TWI483014B - 用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置和方法，以及使用光峰透鏡中之光纖端接的系統 - Google Patents

Description

用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置和方法，以及使用光峰透鏡中之光纖端接的系統

本發明之實施例大致上有關光學互連結構，且更特別是有關光纖外殼。

當週邊裝置速率增加時，銅線纜努力跟上該等對應的頻寬需求。目前基於銅線的裝置通訊規格係藉由增加互連纜線中之電線的數目、限制纜線長度、及堅持嚴格之發信號標準所更新，以便趕上開展的週邊裝置。

當作通訊媒介及當作能量媒介的光線傳送之使用正增加，且如此因而具有當作傳送媒介的光纖纜線之使用，以導引光傳送。光學纜線具有勝過其銅對應物之許多優點。光纖能在較高速率、在較長的距離之上傳送資料，且比起銅電線具有較小的體積。

目前之光學纜線連接器解決方法、明確地是光纖端接及透鏡耦接，僅只由貫穿洞及折射率匹配的黏接劑之解決方法所組成。這些解決方法係不適合用於大量生產或延伸之使用。特別地是，應了解該等貫穿洞相對地為被形成用於光纖“穿透”經過的圓形洞；這些洞之圓形的形狀意指將有製造之不一致性(亦即，瑕疵)，其於大量生產期間發生(例如阻礙精確之光學對齊的異常之曲率)。因此其係不想要僅只依靠貫穿洞來光學地對齊光纖與透鏡。所需要者係一光纖端接解決方法，其減少潛在之製造問題、使品管 等重要的事變容易、及當光學纜線應用變得更普通時改善連接器外殼耐用性。

本發明之實施例敘述包含光纖端接單元的光學纜線外殼，以將光纖組件耦接至透鏡。如於先前技術解決方法中，本發明之實施例利用該等光纖端接單元，以將該光纖耦接及光學對齊至該等透鏡；然而，本發明之實施例包含結構，以將該光纖更牢固地耦接至該等透鏡；再者，該等結構比起先前技術解決方法係更適合用於大量製造。

連接器及插座之在此中的討論意指提供一機械式及通訊連接。該連接器/插座之咬合可經由外殼及對齊結構性特色被促進，且典型包含該等電接點之接觸及光纖信號傳送元件的對齊。根據本發明之實施例，經由併入在連接器外殼內之不同介面，該連接介面可進一步允許電輸入/輸出(I/O)或光學I/O之任一者或兩者。

能被本發明之實施例所使用的電氣協定或標準可包含、但不被限制於通用序列匯排流(USB，標準或迷你型，例如2008年11月12日發表之USB 3.0規格)、高畫質多媒體介面(HDMI，例如2010年3月4日發表之HDMI規格版本1.4a)、或DisplayPort(例如2009年12月22日發表之DisplayPort版本1.2)。當然每一不同的標準可包含用於該等上述總成之不同的組構或插腳輸出。另外，外殼之尺寸、形狀、及組構可為視該標準而定，包含用於該 等對應連接器/插座之咬合的容差。如此，用於該等各種標準，整合光學I/O與電I/O的連接器之規劃可為不同的。如將被那些熟諳此技術者所了解，光學介面需要直視性連接，以與接收器具有光學信號發射器介面(兩者可被稱為透鏡)。如此。該連接器之組構將為使得該等透鏡不被該等對應的電接點總成所阻礙。譬如，光學介面透鏡可被定位至該等接點總成之側面、或上面或下面，視該連接器外殼內可使用之空間而定。

圖1係本發明之實施例的方塊圖。光纖纜線單元100包含插頭透鏡總成130、一連接器外殼，以承接光纖纜線110及115，該等光纖纜線之每一者包括一包覆護皮及端接在該纜線之末端的一部份暴露之光纖(例如乾淨剁開的光纖)。插頭透鏡總成130可包括適合用於模製之任何金屬或塑膠，且其形狀可被以對應於插座之任何方式設計，以承接該總成；譬如，插頭透鏡總成可對應於一用於計算裝置及週邊之I/O介面，及可配合用於電及/或光學資料傳送之各種I/O協定及標準。

於此實施例中，插頭透鏡總成130包含光纖端接單元(亦即光纖外殼)140，以將光纖110及115分別耦接至光峰(LPK)透鏡120及125。該等透鏡可引導或重新引導用於插座之光線傳送，以承接插頭透鏡總成130，且該等透鏡可包括任何適當之材料，包含塑膠、玻璃、矽、或可被塑形及提供光學聚焦之其他材料。

於此實施例中，光纖端接單元140包含貫穿洞150及 155。光纖110及115將經由這些貫穿洞被插入光纖端接單元140。於該先前技術中，光學纜線外殼包含貫穿洞穿過該整個外殼直至該透鏡(或該透鏡之止動表面)。如此，於該先前技術中，該被插入之光纖係依靠貫穿洞光學地對齊至該透鏡。當然僅只依靠貫穿洞來將光纖光學地對齊至一透鏡不是用於大量生產之最佳解決方法；該等貫穿洞將不會總是以一致、圓形之形狀被製成。再者，光纖之插入該貫穿洞可造成該圓形貫穿洞內之變化，其可導致該光纖及該透鏡間之未對準(亦即，該光纖之光軸將不會與該透鏡之光軸對齊)。

對比於該先前技術，光纖端接單元140包含可分別藉由光纖110及115經由貫穿洞150及155接近的孔腔190。溝槽160及165進一步被包含在孔腔190中；該等溝槽分別對應於貫穿洞150及155，且係負責用於將該等光纖光學對齊至該等透鏡，如下面所敘述。

溝槽160及165之每一者包含至少二平坦側面，在下面被進一步敘述。對比於該先前技術，這些平坦側面被了解為比起圓形貫穿洞更不易於製造缺陷，且係更不易於遭受來自光纖之重複插入及/或移除的磨損變化。如此，其將被了解依靠溝槽160及165來將光纖110及115分別光學地對齊至透鏡120及125產生一更適合用於大量生產及品管的解決方法。

為了將光纖110及115保持在適當位置(亦即與其個別之透鏡光學地對齊)，光纖推桿170可被利用。光纖推 桿170被形成為至少局部地充填孔腔190及分別將光纖110及115“下壓”至溝槽160及165之二平坦側面上。光纖推桿70可包含一平坦表面，以下壓在每一光纖上，如下面所敘述。如此，雖然光纖端接單元140包含貫穿洞150及155，它們僅只為該等被插入之光纖提供相對透鏡120及125之位置的大致對齊；其係與光纖推桿170結合的溝槽160及165被設計來光學對齊該等被插入之光纖與透鏡120及125，且將該等被插入光纖牢固地固持在適當位置。

其將被了解雖然此實施例被顯示包含容置二光纖的單一孔腔，其他實施例可對於待插入光纖端接單元之每一光纖包含個別之孔腔及光纖推桿。

圖2係本發明之實施例的方塊圖。於此實施例中，光纖110及115被顯示為分別經由貫穿洞150及155插入孔腔190。光纖110及115進一步被分別放置在溝槽160及165上，且當光纖推桿(在此圖面中未示出)被插入孔腔190時將被光學地對齊。

於此實施例中，折射率匹配膠體299可被施加在光纖110及115之尖端。應了解該折射率匹配膠體將有助於增進光纖110及115的尖端與透鏡120及125間之抗反射，藉此消除或減少該等光纖及該等透鏡間之光學損失。於一實施例中，折射率匹配膠體299具有於1.45至1.60間之折射率。

其將被了解該折射率匹配膠體299不會促進光纖110 及115之牢固耦接進入光纖端接單元140，其也不會促進該等光纖之牢固耦接至透鏡120及125。如此，對比於先前技術解決方法，折射率匹配膠體299不須必然為黏接劑。於此實施例中，一般之黏接劑289可在孔腔190中被施加，以進一步有助於將光纖110及115分別耦接至溝槽160及165上，並有助於將該光纖推桿牢固地耦接至孔腔190。於其他實施例中，一般之黏接劑289不被使用。

圖3係本發明之實施例的方塊圖。於此範例中，光纖推桿370被模製成“壓合”進入孔腔190，且壓抵靠著光纖110及115，以便將它們分別牢固地耦接至透鏡120及125。其將被了解使光纖推桿370模製成“壓合”進入孔腔190可消除一般黏接劑(例如圖2所示的一般黏接劑289)將在孔腔190中被利用之需要。為進一步增強光纖110及115之耦接至光纖端接單元140，黏接劑399可被放置在貫穿洞150及155之開口，以將該等光纖牢固地緊固至該光纖端接單元。黏接劑399可為適合用於將光纖接合至塑膠/金屬之任何黏接劑(例如黏膠、環氧基樹脂)。其將被了解對比於該先前技術，黏接劑399不須必然包括折射率匹配黏接劑，因貫穿洞150及155不負責用於將光纖110及115之耦接光學的端部耦接至透鏡120及125(亦即，黏接劑399不需減少任何潛在的光學損失)。

再者，除了黏接劑399以外，光纖端接單元140利用該等上述之結構性組件，以確保光纖110及115之可持續的連接至透鏡120及125，甚至在插頭透鏡130之重複插 入對應的插座/由該插座移除之後。此更可靠之連接允許用於各種插頭透鏡設計，譬如，更適合於較小形狀因數的計算裝置。

圖4係本發明之實施例的方塊圖及截面。在截面A處，其被顯示該等光纖110及115係經由光纖推桿470及溝槽460與465牢固地定位。於此實施例中，溝槽460及465被顯示為“L形溝槽”；如此，於此實施例中，光纖110被放置在該“L形”內側，以接觸溝槽460之兩側面。當壓合進入孔腔440(經由壓合部件489)時，光纖推桿470將壓抵靠著光纖110，以將其固持於溝槽460的兩側面之間，如經由傾斜表面499所顯示。應了解於其他實施例中，包含至少二平坦側面之其他塑形的溝槽(例如“u形溝槽”、“v形溝槽”)及光纖推桿可被利用來將光纖固定在適當位置，以與透鏡光學地對齊。

其將被了解藉由保持該光纖及該等透鏡間之光學信號傳送的焦點之更精確的路線，所維持之光學對齊可遍及該光學纜線裝置之壽命而減少灰塵或污跡透鏡污染的不利影響。

除了計算裝置以外，應了解許多其他型式之電子裝置可併入上面所討論之光纖連接器的一或多個型式。其他此等電子裝置之範例可包含智慧型手機、平板電腦、媒體裝置、多媒體裝置、記憶體裝置、儲存裝置、照相機、錄音機、I/O裝置、網路裝置、遊戲裝置、遊戲主機、電視或視聽(A/V)設備、或可包含此一連接器之任何另一電子裝 置。

諸如那些上述之連接器可被使用來互連週邊裝置(其可為譬如上面所討論之相同型式裝置的任一者)與主機裝置或系統之承接埠(亦即，連接器)，該主機裝置或系統包括處理器、記憶體、天線/RF電路系統及系統匯流排。該系統匯流排可由週邊裝置接收該資料，及造成該資料可經由該系統匯流排存取至該處理器及記憶體。承接/連接器埠(亦即，插頭)可被直接地內建進入週邊裝置(有或沒有電線)、或可經由分開之纜線被互連至另一裝置。

該上述天線可為一定向天線或一全向天線。如在此中所使用，該全向天線一詞意指在至少一平面中具有大體上均勻之圖案的任何天線。譬如，於一些實施例中，該天線可為全向天線，諸如雙極天線、或四分之一波天線。亦譬如，於一些實施例中，該天線可為定向天線，諸如拋物面天線、貼片天線、或八木天線。於一些實施例中，該主機裝置或系統可包含複數實體天線。

其將被了解該天線及RF電路系統可包括無線介面，以按照、但未受限於該IEEE 802.11標準及其相關的家庭、家裡插頭AV(HPAV)、超寬頻(UWB)、藍牙、WiMax、或無線通訊協定之任何另一形式來操作。

應注意的是上面之像“較佳地是”“通常”、及“典型”等詞不被利用於限制所申請之發明的範圍或含有某些特色，該等特色對於所申請之發明的結構或功能係關鍵的、基本的、或甚至重要的。反之，這些術語係僅只意欲 強調另一選擇或額外之特色，該等特色可或不能被利用在本發明之特別實施例中。

上述之各種總成的每一者可被稱為“次總成”。技術上，總成可意指所製成之項目的“已完成”產品、或已完成之系統或次系統，雖然次總成大致上係與其他組件或另一次總成結合，以完成一次總成。然而，次總成係未與在此中之‘總成’作區別，且該等不同術語之使用僅只為了敘述之方便。參考一總成可意指以別的方式被考慮為次總成者。

已詳細敘述本發明及藉由參考其特定之實施例，將變得顯而易知的是該等修改及變化係可能的，而未由本發明於所附申請專利所界定之範圍脫離。更明確地是，雖然本發明的一些態樣在此中被認知為較佳或特別有利的，其係考慮本發明不須被限制於本發明之這些較佳態樣。很多修改可被作成，以使本發明之教導順應一特別之條件，而不會由其範圍脫離。

100‧‧‧光纖纜線單元

110‧‧‧光纖纜線

115‧‧‧光纖纜線

120‧‧‧透鏡

125‧‧‧透鏡

130‧‧‧插頭透鏡總成

140‧‧‧光纖端接單元

150‧‧‧貫穿洞

155‧‧‧貫穿洞

160‧‧‧溝槽

165‧‧‧溝槽

170‧‧‧光纖推桿

190‧‧‧孔腔

289‧‧‧黏接劑

299‧‧‧匹配膠體

370‧‧‧光纖推桿

399‧‧‧黏接劑

440‧‧‧孔腔

460‧‧‧溝槽

465‧‧‧溝槽

470‧‧‧光纖推桿

489‧‧‧壓合部件

499‧‧‧傾斜表面

以下之敘述包含具有經由本發明之實施例的實施之範例所給予之說明的圖面之討論。該等圖面應經由範例且不經由限制被了解。如在此中所使用，參考一或多個“實施例”將被了解為敘述本發明的至少一實施中所包含之特別的特色、結構、或特徵。如此，在此中顯現之諸如“於一實施例中”或“於一替代實施例中”的詞組敘述本發明之 各種實施例及實施，且不須全部意指相同之實施例。然而，它們亦不須互相排他的。

圖1係本發明之實施例的方塊圖。

圖2係本發明之實施例的方塊圖。

圖3係本發明之實施例的方塊圖。

圖4係本發明之實施例的方塊圖及截面圖。

隨後說明某些細節及實施之敘述，包含該等圖面之敘述，其可描述下面所敘述之一些或所有該等實施例，以及討論在此中所呈現之本發明概念的其他潛在實施例或實施。本發明之實施例的概觀係在下面被提供，隨後參考該等圖面更詳細地敘述。

100‧‧‧光纖纜線單元

110‧‧‧光纖纜線

115‧‧‧光纖纜線

120‧‧‧透鏡

125‧‧‧透鏡

130‧‧‧插頭透鏡總成

140‧‧‧光纖端接單元

150‧‧‧貫穿洞

155‧‧‧貫穿洞

160‧‧‧溝槽

165‧‧‧溝槽

170‧‧‧光纖推桿

190‧‧‧孔腔

Claims (20)

1. 一種用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，包括：透鏡；光纖組件；光纖端接單元，包含貫穿洞，孔腔，可經由該貫穿洞接近，溝槽，被包含於該孔腔中，該溝槽包含至少二平坦側面，及折射率膠體，包含非黏接劑，以抑制光學地耦接至該透鏡之該光纖組件的尖端之反射；光纖推桿，以至少局部地將該光纖組件固定至該溝槽之至少二平坦側面；及外殼，將該透鏡、該光纖端接單元、該光纖推桿及光學地耦接至該透鏡之該光纖組件的該尖端包含於其內，其中，該透鏡係設置在從該外殼的表面邊緣內凹之處。
2. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，其中該折射率膠體具有在1.45至1.60間之折射率。
3. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，其中該光纖端接單元包括塑膠材料，該裝置另包括適合在該貫穿洞將該光纖組件黏合至該光纖端接單元之塑膠材料的黏接劑。
4. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端 接的裝置，在此該光纖端接單元之溝槽包括L形溝槽。
5. 如申請專利範圍第4項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，其中該光纖推桿包含一傾斜表面，以將該光纖牢固地耦接至該光纖端接單元之L形溝槽的兩側。
6. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，該光纖推桿被進一步形成為壓合進入該光纖端接單元之孔腔。
7. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，在此該光纖端接單元之溝槽包括U形溝槽。
8. 如申請專利範圍第1項之用於光峰透鏡中之光纖端接的裝置，在此該光纖端接單元之溝槽包括V形溝槽。
9. 一種用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，包括：經由貫穿洞將光纖組件插入光纖端接單元，該光纖端接單元被耦接至透鏡且包含孔腔，該光纖可經由該貫穿洞接近該孔腔，溝槽，被包含於該孔腔中，該溝槽包含至少二平坦側面，及折射率膠體，包含非黏接劑，以抑制光學地耦接至該透鏡之該光纖組件的尖端之反射；及經由光纖推桿至少局部地將該光纖組件固定至該溝槽之至少二平坦側面，其中，外殼係將該透鏡、該光纖端接單元、該光纖推桿及光學地耦接至該透鏡的該光纖組件之該尖端包含於其內，且該透鏡係設置在從該外殼的表面邊緣內凹之處。
10. 如申請專利範圍第9項之用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，其中該折射率膠體具有在1.45至1.60間之折射率。
11. 如申請專利範圍第9項之用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，該光纖端接單元包括塑膠材料，該方法另包括施加適合在該貫穿洞將該光纖組件黏合至該光纖端接單元之塑膠材料的黏接劑。
12. 如申請專利範圍第9項之用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，在此該光纖端接單元之溝槽包括L形溝槽。
13. 如申請專利範圍第12項之用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，該光纖推桿包含一傾斜表面，以將該光纖牢固地耦接至該光纖端接單元之L形溝槽的兩側。
14. 如申請專利範圍第9項之用於光峰透鏡中之光纖端接的方法，該光纖推桿被進一步形成為壓合進入該光纖端接單元之孔腔。
15. 一種使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，包括：處理器；記憶體；系統匯流排，運作地耦接至該處理器與該記憶體；及連接埠，以接收光學資料及造成該處理器及該記憶體可經由該系統匯流排存取該資料，該連接埠能夠承接一光學纜線，且包括透鏡；光纖組件； 光纖端接單元，包含貫穿洞，孔腔，可經由該貫穿洞接近，溝槽，被包含於該孔腔中，該溝槽包含至少二平坦側面，及折射率膠體，包含非黏接劑，以抑制光學地耦接至該透鏡之該光纖組件的尖端之反射；光纖推桿，以至少局部地將該光纖組件固定至該溝槽之至少二平坦側面；及外殼，用於插入到該連接埠中且將該透鏡、該光纖端接單元、該光纖推桿及光學地耦接至該透鏡的該光纖組件之該尖端包含於其內，其中，該透鏡係設置在從該外殼的表面邊緣內凹之處。
16. 如申請專利範圍第15項之使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，其中該折射率膠體具有在1.45至1.60間之折射率。
17. 如申請專利範圍第15項之使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，在此該光纖端接單元之溝槽包括L形溝槽。
18. 如申請專利範圍第17項之使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，其中該光纖推桿包含一傾斜表面，以將該光纖牢固地耦接至該光纖端接單元之L形溝槽的兩側。
19. 如申請專利範圍第15項之使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，該光纖推桿被進一步形成為壓合進入該光纖端接單元之孔腔。
20. 如申請專利範圍第15項之使用光峰透鏡中之光纖端接的系統，另包括：天線；及射頻電路，被耦接至該天線，以接收信號資料及造成該處理器及該記憶體可經由該系統匯流排存取該信號資料。