带有耦合透镜的多通道光学连接器的制造方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于连接若干组光学波导诸如光纤带的光学连接器。
【背景技术】
[0002]光纤连接器可用于在包括以下各项的多种应用中连接光纤:电信网络、局域网、数据中心链接、以及用于高性能计算机中的内部链接。这些连接器可被分组成单光纤和多光纤设计，并且还可以通过接触类型来分组。常见的接触方法包括:物理接触，其中配接光纤末端被抛光到一定光洁度并按压在一起；折射率匹配，其中用折射率与光纤芯的折射率相匹配的柔顺材料填充所配接光纤的末端之间的小间隙；和空气间隙连接器，其中光通过两个光纤末端之间的小空气间隙。对于这些接触方法中的每一个而言，所配接光纤的末端上的极少量灰尘便可大大地增加光损耗。
[0003]另一种类型的光学连接器称之为扩束连接器。这种类型的连接器允许源连接器中的光束在被准直之前离开光纤芯，并在连接器内发散短的距离，以形成直径基本上大于该芯的光束。在接收连接器中，然后在接收光纤的末端上将该光束聚焦回其初始直径。此类型的连接器对可能存在于其中光束扩展到较大直径的区域中的灰尘和其它形式的污染物较不敏感。
[0004]随着今后几年数据传输的线路速率从当前的1Gb/秒/线路增加到25Gb/秒/线路，后面板光学连接器将在不久的将来变成高性能计算机、数据中心和电信交换系统的必要部件。因此，提供作为当前在1Gb/秒互连中使用的现有光学和铜连接件的更低成本和更高性能替代物的扩束连接器将是有利的。
【发明内容】
[0005]本公开涉及用于将若干组光学波导诸如光纤带连接到设置在印刷电路板或后面板上的波导的光学连接器。具体地讲，本发明的连接器将扩束光学器件与非接触式光学配合搭配使用，导致不严格的的机械精度要求，因此实现了低成本注入模制和提高的抗污垢和抗损伤能力。本发明的连接器可具有低光损耗，可易于扩展到高通道数(每个连接器的光纤数)，可向用户提供安全性，并且可兼容低插入力盲配合。本发明的连接器具有供用于后面板、前面板或跨中连接的适用性。
[0006]在一个方面，提供了一种连接器，该连接器包括:波导对齐构件，该波导对齐构件用于接收多个光学波导并使多个光学波导对齐，使得离开多个光学波导的光线在同一入射平面中沿同一入射方向传播；光重新导向侧，该光重新导向侧包括形成区段行的多个区段，该行平行于入射平面，每个区段与被设置并对齐在波导对齐构件处的不同光学波导对应，并且被构造成用于沿入射方向接收离开光学波导的光，以及沿与入射方向不同的重新导向方向来重新导向所接收的光，第一区段沿第一重新导向方向来重新导向光，第二区段沿与第一重新导向方向不同的第二重新导向方向来重新导向光；以及多个光学透镜，该多个光学透镜形成两个或更多个光学透镜行，该多个光学透镜中的每个光学透镜与多个区段中的不同区段对应，并且被构造成用于沿对应的重新导向方向接收来自区段的光，以及沿输出方向将所接收的光作为输出光来透射，输出光的发散度不与光学透镜所接收的光的发散度不同。
[0007]在一些实施例中，本发明的连接器还可包括光重新导向构件，该光重新导向构件包括:输入侧，该输入侧用于沿入射方向接收来自被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的入射光，以及沿输入方向将所接收的光作为输入光来透射；光重新导向侧，该光重新导向侧用于沿输入方向接收来自输入侧的光，以及沿重新导向方向来重新导向所接收的光；输出侧，该输出侧用于接收来自光重新导向侧的光，以及将所接收的光作为输出光透射；以及多个光学透镜。在一些实施例中，提供了一种缆线组件，该缆线组件包括本发明的连接器和被接收并对齐在波导对齐构件处的多个光学波导。光学波导永久性地附接到连接器。
[0008]在一些实施例中，本发明的连接器还可包括多个光重新导向元件，每个光重新导向元件与多个区段中的不同区段对应并且与多个光学透镜中的不同光学透镜对应。光重新导向元件可包括:输入侧，该输入侧用于沿入射方向接收来自被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的入射光，以及沿输入方向将所接收的光作为输入光来透射；与光重新导向元件对应的区段，该区段用于沿输入方向接收来自输入侧的光，以及沿重新导向方向来重新导向所接收的光；输出侧，该输出侧用于接收来自区段的光，以及将所接收的光作为输出光来透射；以及与区段和光重新导向元件对应的光学透镜。
[0009]在另一方面，提供了一种连接器组件，该连接器组件包括提供的第一连接器和提供的第二连接器。一个连接器中的每个光学波导与另一个连接器中的不同光学波导对应，一个连接器中的每个光学透镜与另一个连接器中的不同光学透镜对应，使得离开一个连接器中的光学波导的光可在以下操作之后进入另一个连接器中的对应光学波导:由该连接器中的对应区段朝向该连接器中的对应光学透镜重新导向，由该连接器中的对应光学透镜朝向另一个连接器中的对应光学透镜透射，由另一个连接器中的光学透镜朝向另一个连接器中的对应区段透射，并且由另一个连接器中的对应区段朝向另一个连接器中的对应光学波导重新导向。
[0010]在另一方面，提供了一种连接器，该连接器包括一体的光重新导向侧，一体的光重新导向侧被构造成用于接收在同一平面中沿同一入射方向离开多个光学波导的中心光线。一体的光重新导向侧包括形成区段行的多个区段，该行平行于该平面，每个区段与不同的光学波导对应，并且被构造成用于沿入射方向接收离开光学波导的光，以及沿不同于入射方向的重新导向方向来重新导向所接收的光，至少一个第一重新导向方向与至少一个第二重新导向方向成倾斜角。
[0011]在另一方面，提供了一种光重新导向构件，该光重新导向构件具有一体结构并且包括光通过其进入光重新导向构件的光输入侧、用于重新导向进入光的光重新导向侧、以及重新导向的光通过其离开光重新导向构件的光输出侧，光重新导向侧包括沿第一方向布置的第一区段和第二区段，光输出侧包括沿垂直于第一方向的至少第二方向相对于彼此偏置的第一光学透镜和第二光学透镜，一体的光重新导向构件被构造成用于使得由第一区段和第二区段重新导向的光在分别传播通过第一光学透镜和第二光学透镜之后离开光重新导向构件。
[0012]在另一方面，提供了一种连接器，该连接器包括用于接收多个光学波导并使该多个光学波导对齐的波导对齐构件，和光重新导向构件。光重新导向构件包括:输入侧，该输入侧用于沿入射方向接收离开被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的中心光线，以及沿输入方向将所接收的中心光线作为输入光来透射；光重新导向侧，该光重新导向侧用于沿输入方向接收输入光，以及沿与输入方向不同的重新导向方向来将所接收的光重新导向为重新导向光；和多个光学透镜，多个光学透镜中的每个光学透镜与被设置并对齐在波导对齐构件处的不同光学波导对应，并且被构造成用于接收与光学波导对应的重新导向光，以及沿同一输出方向将所接收的光作为输出光来透射，使得光重新导向侧将来自被设置并对齐在波导对齐构件处的第一光学波导和第二光学波导的光沿相应的第一重新导向方向和第二重新导向方向重新导向成相应的第一重新导向光和第二重新导向光，第一重新导向方向与第二重新导向方向不同。
[0013]在另一方面，提供了一种结构化表面，该结构化表面具有包括多个光学透镜的一体构造。多个光学透镜可占结构化表面的至少70%。沿入射方向入射在多个光学透镜中的第一光学透镜上的第一准直光的中心光线可由第一光学透镜沿第一方向偏转，并且沿入射方向入射在多个光学透镜中的不同的第二光学透镜上的第二准直光的中心光线可由第二光学透镜沿不同于第一方向的第二方向偏转。还提供了一种结构化表面，该结构化表面具有一体构造并且包括占结构化表面的至少70%的多个光学透镜。
[0014]在另一方面，一种连接器包括波导对齐构件，该波导对齐构件用于接收多个光学波导并使该多个光学波导对齐，使得离开多个光学波导的光的中心光线沿至少两个不同的第一入射方向和第二入射方向传播。该连接器还包括光重新导向侧，该光重新导向侧被构造成用于沿入射方向接收离开被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的光，以及沿不同于入射方向的重新导向方向来重新导向所接收的光。该连接器还包括形成两个或更多个光学透镜行的多个光学透镜。多个光学透镜中的每个光学透镜与被设置并对齐在波导对齐构件处的多个光学波导中的不同光学波导对应，并且被构造成用于接收离开光学波导并由光重新导向侧进行重新导向的光，以及沿输出方向将所接收的光作为输出光来透射，其中输出光的发散度与光学透镜所接收的光的发散度不同。在一些情况下，多个光学透镜中的每个光学透镜与被设置并对齐在波导对齐构件处的多个光学波导中的不同光学波导对应，并且被构造成用于接收离开光学波导并由光重新导向侧进行重新导向的光，以及沿同一输出方向将所接收的光作为输出光透射。在一些情况下，光重新导向侧是平坦的。在一些情况下，光重新导向侧被构造成用于为沿第一入射方向接收离开被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的光，以及沿与第一入射方向不同的第一重新导向方向来重新导向所接收的光，以及沿第二入射方向接收离开被设置并对齐在波导对齐构件处的光学波导的光，以及沿与第二入射方向不同的第二重新导向方向来重新导向所接收的光，其中第一重新导向方向和第二重新导向方向是相同的。
[0015]本发明的光学连接器可用于利用采用非接触式配合的扩束光学器件来连接光学波导组，这种搭配使用可导致宽松机械制造要求。这继而可使得能够使用诸如低成本注入模制等工艺，并且可产生具有改进的抗污垢和抗污染能力的连接器。本发明的连接器可具有低光损耗，通常每个配合连接器对小于l.0dB。另外，本发明的连接器可容易地并且经济地扩展成具有256个或更多个连接的光学波导。本发明的连接器具有低插入力盲配合，并且适于高速后面板、前面板或跨中连接。
[0016]上述
【发明内容】
并非意图描述本发明的每个所公开实施例或每种实施方案。以下附图和【具体实施方式】更具体地举例说明了示例性实施例。
【附图说明】
[0017]整个说明书参考附图，在附图中，类似的附图标号表示类似的元件，并且其中:
[0018]图1a是本发明的连接器的实施例的示意图。
[0019]图1b是本发明的连接器的实施例的侧视图。
[0020]图2是本发明的连接器的一部分的实施例的透视图。
[0021]图3a和图3b是本发明的连接器的图2中所示部分的不同透视图。
[0022]图4是本发明的连接器组件的实施例的光线轨迹示意图。
[0023]图5是本发明的连接器组件的另一个实施例的光线轨迹示意图。
[0024]图6是可用于本发明的连接器中的单一透镜元件的实施例的示意图。
[0025]图7是可用于本发明的连接器中的单一透镜元件阵列的实施例的示意图。
[0026]图8是可用于本发明的连接器中的单一透镜元件阵列的另一个实施例的示意图。
[0027]图9是使用基本上全透镜孔径的共轭焦点耦合的示意性侧视图。
[0028]图10是共轭焦点耦合的示意性侧视图，其中仅透镜孔径的一部分被照亮。
[0029]图11是本发明的连接器组件的两个配合连接器中的共轭焦点耦合的示意性侧视图，其中仅透镜孔径的一部分被照亮并且其中未照亮的透镜部分已被去除。
[0030]图12a是具有成角度地交错的输入光学波导的连接器组件的实施例的示意性侧视图。
[0031]图12b是具有成角度地交错的光学波导对齐构件的连接器的实施例的透视图。
[0032]图13a是具有相同的交错透镜布置的两个本发明的配合连接器的示意图，一个连接器是从透镜侧查看的而一个连接器是从相对侧查看的，并且两个连接器被取向成以U形转弯(180度转弯)配置的方式进行配合。
[0033]图13b是具有相同的交错透镜布置的两个本发明的配合连接器的示意图，一个连接器是从透镜侧查看的而一个连接器是从相对侧查看的，并且两个连接器被取向成以直通(O度转弯)配置的方式进行配合。
[0034]图14a是具有相同的透镜矩形阵列的两个本发明的配合连接器的示意图，一个连接器是从透镜侧查看的而一个连接器是从相对侧查看的，并且两个连接器被取向成以U形转弯(180度转弯)配置的方式进行配合。
[0035]图14b是具有相同的透镜矩形阵列的两个本发明的配合连接器的示意图，一个连接器是从透镜侧查看的而一个连接器是从相对侧查看的并且两个连接器被取向成以直通(O度转弯)配置的方式进行配合。
[0036]图15是具有光学透镜矩形阵列的本发明的连接器的示意图，该图示出沿入射光方向和垂直于入射光方向的光偏转。
[0037]附图不一定按比例绘制。在附图中使用的相同标号表示相同的部件。然而，应当理解的是，在给定附图中用于指示部件的标号并无意限制另一附图中相同标号的部件。
【具体实施方式】
[0038]本在许多应用中使用的光缆都使用纤维带。这些带由接合成一条线路的一组经涂覆的纤维构成(一条线路中通常有4根、8根或