一种光连接器及光通信系统的制作方法

专利2025-02-25  55


本技术属于光纤设备,特别涉及一种光连接器及光通信系统。


背景技术:

1、光通信通常是指光纤通信,以光作为信息载体的通信方式,光通信具有传输速度快、传输距离远等优点被广泛应用于电信网络领域、数据通信和云计算等领域,成为了重要的通信方式之一。对于一个完整的光通信链路而言,一般由“发射端-传输介质-接收端”三部分构成,发射端将电信号转换为光信号,光信号经传输介质传输后到达接收端,接收端将光信号转换为电信号以完成信息的传输。

2、为了提高光通信链路的集成密度,发射端和接收端一般都采用如光子集成电路(photonic intergrated circuit,pic)等芯片,传输介质采用光纤阵列单元(fiber arrayunit,fau),如何实现pic与fau之间的准确耦合,有效保证光信号的高效传输成为了待解决的问题。


技术实现思路

1、本技术提供了一种光连接器及光通信系统,能够实现光信号发送端和接收端与光纤之间的准确耦合,有效保证了光信号的高效传输。

2、为达到上述目的,本技术采用如下技术方案:

3、第一方面,本技术提供了一种光连接器,该光连接器包括:第一透镜阵列、连接组件以及fau;所述连接组件中开设有通孔,所述第一透镜阵列设置在所述通孔内,所述fau的一端固定在所述通孔内,所述fau与所述第一透镜阵列的光轴同轴设置。

4、基于本技术提供的光连接器,通过fau与第一透镜阵列的光轴同轴设置能够使得经第一透镜整形后的光信号准确传输至fau。当光子集成电路pic从连接组件的另一端与第一透镜阵列连接,pic发送和/或接收的光信号就可以经第一透镜阵列传输至fau,实现pic与fau之间光信号的传输,完成pic与fau之间的准确对接,提高pic与fau的耦合精度。

5、在一种可能的设计中,pic从连接组件的一端伸入通孔与第一透镜阵列连接,以使pic与fau传输光信号。

6、基于上述可选的方式,由于第一透镜阵列和fau均插设在连接组件的通孔中,以使pic与fau之间的光信号能够在连接组件的通孔中传输,减少了光信号在pic与fau之间传输中的损耗,提高了光信号的利用率,提升了光信号的传输效率,进一步保证了光通信链路中光信号的高质量传输。

7、在一种可能的设计中,所述连接组件包括第一连接头和第二连接头,所述第一连接头的一端和所述第二连接头的一端可拆卸连接;

8、所述第一连接头中开设有第一通孔,所述第二连接头中开设有第二通孔,所述第一通孔和所述第二通孔连通形成所述通孔;

9、所述第一透镜阵列设置在所述第一通孔内;所述fau的一端固定在所述第二通孔内。

10、示例性的,可以在第一连接头靠近第二连接头的一端设置至少一个凸起,在第二连接头靠近第一连接头的一端设置至少一个凹槽,所述凸起插入所述凹槽,以实现第一连接头和第二连接头的可拆卸连接;和/或,在第二连接头上靠近第一连接头的一端设置至少一个凸起,在第一连接头靠近第二连接头的一端设置至少一个凹槽,所述凸起插入所述凹槽,以实现第一连接头和第二连接头的可拆卸连接。

11、不难理解的,所述第一透镜阵列设置在第一连接头的所述第一通孔内,所述fau设置在第二连接头的第二通孔内,与所述第一透镜阵列的光轴同轴设置,以使经第一透镜阵列整形后的光信号能够传输至fau,实现pic与fau之间的光信号传输。

12、基于该可选的方式,通过第一连接头和第二连接头之间的可拆卸连接关系能够实现pic与fau之间的可插拔连接,不仅可以简化实际应用中pic与fau之间的准确耦合,降低耦合难度,提升pic与fau的封装良率,而且若fau中出现损坏的光纤时还可以基于可可拆卸连接的方式快速更换fau,提高光连接器的可维护性和使用可靠性。通过上述设置使得连接组件或光连接器的整体结构更容易安装和维护,性价比更高。

13、在一种可能的设计中,所述第一通孔包括依次连通的第一孔段、第二孔段和第三孔段,所述第一孔段的尺寸和所述第三孔段的尺寸均大于所述第二孔段的尺寸,所述第一孔段与所述第二通孔连通;

14、所述第一透镜阵列设置在所述第三孔段内,所述第一透镜阵列的尺寸大于所述第二孔段的尺寸,所述第一透镜阵列与所述第二孔段的一端抵接。

15、基于该可选的方式,第一孔段、第二孔段和第三孔段能够形成在第一连接头上设置的台阶孔,由于第一透镜阵列的尺寸大于第二孔段的尺寸,使得第二孔段可以有效的卡接第一透镜阵列,便于组装过程中,第一透镜阵列在第一连接头中的设置。

16、在一种可能的设计中,所述第二连接头靠近所述第一连接头的一端延伸设置有连接件,所述连接件能够伸入所述第一孔段内,与所述第一连接头可拆卸连接。

17、基于该可选的方式,可以通过将连接件的一端设于第一孔段内实现第一连接头与第二连接头的可拆卸连接。且由于第一孔段的尺寸大于第二孔段的尺寸,这样当连接件设于第一孔段以及大孔段后还可以保证第一连接头和第二连接头之间的定位。

18、在一种可能的设计中,所述第一连接头靠近所述第二连接头的一端延伸设置有连接件,所述第二通孔包括大孔段和小孔段,所述fau固定连接于所述小孔段内,所述连接件能够伸入所述大孔段与所述第二连接头可拆卸连接。

19、基于可选的方式,将fau固定连接于所述小孔段内,可以避免在实际使用中fau在通孔内晃动,有效保证光信号的稳定传输,有效提升fau设置的稳固性,延长光连接器或fau的使用寿命。

20、上述两种方式,不仅能够通过一端固定连接,另一端滑动连接的方式实现第一连接头与第二连接头之间的可拆卸连接,丰富连接件的连接方式;而且这样的设计还可以简化fau与pic之间的组装工艺流程,便于光连接器的组装,使得光信号的传输更符合实际应用,进一步提升了光连接器的实用性。

21、可选地,沿所述光轴方向,所述大孔段的长度与所述第一孔段的长度之和等于所述连接件的长度。

22、基于上述可选的方式,当连接件伸入大孔段与第二连接头可拆卸连接,可以在第一连接头和第二连接头在插拔过程中,有效保证第一透镜阵列和/或pic与fau之间的距离不变。而且这样的设置还可以使得第一连接头和第二连接头连接后整体结构的齐整,缩小光连接器的组装空间。

23、在一种可能的设计中,所述连接组件还包括盖板,所述盖板用于可拆卸连接在所述第一连接头和所述第二连接头上。

24、基于上述可选的方式,通过将盖板可拆卸连接在第一连接头和第二连接头上,可以进一步保持第一连接头和第二连接头的相对距离;可拆卸的连接方式不仅便于实际应用过程中光连接器的整体组装,提升光连接器的组装效率;而且在fau出现损坏的情况下还可以有效提升fau的更换效率。

25、在一种可能的设计中,所述第一连接头上设有第一避空台阶,所述第一避空台阶上设有第一卡接部,所述第二连接头上设有第二避空台阶;所述第二避空台阶上设有第二卡接部;所述盖板上设有用于与所述第一卡接部卡接的第三卡接部以及用于与所述第二卡接部卡接的第四卡接部;所述第一卡接部与所述第三卡接部卡接,所述第二卡接部与所述第四卡接部卡接。

26、可选地,第一卡接部为凹槽或凸起,与第一卡接部卡接的第三卡接部为凸起或凹槽;第二卡接部为凹槽或凸起,与第二卡接部卡接的第四卡接部为凸起或凹槽;凸起和凹槽可拆卸连接。

27、示例性的,所述盖板上设有至少两个凸起,所述第一连接头和所述第二连接头上均设置有至少一个凹槽,所述凸起和所述凹槽可拆卸连接;

28、和/或,所述盖板上设有至少两个凹槽,所述第一连接头和所述第二连接头上均设置有至少一个凸起,所述凸起和所述凹槽可拆卸连接。

29、可选地,还可以在盖板面向第一连接头和第二连接头的一侧设置至少一个凸起和至少一个凹槽,在第一连接头面向盖板的一侧设置至少一个凹槽(或至少一个凸起),或者,在第二连接头面向盖板的一侧设置至少一个凸起(或至少一个凹槽),所述凸起和所述凹槽可拆卸连接。

30、基于上述可选的方式,通过将凸起插入凹槽内,能够方便高效的利用盖板固定第一连接头和第二连接头,避免第一连接头和第二连接头之间发生相对移动,通过凸起和凹槽的设计形成机械互锁结构,进而提升pic与fau耦合的准确性,提高光通信链路中光信号的高质量传输。

31、示例性的,所述第一避空台阶包括互相连接的第一避空侧面和第一避空底面,所述第一避空侧面与所述第一连接头的顶面连接,所述第一避空底面与所述第一连接头的侧面连接,所述第一避空底面设有所述凹槽和/或所述凸起;

32、和/或,所述第二避空台阶包括互相连接的第二避空侧面和第二避空底面,所述第二避空侧面与所述第二连接头的顶面连接,所述第二避空底面与所述第二连接头的侧面连接,所述第二避空底面设有所述凸起和/或凹槽。

33、基于上述可选的方式,不仅可以丰富利用盖板固定第一连接头和第二连接头的方式,而且能够降低光连接器整体的设置高度,进一步减少光连接器的体积。此外,通过上述设置还可以使得组装完成的光连接器更加平整,增加光连接器的美观性。

34、在一种可能的设计中,所述盖板、所述第一连接头、所述连接件和所述第二连接头中至少n个为第一材料,0≤n≤3,其余为第二材料,所述第一材料和所述第二材料能够磁吸连接。

35、可选地,第一材料可以为铁磁性物质,第二材料为磁性材料。

36、示例性的,铁磁性物质可以为铁、钴或镍等。

37、基于该可选的方式,充分利用材料的性质锁紧第一连接头与第二连接头,形成磁件互锁结构,使得第一连接头与第二连接头之间的连接更加紧密,提高了光连接器的组装效率和使用可靠性。且进一步扩展了固定连接第一连接头和第二连接头的设计方式。

38、在一种可能的设计中,所述第一连接头、所述连接件和所述第二连接头中至少n个为第一材料,0≤n≤2,其余为第二材料,所述第一材料和所述第二材料能够磁吸连接。

39、基于该可选的方式,无需额外设计对应的盖板就可以实现第一连接头和第二连接头的紧密连接,有效提升了光连接器的加工效率,降低了工艺成本。

40、在一种可能的设计中,所述第一透镜阵列远离所述fau的一面设有增透膜。

41、也就是说,当第一透镜阵列远离所述fau的一面连接pic时,可以在所述第一透镜阵列和所述pic之间设有增透膜。

42、基于上述可选的方式,能够将pic发送和/或接收的光信号尽可能的传输至第一透镜阵列中,从而避免光信号的损失,提升光信号的利用率。

43、在一种可能的设计中,所述fau包括扩束光纤、少模光纤、多模光纤中的任意一种,所述fau中的光纤不仅可以对经第一透镜阵列的光信号进行整形,而且还可以实现所述光信号的传输。

44、在一种可能的设计中,所述光连接器还包括:与所述fau连接的第二透镜阵列,所述第二透镜阵列位于所述第一透镜阵列和所述fau之间,所述第二透镜阵列用于对所述光信号进行扩束或汇聚。

45、基于上述可选的方式,上述fau中的光纤可以是能够传输的光信号的光纤。由于第二透镜阵列是与fau固定连接,且位于第一透镜阵列和fau之间,能够在光连接器组装过程中,提高安装容差范围,避免较小的位移或角度偏差影响pic与fau之间的耦合,进而降低光信号的传输效率。此外,相较于将第一透镜阵列和第二透镜阵列同时设置于第一连接头或第二连接头中的情况,这样的设置方式,增加了第二透镜阵列设置的灵活性,确保了光连接器具有可靠的使用稳定性。

46、在一种可能的设计中,所述第二透镜阵列与所述fau之间设有增透膜。

47、在实际设计中,可以在第二透镜阵列远离第一透镜阵列的一面设置增透膜,或者,在fau靠近第二透镜阵列的一端设置增透膜,以避免光信号的损失,提升光信号的利用率。

48、第二方面,本技术提供一种光通信系统,所述光通信系统包括至少一个前述第一方面的各种可能的设计所提供的光连接器、pcb以及与所述光连接器对应的pic,所述pic凸出于所述pcb设置,所述pic凸出于所述pcb的一端伸入所述光连接器的通孔与所述第一透镜阵列连接。

49、示例性的,pic凸出于所述pcb设置的方式包括但不限于在pcb上开设缺口,pic经缺口与光连接器连接。

50、可选地,所述pcb上还可以设置有至少一个电芯片,电芯片和pic电连接,所述电芯片发送的电信号用于驱动所述pic发送和/或接收所述光信号。

51、可选地,所述电芯片和所述pic通过pcb实现电连接。

52、可选地,所述电芯片和所述pic通过光电载板实现电连接,光电载板与pcb电连接。

53、示例性的,电连接的方式包括但不限于焊接、粘接。


技术特征:

1.一种光连接器,其特征在于,所述光连接器包括:第一透镜阵列(20)、连接组件(30)以及光纤阵列单元fau(40);

2.根据权利要求1所述的光连接器,其特征在于,所述连接组件(30)包括第一连接头(32)和第二连接头(34),所述第一连接头(32)的一端和所述第二连接头(34)的一端可拆卸连接;

3.根据权利要求2所述的光连接器,其特征在于,所述第一通孔(320)包括依次连通的第一孔段(3201)、第二孔段(3202)和第三孔段(3203),所述第一孔段(3201)的尺寸和所述第三孔段(3203)的尺寸均大于所述第二孔段(3202)的尺寸,所述第一孔段(3201)与所述第二通孔(340)连通;

4.根据权利要求3所述的光连接器,其特征在于,所述第二连接头(34)靠近所述第一连接头(32)的一端延伸设置有连接件(33),所述连接件(33)能够伸入所述第一孔段(3201)内,与所述第一连接头(32)可拆卸连接。

5.根据权利要求3所述的光连接器,其特征在于,所述第一连接头(32)靠近所述第二连接头(34)的一端延伸设置有连接件(33),所述第二通孔(340)包括大孔段(3401)和小孔段(3402),所述fau(40)固定连接于所述小孔段(3402)内,所述连接件(33)能够伸入所述大孔段(3401)与所述第二连接头(34)可拆卸连接。

6.根据权利要求2-5任一项所述的光连接器,其特征在于,所述连接组件(30)还包括盖板(35),所述盖板(35)可拆卸连接在所述第一连接头(32)和所述第二连接头(34)上。

7.根据权利要求6所述的光连接器,其特征在于,所述第一连接头(32)上设有第一避空台阶(3204),所述第一避空台阶(3204)上设有第一卡接部,所述第二连接头(34)上设有第二避空台阶(3403);所述第二避空台阶(3403)上设有第二卡接部;

8.根据权利要求6或7所述的光连接器,其特征在于,所述盖板(35)、所述第一连接头(32)、所述连接件(33)和所述第二连接头(34)中至少n个为第一材料,0≤n≤3,其余为第二材料,所述第一材料和所述第二材料能够磁吸连接。

9.根据权利要求2-5任一项所述的光连接器,其特征在于,所述第一连接头(32)、所述连接件(33)和所述第二连接头(34)中至少n个为第一材料,0≤n≤2,其余为第二材料,所述第一材料和所述第二材料能够磁吸连接。

10.根据权利要求1-9任一项所述的光连接器,其特征在于,所述第一透镜阵列(20)远离所述fau(40)的一面设有增透膜。

11.根据权利要求1-10任一项所述的光连接器,其特征在于,所述fau(40)中的光纤包括扩束光纤、少模光纤、多模光纤中的任意一种。

12.根据权利要求1-11任一项所述的光连接器,其特征在于,所述光连接器还包括:与所述fau(40)连接的第二透镜阵列(50),所述第二透镜阵列(50)位于所述第一透镜阵列(20)和所述fau(40)之间。

13.根据权利要求12所述的光连接器,其特征在于,所述第二透镜阵列(50)与所述fau(40)之间设有增透膜。

14.一种光通信系统,其特征在于,所述光通信系统包括:至少一个如权利要求1-13中任一项所述的光连接器、印制电路板pcb以及与所述光连接器对应的pic(10);


技术总结
本申请提供一种光连接器及光通信系统,涉及光纤设备技术领域,该光连接器包括:第一透镜阵列、连接组件以及FAU,连接组件中开设有通孔,第一透镜阵列设置在通孔内,FAU从连接组件的第一端固定在通孔内,FAU与第一透镜阵列的光轴同轴设置。本申请提供的光连接器通过实现PIC和FAU之间的光信号的传输,进而实现PIC与FAU的精准耦合,确保了光信号发送与接收时PIC与FAU之间光信号的高效传输。

技术研发人员:黄鑫华,仇晓明,郑柱军
受保护的技术使用者:华为技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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