使光纖耦合連接器10的結構較規整。本實施例中，光學元件34的個數與通孔24的個數相同。光學元件34用於將外部光線導入該光纖內或將該光纖內的光線導出。該第二配合面32與該第一配合面22相貼合且該出口242對準該光學元件34。該第一配合面22與第二配合面32均為平面。

光學元件34在本實施例中為凸透鏡，當光纖內的光線從出口242出射後，經過該光學元件34成為平行光線，該平行光線進入另一個光學元件後會聚進入另一條光纖內繼續傳輸。

光纖耦合連接器10在結構上可為插頭或插座，與插座或者插頭相互配合完成信號傳遞。外表面21具有兩根導柱25，該兩根導柱25用於引導該光纖耦合連接器10和另外一部份(插座或插頭)配合。

光學元件部30的第二配合面32以及光纖部20的第一配合面22均為矩形平面，以便製造和組裝。但也可以是其他形狀，還可以在第一、第二配合面上分別設置凸起結構和凹槽結構，以使光學元件部30和光纖部20卡合固定。

通孔24對準光學元件34是指通孔24的中心軸線和光學元件34的光軸基本重合或者偏差不遠，以使光線在光纖和光學元件之間低損耗傳輸。

請參閱圖4，該光纖耦合連接器10的製造方法至少包括：

提供一第一模仁；將一第一成型材料注入該第一模仁，待該第一成型材料定形後脫去該第一模仁得到一光纖部，該光纖部具有一通孔；提供一第二模仁和一第二成型材料，採用該第二模仁、該第二成型材料製造一光學元件部，該光學元件部包括一光學元件，其中，該第二成型材料為高強度的對特定波長光線具有高穿透率的材料，且該第二成型材料的熔點高於該第一成型材料的熔點，同一溫度下該第二成型材料的流動性低於該第一成型材料的流動性；將該光學元件部與該光纖部組裝為一體，並使該通孔對準該光學元件。

該第一成型材料可以是PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)，PC(聚碳酸酯)等。而該第二成型材料則優選高強度的、對特定波長光線穿透率高或者說傳輸效率高的材料，例如，Ultem樹脂，其對特定波長可達到90%以上的穿透率。

採用高流動性的第一成型材料製造光纖部不易產生短射或破孔的問題，另一方面，採用相比之下高強度的對特定波長光線穿透率高的材料可滿足光學元件部30在精度和表面粗糙度的要求。由於不必採用高強度塑膠製造光纖部20，因此就不會出現在高溫下有異物從盲孔端面析出的問題。

由於光纖部20和光學元件部30分開製造，因此容易找到各自的最佳成型條件，而且，比起製造盲孔，因為測量通孔的準直度比較容易，因此得到的光纖孔良率較高。

該第一成型材料及第二成型材料均為透光材料。光纖部20和光學元件部30可採用射出成型製造，光學元件部30還可採用壓印成型的方式製造。

本發明提供之光纖耦合連接器包括光纖部和光學元件部兩個獨立之部份，並且利用光學元件部的一個第二配合面與光纖部的第一配合面相貼，從而形成盲孔來放置光纖，避免直接製造盲孔時出現之盲孔良率低的問題。由於光纖部和光學元件部分別製造，因此可採用不同的材料來製造，提高了成型良率，大大提升了光纖耦合連接器的質量以及量產性。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10．．．光纖耦合連接器

20．．．光纖部

21．．．外表面

22．．．第一配合面

23．．．凹槽

24．．．通孔

241．．．入口

242．．．出口

25．．．導柱

30．．．光學元件部

32．．．第二配合面

34．．．光學元件

圖1係本發明實施例提供之光纖耦合連接器之立體示意圖。

圖2係圖1所示之光纖耦合連接器之立體分解圖。

圖3係圖1所示之光纖耦合連接器的立體剖視圖。

圖4係製造本發明實施例提供之光纖耦合連接器的方法流程圖。

20．．．光纖部

21．．．外表面

22．．．第一配合面

23．．．凹槽

242．．．出口

25．．．導柱

30．．．光學元件部

32．．．第二配合面

34．．．光學元件

Claims (8)

1. 一種光纖耦合連接器的製造方法，其包括以下步驟：
   提供一第一模仁；
   將一第一成型材料注入該第一模仁，待該第一成型材料定形後脫去該第一模仁得到一光纖部，該光纖部具有一通孔；
   提供一第二模仁和一第二成型材料，採用該第二模仁、該第二成型材料製造一光學元件部，該光學元件部包括一光學元件，其中，該第二成型材料的熔點高於該第一成型材料的熔點，且同一溫度下該第二成型材料的流動性低於該第一成型材料的流動性；
   將該光學元件部與該光纖部組裝為一體，並使該通孔對準該光學元件。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光纖耦合連接器的製造方法，其中：
   使該通孔的中心軸與該光學元件的光軸重合。
3. 一種光纖耦合連接器，包括：
   一光纖部，該光纖部包括一第一配合面和一通孔，該通孔用於容置一光纖，該通孔具有一入口和一與該入口相對之出口，該出口位於該第一配合面, 該光纖部由第一成型材料形成；及
   一光學元件部，該光學元件部包括一第二配合面和一與該第二配合面位置相背之光學元件，該光學元件用於將外部光線導入該光纖內或將該光纖內的光線導出，該第二配合面與該第一配合面相貼合且該出口對準該光學元件，該光學元件部由第二成型材料形成，該第二成型材料的熔點高於該第一成型材料熔點，且同一溫度下該第二成型材料的流動性低於該第一成型材料流動性。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光纖耦合連接器，其中：該光學元件為凸透鏡。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光纖耦合連接器，其中：該光纖部具有一凹槽，該第一配合面為該凹槽的底面，該光學元件部容置於該凹槽內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光纖耦合連接器，其中：該凹槽的深度與該光學元件部的厚度基本相等。
7. 如申請專利範圍第3項所述之光纖耦合連接器，其中：該光學元件之光軸與該通孔之中心軸重合。
8. 如申請專利範圍第3項所述之光纖耦合連接器，其中：該第一配合面與第二配合面均為平面。