专利名称：光连接器的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种连接到光传输线上的光连接器。
技术背景近来，随着光通信的发展，通信容量也在增加，因此，产生了对 多芯光纤连接器的需求。传统的先连接器与光传输线物理连接。为了减少连接处的损失，光纤的套鬮必须用大约ION的力压紧。也就是说，在传统的光连接器中，由于套團必须用^f艮大的力压紧， 使光传输线的插入力和拔出力变大。因此，光传输线不能容易地插入 光连接器或从其中拔出。尤其，使用多芯光纤时，保持光传输线的插塞框变大，光传输线 不能均匀地被压紧。当每根光传输线中需要至少ION的力时，则必须 使用大于10N的力。 发明内容本发明提供了一种光传输线可以容易地插入其中或光传输线可以 容易地从中拔出的光连接器。根据本发明的一个方面，提供了一种光连接器。该光连接器包括 第一波导組件，该第一波导组件包括第一波导、设置在第一波导一端 面处的第一透镜和设置在第一波导另一端面处的第二透镜。根据本发明的另一个方面，该光连接器进一步包括容纳第一波导 组件的盒子，第二光连接器接合在该盒子中。根据本发明的另一个方面，多个第一波导组件容纳在盒子中，该 盒子包括接合部，第二光连接器的插塞接合在该接合部中。根据本发明的另一个方面，第一波导组件包括多个第一波导、多 个第一透镜和多个笫二透镜。
根据本发明的另一个方面，在第一波导组件中，第一波导一端部 的方向和第一波导另一端部的方向之间存在一角度。根据本发明的另一个方面，光连接器进一步包括其上安装有第一 波导組件的印刷电珞板和用于执行光电转换的光电转换元件。根据本发明的另一个方面，在多个第一波导组件中，第一透镜形 成在第一波导的一端面上，第二透镜形成在第一波导的另一端面上。根据本发明的另一个方面，通过在具有笫一折射率的透明树脂中 形成凹槽，在该凹槽中填入具有第二折射率的透明树脂，以及用树脂 薄膜袭盖该凹槽，在第一波导组件中形成第一波导。根据本发明的另一个方面，光电转换元件设置成面向设置在第一 波导组件中的第一波导的其中一个端面处的第一透镜， 一光传输线连 接成面向设里在第二波导组件中的第一波导的另一端面处的第二透 镜。根据本发明的另一个方面，其中一个第一透镜设置成面向其中一 个光电转換元件，另一个第一透镜设置成面向另一个光电转换元件。根据本发明的另一个方面，第一波导组件包括凸起部，以将光电转换元件定位在与第 一透镜的焦距相应的位置。根据本发明的另一个方面，光传输线设置成面向第二透镜，并相 隔与第二透镳的焦距相应的距离。根据本发明的另一个方面，第一和第二透镜与第一波导组件整体 成形。根据本发明的另一个方面，当光连接器与第三光连接器连接时， 光连接器中的第二透镜面向包括第二波导组件的第三光连接器中的一 透镜。根据本发明的另一个方面，提供了第四光连接器，该第四光连接 器包括第三波导组件，该第三波导组件包括第三波导和第三透镜，每一个笫三透镛设置在第三波导组件的相应端面上，并且当第四光连接 器与光连接器连接时，第三透镜面向光连接器的第二透镜。根据本发明的另一个方面，提供了第五光连接器。该第五光连接
器包括第四波导组件，该第四波导组件包括第四波导和第四透镜，每 一个第四透镜设置在第四波导的相应端面上，并且当第五光连接器与 一光传输线速接时，第四透镜面向光传输线的一端面。根据本发明的另一个实施例，通过使用包括波导、设置在波导一 端面处的笫 一透镜和设置在波导另 一端面处的第二透镜的波导组件形 成光连接器.因此，当光传输线与该光连接器连接时，不需要挤压光 传输线的端面。也就是说，将光传输线插入光连接器所需的力和将其 从光连接器中拔出所需的力很小，这样，光传输线的插入和拔出就很 容易。另外，光连接器的结构简单。特别是，当光传输线由多模光纤 制成时，光传输线可以容易地插入光连接器并从中拔出。另外，因为 透镜聚集由光连接器和光传输线传输的光，所以可以减小光损失，同 时可以有效地进行光通信。当结合附困阅读说明书时，本发明的特征和优点将从下面的详细 说明书中清楚看到。
图l是根据本发明笫一实施例的光连接器的透视图；图2是圃1中所示光插座连接器100的分解透视图；困3是根据本发明第一实施例的波导阵列的透视图；图4是显示困3中所示波导阵列的结构的示意图；图5是显示波导阵列在印刷电路板上的安装方法的透视图；困6是显示光插座连接器和光插塞连接器之间的定位结构的透视图；图7是光插塞连接器的分解透视图； 图8是根据本发明第二实施例的光连接器的透视图； 图9是围8中所示光插塞连接器的分解透视图； 图IO是根据本发明第二实施例的波导阵列的透视困； 困11是裉振本发明笫二实施例，所示光插塞连接器与光插座连接 器接合时的剖视困；图12是根据本发明第三实施例的光连接器的透视图； 图13是图12中所示光插塞连接器的分解透视图；图14是西12中所示光插塞连接器中的波导阵列的透视图；图15是根据本发明第三实施例，光插塞连接器与印刷电路板上的 光插座连接審接合时的剖视图；图16是才艮据本发明第四实施例的光连接器的剖视图；以及图17是塌16中所示波导阵列的透视图。
具体实施方式
参见附圃来描述本发明的实施例。[第一实施例l首先，描迷本发明的第一实施例。图1是根据本发明笫一实施例的光连接器的透视图。图2是图1 中所示光插廉连接器100的分解透视图。如图l和2中所示，光插座连接器100安装在印刷电路板101上， 光插塞连接審200与光插座连接器100连接。多个波导阵列(波导组 件)111用树脂粘在印刷电路板101上，并用盒子112盖住。这样， 形成了光插座连接器100。盒子112由螺钉113固定在印刷电路板101 上。导向部i21和螺钉孔122形成在盒子112的前表面中。光插塞连 接器200接舍到(锇入)导向部121中。导向部121将光插塞连接器 200的光纤琳头导向相应的波导阵列111。下面，描迷波导阵列111。困3是波导阵列111的透视图。图4是显示波导阵列111结构的 示意困。在圃4中，(a)是侧视图，(b)是俯视图，(c)是正视图， (d)是后视困，以及(e)是仰视图。如图3和4中所示，在波导阵列lll中，多个波导132形成在波 导阵列主体131中。波导132是弯曲的，因此波导132—端的方向几 乎与其另一端的方向垂直。波导阵列主体131由透明树脂模制而成。凹槽141在波导阵列主 体131的表面中，以便形成波导132。透镜142设置于凹槽141在波
导阵列主体131中沿Zl方向的延伸位置，透镜143设置于凹槽141 在波导阵列主体131中沿X2方向的延伸位置。在波导阵列主体131的底面即在Zl方向上，形成一凹部。在波 导阵列主体131上表面的一部分沿Z2方向形成一近似圃柱形的表面 (曲面)。凹槽141形成在该曲面上。该曲面的曲率是这样确定的，即 形成波导132时光不会泄漏到外面。折射率与波导阵列主体131不同的树脂被填入凹槽141并变硬； 随后用折射率与波导阵列主体131几乎相同的树脂薄膜144袭盖包括 所述变硬后的树脂的波导阵列主体131。这样，就形成了波导132。波导132的一端指向与印刷电路板101垂直的方向，即Zl方向， 其另一端指向与印刷电路板101平行的方向，即X2方向。在多模光 纤中凹槽141的截面形状几乎是边长为50jim的正方形，但在单模光 纤中几乎是边长为10nm的正方形。在波导阵列主体131底面的边缘处形成有三个凸起部145。凸起 部145的形状几乎是半球形。当波导阵列111安装在印刷电路板101 上时，凸起部145与印刷电路板101的表面接触。这样，波导阵列111 与印刷电路板101之间的接触面积就可以尽可能的小。因此，波导阵 列111可以平穗地在印刷电路板101上滑动。也就是说，波导阵列111 可以精确地定位在印刷电路板101上。另外，波导阵列主体131具有 沿XI方向延伸的凸缘部146。下面，将描述波导阵列111在印刷电路板101上的安装方法。图5是显示波导阵列111在印刷电路板101上的安装方法的透视图。当波导阵列111安装在印刷电路板101上时，由于凸起部145的 存在，在印刷电路板101和包括凸缘部146的波导阵列主体131之间 形成预定间隙。树脂被填入该间隙。填入树脂之前，在包括凸缘部146 的波导阵列主体131下面的印刷电路板101上安装驱动器集成电路 151、光发射元件152、光接收元件153、接收器集成电路154等。如图4中所示，实际上，波导132有四根线，透镜142有四个透
镜，透镜143有四个透镜。另外，在图5，仅仅显示了一个光发射元 件152和一个光接收元件153;但是，实际上，对应于透镜142的数 量，设置有瑯个光发射元件152和四个光接收元件153。如图4和5中所示，透镜142形成于波导132在波导阵列主体131 底面中延伸的位置。透镜142的表面成球面状； 一个透镜142设置成 面向光发射元件152，同时另 一个透镜142设置成面向光接收元件153。 透镜142聚集光发射元件152发出的光，并将聚集的光输入波导132 的端面。另 一个透镜142将波导132的端面输出的光聚集到光接收元 件153上。透镜142与光发射元件152或光接收元件153之间的距离由与透 镜142的焦距相应的凸起部145确定。该焦距基于波导阵列111的折 射率、透镜142的曲率等。透镜143形成于波导132在波导阵列主体131背面即波导阵列主 体131的X2方向上的表面上的延伸位置。光插塞连接器200的光传 输线的端面面向透镜143。困6是显示光插座连接器100和光插塞连接器200之间的定位结 构的透视围，在图6中，(a)是从光插塞连接器200侧看的视图，以 及(b)是从光插座连接器IOO侧看的视图。如困6中所示，孔147形成在波导阵列主体131背面(X2方向的 表面)透镜143的旁边。设置在光插塞连接器200的光传输线一端的 插脚148接合在孔147中。这样，透镜143就定位成面向光插塞连接 器200的光传输线的端面。透镜143的表面成球形面，并且一个透镜143将波导132的端面 输出的光聚集在光插塞连接器200的光传输线端面上。此外，另一个 透镜143将光柱塞连接器200的光传输线的端面输出的光聚集在波导 132的端面上.这时，透镜143和光插塞连接器200的光传输线端面 之间的距离维持在与透镜143的焦距相应的预定距离。该焦距基于波 导阵列111的折射率、透镜143的曲率等。由于使用了波导阵列111，因此可以在不需要将光插塞连接器200
紧紧压入波导阵列111的情况下，防止光漫射和光衰减。也就是说可 以有效地进行光的传输。如上所迷，通过使用波导111，光插塞连接器200的光传输线输 出的光可以被导入印刷电路板101，同时印刷电路板101输出的光也 可以被导入先插塞连接器200的光传输线。图7是光插塞连接器200的分解透视图。下面，将参考困1和7，详细描述光插塞连接器200。在光插塞连接器200中，插塞连接器212与多芯光缆210的端头 相连，与多踏光缆210的相应端头连接的多个插塞连接器212由插塞 框211保持。例如，插塞连接器212是一个MPO连接器。插塞框211由上框架221和下框架222组成。每个上框架221和 下框架222具有用于:接合插塞连接器212的接合部223。上框架221由螺钉224固定在下框架222上。插塞连接器212嵌 入接合部223,从而固定在插塞框211上。这样，多个多芯光缆210 就成为一个整体。插塞连接器212的端头在朝向光插座连接器100的 方向上从插塞框211中伸出。螺钉保持部226形成在上框架221和下框架222的各个端部附近。 当螺钉227由相应的螺钉保持部226牢牢地固定并且上框架221由螺 钉224固定在下框架222上时，螺钉227就牢牢地固定在螺钉保持部 226中。螺钉227在箭头e的方向可转动地被插塞框211保持。与插 塞连接器212的端头类似，螺钉227的端头在朝向光插座连接器100 的方向上伸出。光插塞连接器200的插塞连接器212的端头插入形成在光插座连 接器100的盒子112前表面中的相应导向部121。这样，螺钉227的 端头就面向光插座连接器100的相应螺钉孔122。螺钉227拧入相应 的螺钉孔122时，光插塞连接器200就被固定到光插座连接器100上。如上所迷，根据本发明的笫一实施例，不需要用很大的力来压光 插塞连接器200的插塞连接器212，以使其与光插座连接器100的相 应波导阵列lll接触。因此，螺钉227产生的固定力可以很小。从而，
光插座连接器100和光插塞连接器200之间的插入和拔出力可以很小， 同时光插塞连接器200可以容易地插入光插座连接器100，并容易地 从光插座连接器100中举出。此外，由于盒子112的强度可以降低，因此盒子112可以用树脂 制成。所以，光插座连接器100的成本可以降低，其重量也可以变轻。如上所述，如图1中所示，可以实现使用多芯光缆210的光插座 连接器100和光插塞连接器200。在本发明的第一实施例中，指向波导阵列lll的光输入方向与源 自波导阵列lll的光输出方向垂直。但是，光的输入和输出方向可以 通过调节它们之间的角度来自由确定。2第二实施例下面，将描述本发明的第二实施例。图8是裉据本发明笫二实施例的光连接器的透视图。在图8中， 与图1中所示相同的元件具有相同的附图标记，并且省略相同的说明。在本发明的第二实施例中，使用了光插塞连接器300，它被直接 安装在印刷电路板102上，同时印刷电路板102直接与其上安装有光 插座连接器100的印刷电路板101连接。图9是根据本发明第二实施例的光插塞连接器300的分解透视图。光插座连接器300包括波导阵列311、插塞框312、盒子313、螺 钉314和螺钉315。图IO是波导阵列311的透视图。在图10中，与图3中所示相同 的元件具有相同的附图标记，并且省略相同的说明。在波导阵列311中，与图3中所示波导阵列111相似，波导132 的一端在Zl方向延伸，波导阵列311安装在印刷电路板102上，盒子313由上盒体313a和下盒体313b组成。上盒体313a和下盒 体313b都具有接合部321和322。波导阵列311和插塞框312接合在相应的接合部321中。插塞框 312在X2方向上与波导阵列311的端部连接，并接合在接合部321中。 螺钉314接合在相应的接合部322中。 上盒体313a和下盒体313b通过螺钉315固定。这样，波导阵列 311和插塞框312就固定到接合部321上，并且螺钉314可转动地保 持在相应的接合部322内。这时，插塞框3i2在朝向光插座连接器100的方向上从盒子313 的前表面伸出。另外，螺钉314的端头也在朝向光插座连接器100的 方向上从盒子313的前表面伸出。图11是光插塞连接器300与光插座连接器IOO接合时的剖视图。如图11中所示，当光插塞连接器300与光插座连接器100接合时， 波导阵列311的透镜143与波导阵列111的透镜143彼此相对，并且 其间维持与透镜143的焦距相应的预定距离。该焦距的确定基于波导 阵列111和311的折射率、透镜143的曲率等。如上所迷，根据本发明的第二实施例，印刷电路板101在光通信 中可以与印刷电路板102直接连接，而不需要使用光缆。第三实施例1下面，将描述本发明的笫三实施例。困12是裉据本发明第三实施例的光连接器的透视图。图13是图 12中所示光插塞连接器400的分解透视图。在图12和13中，与图8 中所示相同的元件具有相同的附图标记，并且省略相同的说明。光插塞连接器400是一转接器，它将安装在印刷电路板101上的 光插座连接器l柳与安装在印刷电路板102上的光插座连接器100连 在一起。如困13中所示，光插塞连接器400包括多个波导阵列411、 多个插塞框412、上盒体413和下盒体414。在图13中，两个插塞框 412连在波导阵列411上。围14是波导阵列411的透视图。如困14中所示，波导阵列411包括形成在波导阵列主体421内的 多个波导422.波导,伴列主体421由透明树脂压模形成。波导阵列主 体421包括在其中形成波导422的凹槽423和透镜424，其中透镜424设置于在波导阵列主体421的側面形成凹槽423的位置。折射率与波导阵列主体421不同的树脂被填入凹槽423，并且变 硬；随后用折射率与波导阵列主体421几乎相同的树脂薄膜426覆盖 包括变硬后的树脂的波导阵列主体421。这样，就形成了波导422,波导422在XI和X2方向形成直线形。在多模光纤中凹槽423的 截面形状几乎是边长为50jim的正方形，但在单模光纤中几乎是边长 为10拜的正方形。插塞框412在波导阵列411的两端处被连接。与插塞框412相连 的多个波导阵列411接合在在上盒体413和下盒体414中形成的相应 接合部415中。随后，上盒体413和下盒体414通过螺钉416彼此固 定。图15是光插塞连接器400与印刷电路板101和102上的光插座连 接器100接合时的剖视图。如图15中所示，当光插塞连接器400连接在印刷电路板101上的 光插座连接器IOO和印刷电路板102上的光插座连接器IOO之间时， 波导阵列411的透镜424和波导阵列111的透镜143彼此相对，并且 它们之间维持与透镜143和424的焦距相应的预定距离。如上所述，根据本发明的第三实施例，印刷电路板101上的光插 座连接器100可以竭过光插塞连接器400与印刷电路板102上的光插 座连接器100相连，第四实施例1下面，将描述本发明的第四实施例。图16是根据本发明第四实施例的光连接器500的剖视图。 光连接器500使光垂直弯曲，即为一个直角型转接器。光连接器 500包括波导阵列511、插座512和盒子513。 困17是波导阵列511的透视图。如图17中所示，波导阵列511包括波导522和透镜523。 波导阵列主体521由透明树脂模制而成。凹槽531形成在波导阵列主体521的表面，以便形成波导522。透镜523形成在凹槽531的端部被延伸的位置。波导阵列主体521在Zl方向和XI方向的拐角处具有一个开口
部，其形状近似成凹形。波导阵列主体521的该开口部上方的上表面 的一部分沿Z2方向形成一个近似圃柱形的表面(曲面)。凹槽531形 成在该曲面中。该曲面的曲率是这样选择的，即形成波导522时光不 会泄漏到外面。折射率与波导阵列主体521不同的树脂被填入凹槽531中并且变 硬，随后用折射率与波导阵列主体521几乎相同的树脂薄膜541覆盖 包括变硬后的树脂的波导阵列主体521。这样，就形成了波导522。波导522的一端朝向Z1方向，其另一端朝向X2方向。凹槽531 的截面形状几乎是边长为50jim的正方形。在图16中，插塞连接器600设置在光纤光缆601的一端，并与光 连接器500的插座512相连接。这样，光纤光缆601的端面就定位成 面向在波导阵列主体521中形成的透镜523。光纤光缆601输出的光在透镜523处被聚集，随后被聚集的光输 入到波导522的一端。输入波导522的光从波导522的另一端输出。 从波导522的另一端输出的光在另一透镜523处被聚集，随后被聚集 的光输入到与另 一插塞连接器600相连的另 一光纤光缆601的端面， 其中另 一插塞连接器600与光连接器500的另 一插座512相连接。如上所迷，根据本发明的第四实施例，可以实现直角型转接器(光 连接器520 )。在本发明的第一实施例中，通过将螺钉227拧入螺钉孔122，使 光插塞连接器200固定(锁定)在光插座连接器IOO上。但是，也可 以使用另一种锁定方式。例如，可以使用锁闩机构，其中光插塞连接器200和光插座连接 器IOO之间的锁定状态通过杠杆来解除。此外，也可以使用机械联动 装置，其中通过使用杠杆将光插塞连接器200与光插座连接器100拆 开。如上所述，根据本发明的实施例，在光插座连接器与光插塞连接器的连接中，不需要通过使用很大力进行实体接触。因此，用很小的 力可以容易地实现将违接器插入另 一连接器以及将该连接器从该另一 连接器拔出的操作。从而，即使使用任何一种锁定机构，连接器的强度都可以减小，其结构也可以简化。进一步，本发明不局限于这些实施例，而是可以在不偏离本发明 范围的基础上进行变化和修改。本发明基于2006年8月8日向日本专利局提交的日本优先权专利 申请NO.2006-216115，在这里可以结合其全部内容作为参考。
权利要求
1. 一种光连接器，该光连接器(100)的特征在于， 具有包括波导(132)和透镜(142， 143)的波导组件(111)，其中每一个透镜(142， 143)设置在波导(132)的相应端面处。
2. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100)的特征进 一步在于，具有容纳波导组件(111)的盒子(112)，另一光连接器(200) 接合在该盒子(112)中。
3. 如权利要求2所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，多个波导组件(111)容纳在盒子(112)内，盒子(112)包括接 合部(121 )，另 一光连接器(200 )的插塞(212 )接合在接合部(121)中。
4. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，波导组件(111)包括多个波导(132)、多个透镜(142)和多个 透镜(143 )。
5. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，在波导组件(lll)内，波导(132)的一个端部的方向与波导(132) 的另一个端部的方向之间存在一角度。
6. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100)的特征进一步在于，具有，印刷电路板(101)，其上安装有波导组件(111);以及 光电转換元件(152， 153)，用于实现光电转换，
7. 如权利要求4所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，在多个波导组件(lll)中，每一个透镜(142)形成在波导(132) 的一个端面上，每一个透镜(143)形成在波导(132)的另一个端面 上。
8. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，通过在具有第一折射率的透明树脂中形成凹槽(141 ),在凹槽(141) 中填入具有第二折射率的透明树脂，以及用树脂薄膜覆盖凹槽(141 )， 在波导组件(111)中^成波导(132)。
9. 如权利要求6所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，光电转換元件(152， 153)设置成面向设置在波导组件(111)内 的波导(132)的其中一个端面处的透镜(142)，光传输线(210)连 接成面向设置在波导组件(111)内的波导(132)的另一个端面处的 透镜(143 )。
10. 如权利要求9所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，其中一个透镜(142)设置成面向光电转换元件(152， 153)其中 的一个(152)，另一个透镜设置成面向光电转换元件(152, 153)中 的另一个(153)。
11. 如权利要求9所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，波导组件(111)包括凸起部(145)，以将光电转换元件(152， 153)定位在与透镜(142)的焦距相应的位置。
12. 如权利要求9所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，光传输线(210)设置成面向透镜(143),并相隔与透镜(143) 的焦距相应的距离。
13. 如权利要求1所述的光连接器，该光连接器(100 )的特征在 于，透镜(142， 143)与波导组件(111)整体成形。
14. 如权利要求l所述的光连接器，该光连接器(100)的特征在 于，当光连接器(100)与另一光连接器(300)连接时，光连接器(IOO) 中的透镜(143)面向包括波导组件(311)的另一光连接器(300)中 的透镜(143)。
15. —种光连接器，该光连接器(400)的特征在于，具有 波导组件(4U)，其包括波导(422)和透镜(424)，其中每一个透镜(424 )设置在波导组件(411)的相应端面处；并且其特征在于， 当光连接器(400)与权利要求1所迷的光连接器(100)连接时， 所述透镜(424)面向光连接器(100)的透镜(143)。
16. —种光连接器，该光连接器(500)的特征在于，具有包括波 导(522)和透镜(523)的波导组件(511)，其中每一个透镜(523) 设置在波导(522)的相应端面处；并且其特征在于，当光连接器(500)与光传输线(601)连接时，透镜(523)面向 光传输线(#01)的一端面。
全文摘要
本发明公开了一种光连接器。该光连接器(100)包括波导组件(111)，该波导组件(111)包括波导(132)和透镜(142，143)，其中每一个透镜(142，143)设置在波导(132)的相应端面上。
文档编号G02B6/36GK101122658SQ20071008785
公开日2008年2月13日 申请日期2007年3月21日 优先权日2006年8月8日
发明者大工原治, 大濑裕子, 宫泽英夫, 桥利雄, 泷泽茂幸 申请人:富士通电子零件有限公司