TWI471625B - 併合光學連接器 - Google Patents

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Al Golko
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Description

併合光學連接器
本發明大體而言係關於用以攜載光學信號之連接器及裝置，且更特定言之係關於可攜載光學信號及電信號兩者之連接器及具有有利性質之光學連接器。
本申請案主張以下美國臨時專利申請案之優先權且為該等申請案之非臨時申請案：Jason Sloey之於2010年6月1日申請之題為「Hybrid Optical Connector」之第61/350,430號(代理人案號第20750P-013700US號)；及Sloey等人之於2010年9月1日申請之題為「Hybrid Optical Connector」之第61/379,335號(代理人案號第20750P-013701US號)，該等申請案之全部內容係為了所有用途以引用方式併入本文中。
本申請案係關於Sloey等人之題為「Optical Connection of Devices」的同時申請且共同擁有之非臨時專利申請案(代理人案號第90911-805191(P8705US2)號)，且係關於以下美國臨時專利申請案：
Golko等人之於2010年5月28日申請之題為「External Contact Audio Connector」之第61/349,737號(代理人案號第20750P-017600US號)；
Golko等人之於2010年6月18日申請之題為「External Contact Audio Connector」之第61/356,499號(代理人案號第20750P-017601US號)；
Golko等人之於2011年1月26日申請之題為「External Contact Audio Connector」之第61/436,490號(代理人案號第20750P-017602US號)；
Frazier等人之於2010年6月9日申請之題為「Flexible Connector」之第61/353,126號(代理人案號第20750P-017700US號)；
Jol等人之於2011年1月26日申請之題為「External Contact Connector」之第61/436,545號(代理人案號第20750P-021500US號)，該等申請案之全部內容係為了所有用途以引用方式併入本文中。
一些器件(諸如，CD播放器)可輸出光學信號。具有光學連接器(例如，Toslink)且具有光纖之纜線將此等光學信號攜載至另一器件(例如，立體聲接收器)。光學信號具有特定優點，諸如無電磁干擾。但是，光學信號亦具有關於可提供之功能性及支援的限制。當前光學連接器亦具有限制。
因此，需要具有可攜載光學信號以及其他信號之連接器。亦需要具有可具有各種有利性質(諸如，容易連接、容易維護及支援高資料速率)的改良之光學連接器。
因此，本發明之特定實施例可提供在一單一連接器中攜載電信號及光學信號之連接器系統。一電光連接器可以一具成本效益之方式製造且容易併入至電子器件及裝置中。一公電光連接器可具有一電插入部分，其配裝至一母電光連接器之一插座中以提供一結構連接，藉此允許該光學介面有利地靠近該等連接器之一前部以便容易維護。
又，本發明之特定實施例可提供其中該光學介面具有相對較大直徑之光學連接器，同時仍提供高資料速率(例如，超過1 Gbps)。光學連接器可包括一收集器，其用於在一大開口處接收光學信號且在一小開口處將信號提供至一光學接收器，其中該光學接收器將該等光學信號轉換成電信號。其中一光學介面具有一大直徑之光學連接器亦可有利地提供減小之對準容限。
根據一實施例，一母插座連接器包括一絕緣體芯、導電接針及一主動光學組件。該等接針以該等接針之尾端(非配合端)在連接器之後端呈一單一列之方式嵌入該絕緣體芯中。存在接針之一第一集合及一第二集合。接針之該第一集合經設計以與一對應連接器之電接點配合。該主動光學組件用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至該對應連接器。接針之該第二集合延伸至附接至該主動光學組件之一基板。接針之該第二集合之至少一部分以通信方式與該主動光學組件耦接且經組態以攜載對應於該等光學信號之電信號。
根據另一實施例，提供一種製造一連接器之方法。一引線框架係由單件導電材料形成。該引線框架包括一載體件及複數個接針。該複數個接針自該載體件延伸且包括接針之一第一集合及一第二集合。一基板附接至接針之該第二集合。該基板具有用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至一對應連接器之至少一主動光學組件。接針之該第二集合之至少一部分以通信方式與該至少一主動光學組件耦接且經組態以攜載對應於該等光學信號之電信號。接針之該第一集合朝著連接器之前部延伸超過接針之該第二集合以用於與對應連接器之電接點配合。
根據另一實施例，一公插頭連接器包括一絕緣體芯及至少一光學器件。該絕緣體芯具有自該絕緣體芯之一基座延伸之一插入部分。該插入部分經組態以配裝在一對應母連接器之一插座部分內。該插入部分具有複數個接觸位置。該至少一光學器件用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至該對應母連接器。該至少一光學器件之一前端位於該絕緣體芯之該基座上的與該插入部分分離之一位置處。
可藉由參考以下詳細描述及隨附圖式獲得對本發明之性質及優點之較佳理解。
特定實施例可提供在一單一連接器中攜載電信號及光學信號之連接器系統。一電光連接器可以一具成本效益之方式製造且容易併入至電子器件及裝置中。一公電光連接器可具有一電插入部分，其配裝至一母電光連接器之一插座中以提供一結構連接，藉此允許該光學介面靠近該等連接器之一前部以便容易維護。
又，特定實施例可提供其中該光學介面具有相對較大直徑之光學連接器，同時仍提供高資料速率(例如，超過1 Gbps)。光學連接器可包括一收集器，其用於在一大開口處接收光學信號且在一小開口處將信號提供至一光學接收器，其中該光學接收器將該等光學信號轉換成電信號。其中光學介面具有一大直徑之光學連接器亦可有利地提供減小之對準容限。
I.　概述
圖1為說明根據本發明之實施例的用於傳達光學信號及電信號之連接器系統100之方塊圖。具有電信號可允許對較舊介面標準之舊式支援。電信號亦可將電力提供至電子器件。請注意，圖1並未按任何特定比例繪製。
電子器件110包括電光連接器120，其可為任何母連接器，如本文中所描述。電子器件110可為發送或接收資料(例如，音訊或視訊)之任何器件。舉例而言，電子器件110可為一媒體播放器，其將音訊信號及視訊信號發送至用於顯示視訊及播放音訊之另一器件。電光連接器120可為母或公連接器，或具有兩者之態樣。
電光連接器120包括電接點122及主動光學組件124。電接點122可接收且發送直接來自一對應連接器之電接點之電信號，如純電連接器中可發生的。主動光學組件124將來自電子器件之電信號轉換成光學信號，及/或將自另一器件接收之光學信號轉換成可由電子器件使用之電信號。在各種實施例中，主動光學組件可為光學傳輸器、光學接收器，或將光學傳輸器及光學接收器兩者包括在一單一器件中之光學收發器。電光連接器120可具有任何數目個主動光學組件且可包括用於將光傳送至主動光學組件124之透鏡器件(或主動光學組件124可包括此等透鏡器件)。在一實施例中，電光連接器120具有兩個分離之主動光學組件，一個組件用於傳輸且一個組件用於接收。
導電接針145可自電路140行進至連接器120。導電接針145之一第一集合可攜載將由主動光學組件124轉換之電信號，或接收由正轉換成電信號之光學信號產生之電信號。因此，在一態樣中，電子器件110(例如，經由電路板140)可以與用於純電連接器之方式相同的方式接收電信號。因此，可針對電連接器、光學連接器或電光連接器而建置相同的電子器件110。導電接針145之一第二集合可將來自電路板140之電信號攜載至電接點122。在一實施例中，電接點122為導電接針145之第二集合之部分(例如，前端)。
電光連接器120可接收來自纜線150之第一連接器160之信號。第一連接器160可為任何公連接器，如本文中所描述。纜線150具有用於攜載至或來自電光連接器120之光學信號之光纖(例如，玻璃光纖或塑膠光纖)。第一連接器160之被動光學器件164可接收光學信號或將光學信號攜載至主動光學組件124或攜載至以光學方式與主動光學組件124耦接之電光連接器120之一透鏡器件。被動光學器件164為被動的，因為光學信號並不轉換成電形式/自電形式轉換，而是在被攜載時保持為光學形式。在一實施例中，被動光學器件164可為一光纖之一延長部分或一額外器件(諸如，一透鏡)。
纜線150亦可具有用於攜載電信號之電線。當將第一連 接器160之介面與電光連接器120配合時，電接點162與電接點122連接。在一實施例中，電接點162及電接點162所嵌入於之外殼(絕緣體芯)之至少部分被用以提供光學介面之對準。舉例而言，電接點162可配裝在電光連接器120內以提供主動光學組件124與被動光學器件164之對準。此對準可允許該等光學器件位於連接器之前部。
使該等光學器件位於連接器之前部可允許對光學介面之容易的清潔及維護。舉例而言，主動光學組件124可與亦為電光連接器120之部分之被動元件(例如，透鏡及/或收集器)耦接。該等被動元件可處於被動光學器件164與主動光學組件124之間。當此等被動元件處於電光連接器120之前部時，可較容易地維護該等被動元件。
在具有一單一主動光學組件之一實施例中，該組件可為一收發器。在此實施例中，可使用不同光學頻率(例如，一個方向上之850nm之波長及另一方向上之1350nm之波長)。濾光片或其他機構可用以減少光學串擾，例如藉由阻斷光自傳輸部分至接收部分的傳播。
在一些實施例中，纜線150具有兩個光纖通道，每一傳輸方向一個光纖通道。此等通道中之每一者可為多芯光纖，其中多個光纖在相同方向上傳輸光。舉例而言，總直徑可為200-500微米，且每一光纖具有約50-100微米之直徑(例如，300微米之總直徑及100微米之個別直徑)。多芯光纖在彎曲時可提供低的光損失(例如，歸因於小的個別光纖)，且總直徑可提供用於光傳輸之大的總面積，其可幫 助連接器處之對準。在一實施例中，多芯光纖之總直徑為與電光連接器120上之接收透鏡之直徑大約相同之值。
在一實施例中，主動光學組件124可對特定波長下之電磁輻射起作用，但可選擇任何波長。舉例而言，當將在纜線中使用塑膠光纖時，可使用650nm之波長，而當將使用玻璃光纖時，可使用850nm之波長，因為此等波長對此等各別材料而言具有低損耗。但是，當預期纜線不長(例如，5m或更少)時，亦可將850nm用於塑膠光纖。
圖2A展示根據本發明之實施例的在用於傳達光學信號及電信號之纜線之末端處之公插頭連接器260。在一實施例中，公插頭連接器可對應於第一連接器160之介面。
纜線250包括用於發送及接收光學信號及電信號之公插頭連接器260。外殼270包括插入部分274及基座部分272。可藉由外殼270之插入部分274中之接觸位置處之電接點提供電信號。該等電接點可嵌入於該插入部分中(例如，經嵌入使得外殼環繞接點)或嵌入內表面中(藉此在內表面上形成接點)。基座部分272可包括用於攜載光學信號之被動光學組件274。在一實施例中，基座部分272係與插入部分274整體地形成。在另一實施例中，基座部分272為與插入部分274分離的零件。
在各種實施例中，被動光學器件274可為纜線250中之一光纖之一延長部分或一額外器件(諸如，一透鏡)。在一實施例中，公插頭連接器260亦可包括一主動光學組件，且藉此可僅具有電線而無光纖。在一實施例中，當僅要攜載 光學信號時，電接點及電線可被省略。在纜線250僅用於傳送電信號之實例中，被動光學組件可被省略，或只是不與任何光纖連接(因為纜線不具有任何光纖)。此纜線之另一末端可為任何標準電連接器，例如，USB。
圖2B展示根據本發明之實施例的用於傳達光學信號及電信號之母插座連接器220。公插頭連接器260至母連接器220之連接可提供電信號及光學信號兩者之通信。可經由公插頭連接器之插入部分274中之電接點傳達電信號，該等電接點可在該等連接器配合時與電接點222接觸。電接點22(例如，充當接針之前端)可將電信號傳輸至在母連接器220之一後端處之接針，且接著傳輸至該等接針可電連接(例如，焊接)至的一電路板。光學信號可經由被動光學組件264傳達至光學鏈路240。在各種實施例中，被動光學組件264可包括一以光學方式與一光纖或一光纖之前端耦接之透鏡，其中該前端可經拋光。
外殼240之插入部分244可(至少部分地)配裝在母連接器220之開口205內。插入部分244之插入可提供公插頭連接器260與母連接器220之間的一結構連接。此結構連接可提供光學鏈路240與被動光學組件264之對準。
光學鏈路240中之一光學鏈路可包括一主動光學組件及多個被動光學組件。在一實施例中，一個光學鏈路可包括用於傳輸光學信號之一個主動光學組件(例如，在左邊之光學鏈路中)，且另一光學鏈路可包括用於接收光學信號之另一主動光學組件(例如，在右邊之光學鏈路中)。被動 光學組件(例如，透鏡)可將來自母連接器220之一前部之光攜載至該主動光學組件。
在光學鏈路240具有在連接器前面之一透鏡(例如，在前緣之1cm內或小於開口205之深度之1/4)之實施例中，可容易維持光學鏈路240。舉例而言，可掃除該透鏡上之任何碎片。又，該透鏡之外表面可經清潔及/或拋光以提供光學信號之良好傳輸。在一態樣中，使用插入部分274以提供結構連接及寬對準允許光學鏈路之一表面接近連接器220之前緣。
在另一實施例中，光學鏈路240可在一側上且電接針可在另一側上。在又一實施例中，電接點222可分離且在邊緣處，而光學鏈路240在中間。
II.具有中心光學元件之母併合連接器
圖3展示根據本發明之實施例的用於母連接器之引線框架300，該母連接器具有用於在電信號與光學信號之間轉換之電組件。如所展示，引線框架300處在製造之中間點。如所展示，引線框架具有在中心之光學元件。光學元件之實例包括光纖、透鏡、收集器或主動光學組件。本文中之其他實施例(例如，母插座連接器220)可具有在邊緣處之光學元件。具有在邊緣處之光學元件之實施例可具有類似於引線框架300之中間級。
載體310固持接針315及317。載體310及接針315及317可由導電材料(例如，銅)製成。兩個接針集合皆可攜載電信號，但接針315經組態以攜載至/自一對應連接器之電接點 之電信號。接針317經組態以攜載至/自基板320上之主動光學組件之電信號。基板330包括主動光學組件及透鏡340及345。透鏡340及345接收光且將光傳輸至對應連接器之光學器件(例如，透鏡)。
雖然展示了總共16個接針，但可存在總共任何數目個接針，該等接針可以任何方式分割於接針315與接針317之間。接針315及317可對應於圖1之導電接針145。如本文中所使用，術語「接針」用以指代可攜載電信號之導電材料。該等接針之部分可與另一連接器之接針接觸，且此等接針(例如，接針315)亦可被稱作接點。
接針317最後可與一電路板(例如，圖1之電路板140)連接且將電信號傳達至該電路板，其中電信號對應於光學信號(亦即，自光學信號轉換或轉換成光學信號)。同一電路板亦可與接針315連接且可接收接針315上之電信號，其中電信號係接收自對應連接器之電接點。
在一實施例中，接針315及317之後端可位於一單一列中。在切除載體310之後，可以一類似於載體310之方式定位一電路板。因此，該電路板可位於連接器之後，藉此允許電子器件較薄。又，使接針在一單一列中可允許接針連接至該電路板之邊緣，藉此允許該電路板較小。
圖4展示根據本發明之實施例的附接至具有至少一主動光學組件之基板430之引線框架裝配件400之接針417。引線框架裝配件400包括主動光學組件及攜載至/自該等主動光學組件之電信號之接針417。在一實施例中，引線框架裝配件400對應於圖3之基板330及附接之組件。
基板430附接至接針417。舉例而言，接針417可電結合(例如，焊接)至在基板430背面之一襯墊。接針417b可將信號發送至基板430。在一實施例中，接針417b上之信號可包括電力信號、接地信號及兩個資料信號(例如，資料信號)。基板430中之跡線可將電信號發送至雷射積體電路(IC)及其他電組件455。在一實施例中，雷射IC及EE組件455可置於一個IC上而非多個IC上。
雷射IC及EE組件455可將電信號轉換成驅動一光學傳輸器(例如，一雷射)之信號。該等驅動信號可包括電力信號、接地信號及一個資料信號。可在必要時改進電力信號以將適當電力及電壓提供至光學傳輸器。在一實施例中，光學傳輸器可在傳輸透鏡445後面。光學傳輸器可接著將光學信號提供至傳輸透鏡445，且傳輸透鏡445可接著將經轉換之光學信號提供至一對應透鏡。
接收透鏡440可接收來自對應連接器之光學信號。一收集器(例如，抛物線集光器460)可收集光且將光提供至將光學信號轉換成電信號之一光學接收器(例如，一光電二極體)。光電二極體IC及EE組件458可接收電信號且修改該等電信號以符合電子器件(接針417a連接於其中)之規格。光電二極體IC及EE組件455可置於一個IC或多個IC上。
在一些實施例中，IC及EE組件458可包括一跨阻抗放大器(其將光電流轉換成電流)及限制放大器。限制放大器可取得電流且將其轉換成一電壓信號。可接著在接針417a上將該電壓信號提供至一電路板，以提供初始在接收之光學信號中傳遞之適當資料。
在一實施例中，中間接針417c亦可將接地電位提供至基板430。接地電位可用於基板上之器件及/或用於屏蔽特定器件。舉例而言，接地板460可提供對在基板430背面之主動光學組件之屏蔽。可在壓印接針417之同時產生接地板460。
對於具有多個信號(通道)之DisplayPort或其他格式，接針417a或417b上之電信號可在經發送至基板裝配件(基板420及附接之器件)之前經組合且置於單一線中。在另一實施例中，基板上之電子器件可執行組合(例如，在組件455中)。
在一實施例中，在經附接至接針417之前產生基板裝配件。舉例而言，組件455及458可在將基板430附接至接針417之前附接至基板430。舉例而言，組件455及458可被結合在基板430之前部上(例如，結合至襯墊)，該基板可具有在該等組件之間攜載信號之跡線。
在另一實施例中，基板為用於提供電子組件之間的高絕緣以將電容耦合保持為低之陶瓷。陶瓷材料可經模製，且接著可附接組件。陶瓷模製可減小進入雷射IC及EE組件455中之差動信號或自光電二極體IC及EE組件458中出來之差動信號之間的電容耦合。一些實施例可提供高達10十億位元/秒之輸貫量。不存在對光學信號的電磁干擾，但在轉換成電信號之後，電磁干擾及串擾可存在。由於陶瓷具有高介電常數，故電組件可較接近地置放在一起且陶瓷中之跡線可較接近地置放在一起。
圖5A展示根據本發明之實施例的在光學傳輸器570之連接點處之基板530之橫截面側視圖。在一實施例中，基板530可對應於圖4之基板430。基板530可經加工以具有特定形狀以供器件附接至該基板。
在一實施例中，將雷射570或其他光學傳輸器安裝至基板530之背面。已在基板530之背面中切割出一凹穴。將雷射570置放在該凹穴內，此允許接地板560(其可對應於接地板460)覆蓋雷射570。可在接地板560處自接針517c接收接地電位。在一態樣中，接地板560可覆蓋雷射570而同時保持平整(flat)，藉此提供容易的製造。在一實施例中，基板530為陶瓷，其可經加工至比塑膠(例如，FR4)高的容限。
穿過基板530而形成之孔575可允許來自雷射570之光透過而到達傳輸透鏡545。舉例而言，當自基板530上之其他電子器件接收電信號時，雷射570可使光透過孔575而到達傳輸透鏡545。在一實施例中，雷射570為一垂直共振腔面射型雷射(VACSEL)。
傳輸透鏡545可包括具有一透鏡(例如，一彎曲透鏡)之一桶形管，其可在大致平行之方向上提供光輸出。基板530之前部可經加工以收納傳輸透鏡545之後端。舉例而言，可使透鏡545之極後端配裝至孔575中。在一實施例中，一氣隙可存在於雷射570與傳輸透鏡454之間。在另一實施例中，傳輸透鏡545之背面可與雷射570接觸。
圖5B展示根據本發明之實施例的在光學接收器580之連接點處之基板530之橫截面側視圖。接收透鏡545可接收來自一對應連接器之一光學器件之光學信號。
如所展示，接收透鏡545附接至收集器547(例如，一抛物線集光器)之部分，該收集器收集光且將光提供至光電二極體580或其他光學接收器。基板530可經加工而以類似於雷射570及傳輸透鏡545之凹穴之方式在前部及背面上具有凹穴。光電二極體580自光學信號產生電信號。電信號可藉由其他電子器件來修改且經由接針517a提供至一電路板。
收集器547具有在接收透鏡545處之一大開口及在基板530處之一小開口。收集器547可(例如)由塑膠模製。光穿過該小開口傳遞至光電二極體580之一作用區域，此可允許光電二極體580為小的，因而減小光電二極體之電容。因此，光係以較大直徑收集且以較小直徑傳遞。光之此收集可允許比接收透鏡545之大小與光電二極體580相同之情況下多的光被提供至光電二極體580。
在一態樣中，由於接收透鏡545相對較大，故接收透鏡545與對應連接器之一光學器件(例如，光纖、透鏡或光纖/透鏡組合)之間的對準並不至關重要。舉例而言，當光離開對應連接器之光學器件時，光向外擴散且可能未擊中透鏡。由於可使收集器547較寬(例如，比光學器件寬)，故未對準可仍不造成損失顯著量之光。以此方式，可適應某一未對準，同時仍提供起作用之連接器。
光電二極體580之電容可隨著光電二極體580之作用區域變大而增加。作用區域之大小與接收透鏡545相同之光電二極體會具有一大電容。高電容在高資料速率下導致問題。因此，對於高資料速率，此大的光電二極體會成問題。在一實施例中，光電二極體580具有0.6 pf或更小之電容。
因此，收集器547可允許使用較小光電二極體，使得可達成較高資料速率，同時仍允許相對較大之對準容限。在一實施例中，對準容限可為150微米。舉例而言，離軸150微米之對準變化將不導致光學信號之傳輸之減損的操作。
與提供對準之較大容限一起，收集器547可適應具有較大光纖之纜線。舉例而言，連接纜線中之光纖可具有一相對較大直徑(例如，約200至500微米)，而非較小標準(例如，50-80微米)。此較大直徑可較不容易受刮擦及碎片(諸如，灰塵、毛髮或棉絨)影響。可針對一特定大小光纖特別設計收集器547。收集器547之形狀可取決於大開口之大小(例如，寬度及形狀)、小開口之大小(其可對應於光電二極體580之大小)及所使用之光之波長。
為了提供光學介面之精細對準，接收透鏡545及/或傳輸透鏡545可包括對準元件548。對準元件548可為角形的，使得對應連接器之光纖(或光纖之上之透鏡)之前緣朝著接收透鏡545之中心移動。其他對準特徵(諸如，插頭之形狀(參見圖2))可幫助提供初始對準以使光纖之前部(例如，被動光學組件264)接近於接收透鏡545。因此，對準元件548可提供光學介面之橫向對準。
為了確保對應光纖或其他光學元件與對準元件548接觸，對應連接器(例如，公插頭連接器260)可具有一彈簧(例如，盤簧)，其將光學元件向前推以與對準元件548接觸。透鏡器件可具有嚙合對準元件548之角形對準元件。彈簧與對準元件658之一組合可將光纖與接收透鏡545之間的間隙控制在一容限內。
在一實施例中，接收透鏡545可具有一圓形形狀以提供來自光纖之光向透鏡之某種聚焦，使得光不逸出。在另一實施例中，接收透鏡545及收集器547可為一單一件(例如，一整體玻璃件)。在又一實施例中，接收透鏡545可為與收集器547分離之一分離件。舉例而言，接收透鏡545可由藍寶石、玻璃、透明陶瓷(clear ceramic)或較硬材料製成以防止刮擦，而收集器547可由塑膠製成。在另一態樣中，可將一塗層塗覆至接收透鏡545。接收透鏡545可接近於連接器之末端以允許容易的替換。
圖6A為根據本發明之實施例的能夠傳達電信號及光學信號之母連接器600之透視圖。圖6B為根據本發明之實施例的能夠傳達電信號及光學信號之母連接器600之正視圖。母連接器600可為一可放入電子器件、銜接台或其他器件中之成品連接器。
在一實施例中，母連接器600具有絕緣體芯610。可藉由將包覆模製應用於一引線框架裝配件(例如，如圖3所示，不具有載體310)來產生絕緣體芯610。舉例而言，可在接針617、具有主動光學組件之一基板及與該基板連接之接針之上模製一塑膠外殼。絕緣體芯610可覆蓋該基板之前部上之電子器件(例如，電組件455及458)，且覆蓋透鏡640之部分同時仍使透鏡640之前部暴露。
在併入於一器件中之前，接針617及伺服該基板之主動光學組件之接針可在背面母連接器600中暴露。殼層650可圍繞絕緣體芯610或至少絕緣體芯610之一前部部分置放。殼層650可由金屬製成以便屏蔽接針617使之不受電磁干擾影響。在一實施例中，母連接器600之一前緣可為絕緣體芯610之前緣，其可與殼層650之前緣重合。
在一實施例中，在絕緣體芯610經包覆模製之後，可添加透鏡640。例如，可對絕緣體芯640鑽孔以形成其中將置放透鏡640之孔。在一態樣中，基板可已在適當處具有孔，且因此，可能僅需要對包覆模鑽孔。在另一實施例中，絕緣體芯610可經形成而具有用於配裝透鏡之一空間。由於透鏡640可使其前表面在連接器之前部，故可容易地清潔透鏡640以確保連續操作。
母連接器600可具有用於一公插頭連接器之一插入部分(例如，插入部分274)之開口605的對準特徵。光學介面之精細對準可由透鏡640之對準元件(例如，對準元件548)提供。因此，母連接器600之對準特徵可足以提供光學介面之適當對準。在一些實施例中，殼層650之高度及寬度與純電性之連接器一致。
III.　母併合連接器之製造
圖7為根據本發明之實施例的用於製造母連接器之方法700之流程圖。方法700可用以產生圖3至圖6所示之各種中間裝配件及連接器。
在區塊710中，形成具有接針之引線框架。引線框架可由單件導電材料製成。舉例而言，可將導電材料之一條帶壓印成具有一載體件(例如，載體310)及複數個接針(例如，接針315及317)之一形狀。該複數個接針可包括接針之一第一電集合(例如，315)及一第二光學集合(例如，317)。可為不同類型之電信號指定不同集合(例如，一個集合可用於經由光學介面傳達之電信號)。該等接針可具有變化之長度及形狀。
該複數個接針可在與該載體件相同之平面中自該載體件延伸，在一態樣中。特定接針之間可能存在間隙。舉例而言，該等間隙可能與接針417a或417b與接針417c之間的間隙相同。在一實施例中，該等光學接針中之一或多者在其末端可具有一板，例如接地板460。可在壓印接針417之同時產生該接地板。
在區塊720，彎曲該等接針。在一態樣中，該等接針經彎曲以允許一旦自該載體件切割該等接針後就連接至一電路板且允許執行額外步驟。可將接針之不同集合彎曲成不同形狀。舉例而言，電接針可較長且在前部尖端向下彎曲，而光學接針可向上彎曲以用於稍後附接至一基板(例如，基板430)。又，一集合內之不同接針可以不同方式彎曲。舉例而言，用於攜載接地電位之接針可以不同於用於攜載資料信號之接針之方式彎曲。
在區塊730中，將一基板(例如，基板430)附接至接針之光學集合。該基板具有用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至一對應連接器之至少一主動光學組件。接針之該光學集合之至少一部分以通信方式與該至少一主動光學組件耦接且經組態以攜載對應於該等光學信號之電信號。
在一實施例中，該基板先前已經加工以在前部及背面上具有凹穴以用於容納主動光學組件及用於容納一傳輸透鏡及一接收透鏡裝置(其可包括一光收集器)。孔可形成於前端及後端上之凹穴之對應對之間以使光通過。
在區塊740中，將一絕緣體芯(例如，絕緣體芯610)模製至該等接針上。在一態樣中，可僅在每一接針之一部分(例如，前部部分)之上模製絕緣體芯。亦可在基板之上模製絕緣體芯。在一實施例中，絕緣體芯以直至且可能超過電接針之前部尖端之方式覆蓋電接針。接針之電集合可朝著連接器之前部延伸超過接針之光學集合以用於與對應連接器之電接點配合。
在區塊750中，可將透鏡插入至該絕緣體芯中。在一實施例中，可對該絕緣體芯鑽孔以形成用於該等透鏡之孔。可在凹穴已形成於基板中之處鑽該等孔。在另一實施例中，可在孔已在適當位置之情況下模製絕緣體芯。在又一實施例中，可在模製該絕緣體芯之前將該等透鏡附接至基板。
在區塊760中，切割該等接針之一後端。該等接針之後端稍後可接著電連接(例如，焊接)至一電路板。
在區塊770中，圍繞該絕緣體芯置放一殼層。該殼層(例如，殼層650)可圍繞整個絕緣體芯或僅絕緣體芯之部分(例如，前部部分)置放。該殼層可提供對電磁干擾之屏蔽，且該殼層亦可充當一插入至母連接器中之開口中的公插頭之對準特徵。
IV.　使用收集器之配接器
圖8展示根據本發明之一實施例的用於將來自大寬度光纖之光學資料信號轉換至較小寬度光纖之配接器800。如上文所提及，與本發明之實施例一致的連接器可接收來自具有相對較大光纖之光纜之光學信號。然而，可能需要提供至使用具有相對較小寬度之光纖之介面之連接。在一態樣中，收集器810(例如，收集器547)可在配接器800中提供此轉換。如本文中所使用，光學資料信號以光之脈衝攜載資料之位元。
光纜850可具有一第一連接器(未明顯展示)，其與具有光學或電光連接器820(例如，圖1至圖6中所描述之連接器介面)之電子器件810連接。舉例而言，該第一連接器可為圖2之公插頭連接器260。光纜850可使用具有相對較大直徑之光纖855(其可能包括多芯光纖)來攜載光學信號。在一實施例中，光纜850可對應於圖1之纜線150。
在一實施例中，若電子器件(例如，器件110)需要連接至具有一使用一較小光纖之介面之另一電子器件880，則配接器850可提供來自一大直徑光纖之光學信號至一小直徑光纖之轉換。配接器800可具有用具有大寬度之第一光纖858接收光學資料信號之一個末端。收集器810(例如，一抛物線集光器)可以大寬度收集光且將光提供至小寬度光纖820。在另一實施例中，收集器810可直接自光纖855接收光，且因此配接器800將不具有光纖858。
配接器800可接著使用小光纖820將光學信號提供至接收器件880之連接器830。由於連接器830在其介面處需要一較小光纖，故使用配接器800。通常，連接器830將具有一比本文中所提及之其他連接器小的對準容限。
在另一實施例中，纜線850可包括將連接器之寬度減小至較小光纖之配接器800。在此實施例中，纜線850將包括與光纖855耦接之收集器810，藉此使纜線850成為一配接器。纜線850亦可包括較小寬度光纖820，光纖820接著可與連接器830連接。若此光纜850僅用以將光學信號傳遞至連接器830之類型之連接器(或其他僅光學之連接器)，則光纜850可不具有電接點或電線。
在又一實施例中，配接器800(或建構為配接器之纜線850)可具有在相反方向上之兩個收集器。一收集器可用於至另一電子器件880之傳輸，而另一收集器可用於自另一電子器件880之傳輸。
V.　具有光學元件之銜接台
圖9A說明根據本發明之實施例之系統，該系統具有具至少一主動光學組件之銜接台960及具至少一主動光學組件之電子器件952。圖9B為根據本發明之實施例的電子器件952及銜接台960之橫截面側視圖。在一實施例中，電子器件952及銜接台960具有包括一收集器之連接器，從而允許對未對準之高容限。因此，僅使用粗略對準特徵，其可不為光學通信提供結構連接。在一態樣中，此連接並不使用電接點。
銜接台950可允許電子器件952或其他電子器件與其他媒體器件(未圖示)通信。如所展示，銜接台950包括在內部封閉各種電組件及結構組件且界定銜接台950之形狀或形式之外殼954。外殼954之形狀可廣泛變化。舉例而言，該外殼可為矩形、圓形、三角形、立方體的及類似形狀。在所說明之實施例中，外殼954具有一矩形形狀。外殼954可由一或多個外殼組件形成。舉例而言，如所展示，外殼954可由頂部部件956及基座部件958組成。藉以連接部件956及958之方式可廣泛變化(例如，螺釘、螺栓、搭扣、閂鎖等)。
在外殼954之頂部表面960內，設有用於實體收納電子器件952之底部部分964之媒體擴充插槽(media bay)開口962。如所展示，媒體擴充插槽開口962具有與電子器件952之形狀一致的形狀，亦即，電子器件952之底部部分964可插入媒體擴充插槽開口962內。開口962之深度可經大致組態以保持電子器件952之使用者介面曝露於使用者。開口962可為垂直或傾斜的。如圖9B所示，開口962傾斜，使得電子器件952以斜置位置擱置在銜接台950內。應瞭解，斜置之電子器件952較容易使用(例如，更為人體工學的)。斜率可廣泛改變。舉例而言，其可使電子器件952傾斜約5度至約25度且更特定言之傾斜約15度。
在開口962之底部表面之下，設有用於嚙合安置於電子器件952之底部表面上之對應光學連接器的第一光學連接器966。舉例說明，第一光學連接器966可包括透鏡及收集器968，如圖4、圖5A及圖5B中所描述。然而，在一實施例中，不存在電接點。
一或多個主動光學組件969可以光學方式與收集器之一小開口耦接，例如，光電二極體可在收集器968之小開口處接收光。來自光電二極體之電信號可經修改或直接發送至電路板970。應瞭解，開口962之側面可充當用於將連接器置放在正確位置之對準元件。由於對準並不過於敏感，故除擴充插槽開口之側面之外的其他一般對準特徵亦可充當對準特徵。
電子器件952之對應光學連接器可具有一傳輸透鏡，其具有與第一光學連接器966之收集器968之大開口類似之一尺寸。因此，由於兩個連接器均具有類似且相對較大之尺寸，故連接器之間的對準並不那麼重要。連接器不必為了仍傳達光學信號而完全對準。因此，不需要一結構連接(如藉由針對圖2所描述之插入部分所提供)。請注意，由於兩個連接器中之主動光學組件可保持為小的，故可達成高資料速率。
因此，開口962之底部表面可為平整的。又，開口962之底部表面可由不可透射可見光、但透射用以在電子器件952與銜接台950之間傳達光學信號之波長之光(其不在可見光譜內)的材料製成。因此，銜接台950可傳達資料而不需要至電子器件952之實體連接。事實上，銜接台950可表現得就像根本不存在連接器。
在一實施例中，銜接台960亦可包括電感充電機構。舉例而言，一垂直壁可自表面960延伸以嚙合電子器件952之背面。該垂直壁可具有可對電子器件952充電之電感線圈，該電子器件952亦具有電感線圈。
V.　具有用於光學元件之彈簧之公插頭
如上文所提及，具有光學元件之連接器之實施例可具有一朝著對應連接器之光學元件推光學元件之彈簧。此移動可提供對應光學元件之對準且可提供光學元件之間的較小距離，其可減少信號損失及干擾。公插頭連接器及/或母插座連接器之配合光學元件(例如，透鏡或光纖)中之一或多者可具有一彈簧機構，而非具有其他實施例中可能出現的固定光纖及套圈。
圖10為根據本發明之實施例的與對應母插座1050連接器配合之具有用於光學元件之彈簧機構之公連接器1000之橫截面圖。公插頭連接器1000可包括罩殼1020、連接器外殼1030及具套管1007之光纖1005，該套管可提供保護且可為反射性的。在與母連接器1050之介面附近，光纖1005可具有環繞其之套圈1010。在一實施例中，套圈1010由金屬材料製成。
在各種實施例中，套圈1010可為光纖1005提供強度(strength)且可提供對準。在一實施例中，套圈1010具有幫助提供對準之對準元件1012(例如，一倒角)。在另一實施例中，彈簧1017將套圈1010與光纖1005一起向前推向母連接器1050。該前向力可使套圈1010嚙合母連接器1050之對準元件1062(例如，來自圖5之對準元件548)。對準元件1062(例如，一倒角)可使光纖1005向上或向下移動以使光纖1005更加與透鏡1060(或其他光學元件)對準。
公連接器1000之套圈及光纖組合可至少在上下方向(如圖示)上具有移動自由。舉例而言，一空間可存在於套圈1010與外殼1030之間。此移動自由與來自對準元件之嚙合之力一起可提供光纖1005與透鏡1060之相對移動以使光纖1005與透鏡1060對準。
如可見，光纖1010可與透鏡1060之中心對準。光纖1010亦可與收集器1065及主動光學組件1075對準。在較佳對準之情況下，來自光纖1005之較多光可到達主動光學組件1075，藉此提供一較強信號。在一實施例中，對準元件1012/1062可確保光纖X/Y對準為±0.07 mm，其中X/Y為垂直及進出紙面之方向，如所展示。
在一些實施例中，透鏡1060之一表面僅稍微低於罩殼表面1070。使此等兩個表面之間的距離1080為小(例如，15 mm)可幫助防止碎片截留且可允許對透鏡1060之清潔。距離1080為小亦可幫助提供兩個連接器之光學元件之間的小間隙。
在其他實施例中，對準元件1012/1062可維持透鏡(例如，傳輸或接收透鏡)與光纖1005之間的一間隙以防止或減少磨損。上部與下部對準元件1062之間的距離之寬度可小於套圈1010之寬度以提供間隙1080。彈簧1017可保持套圈1010抵靠對準元件1062而就位，此可將末端間隙保持為最大0.15 mm。在用以減少磨損之一實施例中，透鏡1060可由硬質材料製成，諸如硬化玻璃(例如，矽酸鋁玻璃)、藍寶石、透明陶瓷、尖晶石(例如，氧化鎂鋁)及氮氧化鋁(例如，ALONTM )，該等材料在透射光之波長下可為透明的。在耐久透鏡之情況下，使兩個光學元件實際上觸碰，藉此提供光自一個連接器至另一連接器之較佳傳輸可為可接受的、甚至為需要的。透鏡可造成在完美條件下透射之總光之減少，但透鏡可提供耐久性(例如，較少刮擦)，使得可透射之總光並不隨時間而嚴重減少(例如，歸因於刮擦)。
VI.　母連接器上之凸起透鏡
在一些實施例中，可能需要使母連接器之光學元件突出以嚙合母連接器之光學元件。此突出建構可提供較便宜之製造，且允許公連接器上之光學元件與罩殼表面齊平或凹陷。使公插頭連接器之光學元件之前緣齊平或凹陷可提供更加耐久之公插頭連接器。由於公插頭連接器可用於許多器件、經常與其他物件一起推進抽屜或其他空間及其他此等苛刻用途，故可能需要公插頭連接器之光學元件不像圖10中一樣突出。母連接器之此突出建構亦可提供連接器之光學元件之兩個表面之間的接觸，其可提供光之較佳傳輸。
圖11A為根據本發明之實施例的具有相對於連接器之外部(外)表面之凸起表面之光學元件之橫截面圖。連接器1110經展示為具有外部表面1105。在所展示之實施例中，連接器1110包括透鏡1115、光學透明黏著劑1120、收集器1125、光纖1130及主動光學組件1140。在各種其他實施例中，光纖可被省略，以使得收集器1125將光直接傳輸至主動光學組件1140；收集器1125及透鏡1115可為整體件(因此消除對黏著劑之需要)；且透鏡1115可由諸如藍寶石之硬質材料製成。
在一實施例中，該光學透明黏著劑可為液體。在一實施例中，該黏著劑為壓敏黏著劑。在另一實施例中，收集器1125之前表面可為不平整的(例如，凹面)，且該液體黏著劑可流動以填充連接器之不平坦表面。對應公插頭連接器亦可具有一藍寶石透鏡，其可用一光學透明黏著劑附接至光纖。在另一實施例中，氣隙不出現在收集器1125與透鏡1115之間。
圖11B為根據本發明之實施例的光學元件之表面及外部表面之放大圖。透鏡1115具有自外表面1105突出(凸出於外表面1105)之一表面。在一實施例中，透鏡1115之一表面之一邊緣為角形的(例如)以提供諸如倒角之對準元件。可以類似於針對圖10所描述之方式的方式使用對準元件，但公插頭連接器具有用於收納透鏡1115之凸起表面之一凹陷。在一實施例中，連接器1110亦可具有一使透鏡1115移動而較接近公連接器之對應光學元件之表面的彈簧機構。
在一實施例中，透鏡1115及公插頭連接器之對應光學元件(例如，另一透鏡)均自各別外表面突出。在另一實施例中，該等表面之兩者或僅一者為齊平的，而非突出的。自表面之突出可提供對透鏡之較容易接近以便移除汙跡。在又一實施例中，透鏡1115(及本文中所提及之其他透鏡)可為圓形的，其可導致透鏡上之碎片可自然地落至邊緣。透鏡及收集器可為一單一整體零件，其可由藍寶石或其他合適之硬質且光學透明之材料製成。作為一實例，透鏡1115之直徑可為約1.5 mm至2 mm，具有約0.5 mm之厚度。
VII.　具有小插入件之公併合連接器
在具有具電及光學介面之連接器之一些實施例中，可需要使電介面之插入件為小的，同時仍提供足夠數目個接點。使插入件為小的可減小母連接器之大小，藉此允許電子器件較小或在電子器件中釋放可用於額外電路之空間。
作為一實例，公插頭連接器260可在大小上減小。圖2A之公插頭連接器260具有圍繞舌狀物配裝之插入件274，電接點22位於該舌狀物中。在一實施例中，可藉由移除插入件之頂部表面使得接點在一側上暴露而使插入部分274變得較小。側壁仍可提供對準特徵，使得插入部分不會錯誤地插入。在頂部表面經移除之情況下，電接點222可置於開口205之底部表面上而非置於伸至開口205之中間的舌狀物上。因此，可使插座連接器220較小。
然而，即使具有此等變化，仍可能需要具有一甚至更小之插入件。亦可移除插入部分274之側壁，藉此使接點處於插入件之最外表面上。此實施例可導致使用者以錯誤的定向插入插入件，此情形可藉由其他對準器件(諸如，凹口及鍵)來改善。即使具有在外表面上之接點，插入件可仍具有大寬度以容納呈一列(如展示，為水平的)的所有接點。為了提供足夠接點同時仍限制大小，一些實施例可具有在一個以上表面上具有接點之插入件及/或具有取決於插入之深度之接點。
關於一實施例，接點可在插入件之頂部表面及底部表面上。舉例而言，四個接點可在頂部上且四個不同接點可在底部上。因此，可藉由相同量之寬度獲取八個接點。在一態樣中，對應插座亦將具有在開口之頂部及底部內部表面上之配合接點，藉此可能使插座連接器220具有較大的高度。但是，可使包括寬度及高度之總大小較小。以此方式，較多接點可配裝至較小空間中。然而，此實施例可能仍不在所要空間內提供所要數目之接點。
因此，一實施例具有在不同深度的不同接點。舉例而言，一插入件可具有一靠近該插入件之一前部(遠端)尖端之第一接點，及一處於相同水平位置但在該第一接點後面之第二接點。對應插座連接器將在開口內的不同深度處具有對應接點。以此方式，許多接點可配裝至小插入件上。上文所引用之臨時申請案含有各種插入件，該等插入件可與本發明之實施例一起使用。
圖12A為根據本發明之實施例的具有中央連接器之併合公插頭連接器1200之俯視圖。連接器1200具有插入件1210，其具有在頂部表面上之兩個接點1215及在插入件1210之側面上之一或多個接點1217。接點1217可為在插入件1210之前部自一側延伸至另一側之環。在一實施例中，接點1217為接地接點，且接點1215可包括電力接點或可為用於資料信號之接點。在一實施例中，插入件1210關於頂部及底部對稱。舉例而言，底部表面可具有在與接點1215相同之位置中之兩個接點。其他實施例可具有在頂部表面及/或底部表面上之兩個以上接點(例如，4或6個)。另外其他實施例可具有在插入件1210之前部面上之接點。
在所展示之實施例中，光學鏈路1219經展示為在插入件1210之任一側上。在一實施中，一個光學鏈路為傳輸鏈路且另一光學鏈路為接收鏈路。內部纜線1215可為用於傳輸電信號至插入件1210之電接點/自插入件1210之電接點傳輸電信號之電纜。在一實施例中，內部纜線1208為用於傳達光學信號至光學鏈路1219及/或自光學鏈路1219傳達光學信號之光纖。
圖12B展示根據本發明之實施例的併合公插頭連接器1200之側視圖。凹陷1220(例如，凹口)在一側邊緣上。凹陷1220可用以使用對應母連接器中之保持機構(例如，用懸臂彈簧或掣子)將連接器1200緊固至對應插座連接器中。可將具有接點1215之頂部表面視為一主要表面，因為其大於邊緣表面。因此，插入件1210在一相對較小空間中具有五個接點。
圖12C展示根據本發明之實施例的併合公插頭連接器1200之正視圖。在一實施例中，光學鏈路1219之光學元件1230可提供光學信號之傳輸及/或接收。光學元件1230可對應於透鏡、主動光學元件、收集器及光纖，如本文中所描述。
圖12D為根據本發明之實施例的併合公插頭連接器1200之透視圖。在所展示之實施例中，光學信號可經由光纖1208以被動方式發送，光纖1208係以光學方式與透鏡1232耦接。光纖1208可用套圈1234覆蓋。可接著將光學信號自透鏡1232發送至一母連接器之一對應光學元件。在一實施例中，透鏡1232可為藍寶石透鏡。在另一實施例中，套圈1234可為固定光纖套圈，本文中所提及之其他套圈亦如此。
圖13展示根據本發明之實施例的被動公插頭連接器1300之分解圖。公插頭1300為被動的，因為內部光纖1308將光學信號傳輸至光學鏈路1319以用於發送至對應母連接器。套圈1334可在末端覆蓋光纖1308。光學元件1330可具有各種形狀、材料、形式及功能，如本文中所描述。接點1315可位於襯墊1316的上面。內部纜線1305可攜載用於接點1315及其他接點之電力信號、接地信號及/或資料信號。
圖14為根據本發明之實施例的具有主動光學組件之併合公插頭連接器1400之透視圖。在一實施例中，插頭連接器1400具有與插頭連接器1200相同之連接器插入件1410。但是，插頭連接器1400之光學態樣可不同於被動插頭連接器1200。舉例而言，插頭連接器1400可將電信號轉換成光學信號且反之亦然，使得僅經由纜線1470攜載電信號。舉例而言，透鏡1432可接收光學信號，其可由抛物線集光器1455(或其他收集器)收集且發送至主動光學組件1460以用於轉換成電信號。
圖15展示根據本發明之實施例的主動公插頭連接器1500之分解圖。在所展示之實施例中，電路板1590與光學模組1560及1565耦接。來自纜線1570內之電線(未圖示)之電信號可附接至電路板1590且傳輸至光學模組1565以用於轉換成光學信號。光學模組1560可接收光學信號且將該等光學信號轉換成經由電路板1590傳輸至電線之電信號。
VIII.　用於收納小插入件之母併合連接器
圖16為根據本發明之實施例的母併合連接器1600之透視圖。母連接器1600具有透鏡1623、收集器1655及主動光學組件1660，如本文中所描述。開口1605可收納一插入件，例如，公連接器1200之插入件1210。開口1605之頂部表面及底部表面上之接點1622可提供與公連接器1200之接點1215之電連接。開口1605之側面上之接點1627可形成與插入件1210之邊緣上之接點1217之電連接。在一實施例中，接點1627嚙合接點1217中之凹陷1220，藉此提供保持機制及電連接。接點1627可為懸臂彈簧或掣子之部分。在另一實施例中，凹陷1220嚙合與接點1627分離之一保持機構。
圖17A為根據本發明之實施例的母併合連接器1700之正視圖。開口1705可收納一對應公連接器(例如，連接器1200或1400)之一插入件。開口1705具有頂部內表面1780、底部內表面1782及兩個側內表面1784。在一實施例中，該頂部內表面及該底部內表面上之四個接點1722可接收來自一插入件之電信號。在一實施例中，存在一個電力接點、一個識別接點及可提供差動信號之兩個資料接點。兩個接點1727可接收來自一插入件上之側面接點之兩個信號或同一信號。在一實施例中，接點1727均接收接地電位。
在各種實施例中，接點1722可接收電力、資料或一識別信號，或信號之任何組合。該識別信號可用以判定器件(公插頭連接器為其部分)之類型，且因此判定哪一類型之資料信號將被發送(例如，音訊、視訊等)。亦可基於正在電子器件(母連接器為其部分)之處理器上執行之程式來判定待發送之信號之類型。母連接器1700亦具有用於接收來自對應公連接器之光學信號之兩個透鏡1732。
圖17B為根據本發明之實施例的母併合連接器1700之俯視圖。圖17B展示接針1722a、1772a及1770之不同集合。在一實施例中，接針1722a為接點1722之尾端，且因此，接點1722可被視為接針1722a之前端。在另一實施例中，接針1727a為接點1727之尾端，且因此，接點1727可被視為接針1727a之前端。該等接針中之任一者可電連接(例如，焊接)至一電路板。在一實施例中，接針1722a可將電力及/或資料提供至電路板，且接針1727a可提供接地電位。在另一實施例中，接針1770可將電力、接地及其他信號提供至一主動光學組件，諸如1660。接針1770亦可攜載自光學轉換至電或自電轉換至光學之資料信號。
圖17C為根據本發明之實施例的母併合連接器1700之側視圖。如所展示，接針1772在連接器1700之末端且經壓平以用於連接至一電路板。接針1722a經展示為來自連接器內的兩個位置(在開口1705之頂部及底部)。
作為一實例，假設資料信號係經由在頂部內表面1780上之兩個接點1722發送或經由在頂部內表面1780上之一個接點及在底部內表面1722上之一個接點發送。在一實施中，信號可為一差動信號。在另一實施中，可經由僅一個接點發送信號。在一實施例中，可在不同時間經由此等資料接點發送各種信號。此多工/解多工可藉由連接器中之一電路或在一電子器件之一電路上達成。該電路可在一個時間點發送特定信號且接著在一不同時間點發送其他信號。因此，替代具有專用於一特定類型之信號(例如，音訊或視訊)之特定接點，一個接點或接點對可傳輸任何類型之信號。
在一實施例中，公插頭連接器及母插頭連接器均可將許多信號多工至一個資料路徑(在一個或一對資料接點之間的連接)上。在另一實施例中，公插頭連接器及母插頭連接器均可將來自該一個資料路徑的許多信號解多工至許多路徑。舉例而言，在母連接器上，兩個接點1722可接收多工之資料信號，且連接器中之一電路可分離傳入信號(例如，將1個信號解多工成N個信號)且在連接器之背面之接針上提供解多工之信號。但是，此可導致連接器仍然較大。因此，解多工可在接針1722a所連接之電路板上發生。光學信號亦可以類似方式多工，例如，藉由基板(主動光學組件為其部分)上之一電路或藉由電路板上之一電路。
公插頭連接器亦可對來自母連接器之信號執行解多工。在一實施例中，多工之N個信號可各自被提供於一纜線(公插頭連接器為其部分)中之N個或2N個電線上。舉例而言，一顯示埠信號之多個通道可沿著一單一資料路徑(電或光學的)發送。可在連接器之電路之間使多工/解多工同步。作為實例，此同步可根據一協定(其指定信號之特定時序，包括特定次序)或根據規定哪些資料信號跟隨一控制信號之控制信號發生。
在一實施例中，可將一個主動光學組件之接針1770及1772之子裝配件製造成一單一件。接著可藉由包覆模製將用於主動光學組件之兩個件裝配在一起。接著可將電接點添加至(例如，壓至)包覆模製之絕緣體芯中。在另一實施例中，接針1722、1770及1772中之每一者最初可為一個引線框架(例如，附接至一載體)以控制間距。可同時在所有接針上包覆模製外殼1790(絕緣體芯)。
圖18展示根據本發明之實施例的母插座連接器之分解圖。接點/接針1822經展示為在外殼1890之開口1805之頂部及底部內表面上。接點/接針1827經展示為在開口1805之側內表面上。在一實施例中，接點1827可為一保持機構之部分，且可在接點/接針之尾端處將接地或其他信號提供至接針1827a。在另一實施例中，接針1870與主動光學組件1860及任何收集器/透鏡組合1855電耦接。
圖19A及圖19B展示根據本發明之實施例的母插座連接器之各種視圖。如所展示，接針1927處於不同於接針1922及接針1970中之至少一些接針之平面中。在一實施例中，不同平面中之接針可附接至同一電路板之不同側。
可在圖20A至圖20D中找到併合公插頭連接器之連接器插入件之其他實例。圖20A為併合公插頭連接器50之連接器插入件之簡化透視圖，而圖20B至圖20D分別為根據本發明之一實施例之簡化仰視、正視及側視平面圖。如上文所提及，任何數目個接點可在頂部表面及底部表面上，且此等實施例展示在頂部上之六個接點及在底部上之六個接點。
如所展示，連接器50包括自外殼層54延伸之突出部52，該外殼層54可由諸如熱塑性聚合物之介電材料製成且在射出成形製程中形成。突出部52具有前部主要表面56a(六個接點58(1) 及58(6) 定位於其上)及背面主要表面56b(額外之六個接點58(7) 及58(12) 位於其上)。在一實施例中，在前側及後側上之接點中之每一者之間及在接點與連接器之邊緣之間，間距為一致的，從而提供180度對稱，使得插頭連接器50可在兩個定向中之任一者上插入至對應插座連接器中，如下文所論述。
在一態樣中，突出部52之重要部分可為接地環55之部分，該部分自連接器之一遠端尖端朝向外殼層延伸且沿著突出部52之外部周邊部分地環繞接點58(1) -58(12) 。接地環55可由任何適當金屬或其他導電材料製成，且在一實施例中為鍍有銅及鎳之不鏽鋼。兩個凹痕或凹穴60a及60b可形成於接地環55中且在靠近突出部之遠端處位於突出部之對置側56c及56d上。在操作中，突出部52可插入至一插座連接器中，直至凹穴60a及60b與一保持機構(諸如，一懸臂彈簧或掣子)操作性地嚙合。該保持機構配裝在凹穴108內且提供將連接器50緊固至匹配的插座連接器之一保持力。為了將連接器分離，可在將配合的連接器彼此拉開之一方向上供應大於該保持力之一力。在其他實施例中，可使用其他保持機構，諸如機械或磁性閂鎖或正交插入機構。
如圖20A至圖20D中所展示，接點58(1) -58(12) 為沿著突出部52之外表面定位之外部接點且連接器50不包括一暴露空穴(粒子及碎片可收集在其中)。為了改良穩健性及可靠性，連接器50可完全密封且不包括移動零件。此外，與上文所描述之通常可得之TRS及TRRS連接器相比，連接器50具有顯著減小之插入深度及插入寬度。在一特定實施例中，連接器50之突出部52具有4.0 mm之寬度X；1.5 mm之厚度Y；及5.0 mm之插入深度Z。將理解，連接器50之尺寸以及接點之數目可在不同實施例中改變。
當連接器50與一插座連接器適當嚙合時，接點58(1) -58(12) 中之每一者與該插座連接器中之一對應接點電接觸。在一實施例中，突出部52具有180度對稱之雙定向設計，其使連接器能夠在第一定向(在該定向上，表面56a面朝上)或第二定向(在該定向上，表面56b面朝上)上均插入至一連接器插口中。因此，連接器50可被稱為定向不可知的。在一實施例中，連接器之底部側面上之接點次序(自左至右)可為如下：前兩個接點經指定用於一對差動資料信號，第三接點經指定用於一電力接點，第四接點經指定用於一音訊接點，且第五接點及第六接點經指定用於另一對差動資料信號。類似地，連接器之底部側上之接點次序(自左至右)可為如下：前兩個接點經指定用於一對差動資料信號，第三接點經指定用於一音訊接點，第四接點經指定用於一電力接點，且第五接點及第六接點經指定用於另一對差動資料信號。
在不脫離本發明之實施例之精神及範疇的情況下，特定實施例之特定細節可以任何合適方式組合或不同於本文中所展示及描述之彼等細節。
為了說明及描述目的，已呈現本發明之例示性實施例之以上描述。該描述不欲為詳盡的或將本發明限於所描述之精確形式，且根據以上教示，許多修改及變化係可能的。選擇且描述了實施例以最好地解釋本發明之原理及實際應用，藉此使其他熟習此項技術者能夠在各種實施例中且藉由適合於所構想之特定用途的各種修改來最好地利用本發明。
50．．．併合公插頭連接器
52．．．突出部
54．．．外部殼層
55．．．接地環
56a．．．前部主要表面
56b．．．背面主要表面
56c．．．對置側
56d．．．對置側
58(1) -58(6) ．．．接點
58(7) -58(12) ．．．接點
60a．．．凹痕或凹穴
60b．．．凹痕或凹穴
110．．．電子器件
120．．．電光連接器
122．．．電接點
124．．．主動光學組件
140．．．電路板
145．．．導電接針
150．．．纜線
160．．．第一連接器
162．．．電接點
164．．．被動光學器件
205．．．內側開口
220．．．母插座連接器
222．．．電接點
240．．．光學鏈路
250．．．纜線
260．．．公插頭連接器
264．．．被動光學組件
270．．．外殼
272．．．基座部分
274．．．插入部分
300．．．引線框架
310．．．載體
315．．．接針
317．．．接針
330．．．基板
340．．．透鏡
345．．．透鏡
400．．．引線框架裝配件
417．．．接針
417a．．．接針
417b．．．接針
417c．．．接針
430．．．基板
440．．．接收透鏡
445．．．傳輸透鏡
455．．．雷射積體電路(IC)及其他電組件
458．．．光電二極體IC及EE組件
460．．．抛物線集光器/接地板
517a．．．接針
517c．．．接針
530．．．基板
545．．．傳輸透鏡/接收透鏡
547．．．收集器
548．．．對準元件
560．．．接地板
570．．．光學傳輸器/雷射
575．．．孔
580．．．光學接收器/光電二極體
600．．．母連接器
605．．．開口
610．．．絕緣體芯
617．．．接針
640．．．透鏡
650．．．殼層
700．．．用於製造母連接器之方法
710．．．區塊
720．．．區塊
730．．．區塊
740．．．區塊
750．．．區塊
760．．．區塊
770．．．區塊
800．．．配接器
810．．．收集器
820．．．光學或電光連接器/光纖
830．．．連接器
850．．．光纜
855．．．光纖
858．．．第一光纖
880．．．接收器件
950．．．銜接台
952．．．電子器件
954．．．外殼
960．．．銜接台
962．．．開口
964．．．底部部分
966．．．第一光學連接器
968．．．收集器
969．．．主動光學組件
970．．．電路板
1000．．．公連接器
1005．．．光纖
1007．．．套筒
1010．．．套圈
1012．．．對準元件
1017．．．彈簧
1020．．．罩殼
1030．．．連接器外殼
1050．．．母連接器
1060．．．透鏡
1062．．．對準元件
1065．．．收集器
1070．．．罩殼表面
1075．．．主動光學組件
1080．．．兩個表面之間的距離
1200．．．併合公插頭連接器
1208．．．內部纜線
1210．．．插入件
1215．．．接點
1217．．．接點
1219．．．光學鏈路
1220．．．凹陷
1230．．．光學元件
1232．．．透鏡
1234．．．套圈
1300．．．被動公插頭連接器
1305．．．內部纜線
1308．．．光纖
1315．．．接點
1316．．．襯墊
1330．．．光學元件
1334．．．套圈
1400．．．併合公插頭連接器
1410．．．連接器插入件
1432．．．透鏡
1455．．．抛物線集光器
1460．．．主動光學組件
1470．．．纜線
1560．．．光學模組
1565．．．光學模組
1570．．．纜線
1590．．．電路板
1600．．．母併合連接器
1605．．．開口
1622．．．接點
1623．．．透鏡
1627．．．接點
1655．．．收集器
1660．．．主動光學組件
1700．．．母併合連接器
1705．．．開口
1722．．．接點
1722a．．．接針
1727．．．接點
1727a．．．接針
1732．．．透鏡
1770．．．接針
1772．．．接針
1780．．．頂部內表面
1782．．．底部內表面
1784．．．側面內表面
1790．．．外殼
1805．．．開口
1822．．．接點/接針
1827．．．接點/接針
1827a．．．接針
1855．．．收集器/透鏡組合
1860．．．主動光學組件
1870．．．接針
1890．．．外殼
1922．．．接針
1927．．．接針
1970．．．接針
圖1為說明根據本發明之實施例的用於傳達光學信號及電信號之連接器系統之方塊圖；
圖2A展示根據本發明之實施例的在用於傳達光學信號及電信號之纜線之末端處之公插頭連接器；
圖2B展示根據本發明之實施例的用於傳達光學信號及電信號之母插座連接器；
圖3展示根據本發明之實施例的用於母連接器之引線框架，該母連接器具有用於在電信號與光學信號之間轉換之電組件；
圖4展示根據本發明之實施例的附接至具有至少一主動光學組件之基板之引線框架裝配件之接針；
圖5A展示根據本發明之實施例的在光學傳輸器之連接點處之基板之橫截面側視圖；
圖5B展示根據本發明之實施例的在光學接收器之連接點處之基板之橫截面側視圖；
圖6A為根據本發明之實施例的能夠傳達電信號及光學信號之母連接器之透視圖；
圖6B為根據本發明之實施例的能夠傳達電信號及光學信號之母連接器之正視圖；
圖7為根據本發明之實施例的用於製造母連接器之方法之流程圖；
圖8展示根據本發明之一實施例的用於將來自大寬度光纖之光學資料信號轉換至較小寬度光纖之配接器；
圖9A說明根據本發明之實施例之系統，其具有具至少一主動光學組件之銜接台及具至少一主動光學組件之電子器件；
圖9B為根據本發明之實施例的電子器件及銜接台之橫截面側視圖；
圖10為根據本發明之實施例的與對應母插座連接器配合之具有用於光學元件之彈簧機構之公連接器之橫截面圖；
圖11A為根據本發明之實施例的具有相對於連接器之外部表面之凸起表面之光學元件之橫截面圖；
圖11B為根據本發明之實施例的光學元件之表面及外部表面之放大圖；
圖12A為根據本發明之實施例的具有中央連接器之併合公插頭連接器之俯視圖；
圖12B展示根據本發明之實施例的併合公插頭連接器之側視圖；
圖12C展示根據本發明之實施例的併合公插頭連接器之正視圖；
圖12D為根據本發明之實施例的併合公插頭連接器之分解圖；
圖13為根據本發明之實施例的具有主動光學組件之併合公插頭連接器之透視圖；
圖14展示根據本發明之實施例的被動公插頭連接器之分解圖；
圖15展示根據本發明之實施例的主動公插頭連接器之分解圖；
圖16及圖17A至圖17C為根據本發明之實施例的母併合連接器1500之透視圖、正視圖、俯視圖及側視圖；
圖18展示根據本發明之實施例的母插座連接器之分解圖；
圖19A及圖19B展示根據本發明之實施例的母插座連接器之各種視圖；及
圖20A為根據本發明之一實施例之併合公插頭連接器50之連接器插入件之簡化透視圖，而圖20B至圖20D分別為簡化仰視圖、正視圖及側視平面圖。
110．．．電子器件
120．．．電光連接器
122．．．電接點
124．．．主動光學組件
140．．．電路板
145．．．導電接針
150．．．纜線
160．．．第一連接器
162．．．電接點
164．．．被動光學器件

Claims (22)

  1. 一種母插座連接器，其包含：一絕緣體芯；嵌入該絕緣體芯中之複數個接針，其中該等接針之尾端在該母插座連接器之一後端處呈一單一列且每一接針含有一導電材料，該複數個接針包含接針之一第一集合及一第二集合，其中接針之該第一集合之前端經組態以與一對應連接器之電接點配合；用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至該對應連接器之至少一主動光學組件，其中接針之該第二集合延伸至附接至該至少一主動光學組件之一基板，及自該至少一主動光學組件延伸至該連接器之一前部之一透鏡器件，其中該透鏡器件攜載至或來自該對應連接器之一光學器件之光學信號，其中接針之該第二集合之至少一部分以通信方式與該至少一主動光學組件耦接且經組態以攜載對應於該等光學信號之電信號。
  2. 如請求項1之母插座連接器，其中該絕緣體芯包括用於收納該對應連接器之該等電接點之一開口，且其中接針之該第一集合之該等前端位於該開口之至少兩個內表面上。
  3. 如請求項2之母插座連接器，其中該開口具有一頂部內表面、一底部內表面及兩個側內表面；其中接針之該第一集合包含至少六個接針，且其中至少兩個接針位於該 開口之該頂部內表面上，至少兩個接針位於該開口之該底部內表面上，且至少一接針位於該開口之每一側內表面上。
  4. 如請求項3之母插座連接器，其中位於該開口之每一側內表面上之該等接針經組態以提供接地電位，該頂部內表面或該底部內表面上之該等接針中之至少一者經組態以攜載電力，且該等剩餘接針經組態以攜載資料信號及一識別信號。
  5. 如請求項2之母插座連接器，其中該開口具有兩個側內表面，且其中每一側內表面包含用於嚙合該對應連接器之一插入件之一側面之一保持機構。
  6. 如請求項5之母插座連接器，其中接針之該第一集合包含位於該開口之每一側內表面上之一接針，且其中位於該等側內表面上之該等接針藉由嚙合該對應連接器之該插入件之該等側面中之凹口來充當該保持機構。
  7. 如請求項1之母插座連接器，其中接針之該第一集合自一電路板延伸至該連接器之一前部，且其中接針之該第二集合自該電路板延伸至附接至該至少一主動光學組件之該基板。
  8. 如請求項1之母插座連接器，其中該透鏡器件包括收納該對應連接器之該光學器件且使該光學器件與該透鏡器件之一透鏡對準之對準元件。
  9. 如請求項1之母插座連接器，其中該至少一主動光學組件包括： 一雷射器件，其接收來自接針之該第二集合之一第一部分之電信號且將該等接收之電信號轉換成電磁輻射。
  10. 如請求項9之母插座連接器，其中該雷射器件包括一雷射及電組件，其中該等電組件接收來自接針之該第二集合之該第一部分之該等電信號且產生至該雷射之輸入信號。
  11. 如請求項9之母插座連接器，其中該至少一主動光學組件包括：一光電二極體器件，其接收來自該對應連接器之電磁輻射且將該接收之電磁輻射轉換成接針之該第一集合之一第二部分上之電信號。
  12. 如請求項1之母插座連接器，其中接針之該第二集合附接在該基板之一背面，其中該至少一主動光學組件附接至該基板之該背面，該連接器進一步包含：以光學方式耦接至該至少一主動光學組件中之一各別組件之一或多個各別透鏡器件，其中該等透鏡器件位於該基板之一前部，且其中該基板具有在該至少一主動光學組件中之每一者與該等各別透鏡器件之間的一或多個各別孔。
  13. 如請求項12之母插座連接器，其中該第二集合之該等接針中之至少兩個接針在該至少兩個接針之末端經由一板連接在一起，該至少兩個接針經組態以攜載接地電位，其中該板在該至少一主動光學組件之上附接至該基板。
  14. 一種公插頭連接器，其包含： 一絕緣體芯，其具有自該絕緣體芯之一基座延伸之一插入部分，其中該插入部分經組態以配裝在一對應母連接器之一插座部分內，該插入部分具有複數個接觸位置；及用於接收光學信號及/或將光學信號傳輸至該對應母連接器之至少一光學器件，其中該至少一光學器件之一前端位於該絕緣體芯之該基座上的與該插入部分分離之一位置處。
  15. 如請求項14之公插頭連接器，其中該插入部分具有自該基座至該插入部分之一前端之一長度，且其中該至少一光學器件在該插入方向上自該基座延伸少於該插入部分之該長度之四分之一的長度。
  16. 如請求項14之公插頭連接器，其進一步包含：一彈簧，其向前推動該至少一光學器件以嚙合該對應母連接器之一透鏡器件。
  17. 如請求項16之公插頭連接器，其中該光學器件具有用於嚙合該對應連接器之該透鏡器件之角形邊緣之角形邊緣。
  18. 如請求項14之公插頭連接器，其進一步包含：在該等接觸位置處嵌入該絕緣體芯中之複數個接點，其中每一接點含有一導電材料，且其中該等接點經組態以與該對應母連接器之該插座部分中之電接點配合。
  19. 如請求項18之公插頭連接器，其中該等接點延伸至該插入部分之一前緣。
  20. 如請求項18之公插頭連接器，其中該等接點位於一單一列中。
  21. 如請求項18之公插頭連接器，其中該插入部分具有第一及第二主要對置表面、兩個側表面及一前表面；且其中該複數個接點之一第一部分位於該第一主要對置表面上且該複數個接點之一第二部分位於該插入部分之另一表面上。
  22. 如請求項21之公插頭連接器，其中至少兩個接點位於該第一主要對置表面上，至少兩個接點位於該第二主要對置表面上，至少一接點位於一第一側表面上，且至少一接點位於一第二側表面上。
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