光学耦合器的制造方法
【技术领域】
[0001 ]本公开涉及用于在相对于彼此移动的外壳之间親合光的光学親合器。
【背景技术】
[0002]光纤连接器可用于在多种应用中连接光纤，该多种应用包括: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，并且还可根据所采用的光学耦合类型来进行分组。光学耦合可通过物理接触和非接触方法两者来实现。物理接触方法包括:直接接触，其中配合纤维末端被抛光至一定的光洁度并压合在一起；以及指数匹配，其中与纤维芯匹配的具有折射率的适形材料填充配合纤维末端之间的小间隙。对于这些接触方法中的每一种接触而言，所配接的光纤的末端上的极少量灰尘或残渣便可大大地增加光损耗。在非接触方法中，光穿过两个光纤末端之间的小气隙。许多非接触方法利用扩束耦合，其中使用光学元件诸如透镜或反射镜来将离开一个纤维芯的光聚焦于另一纤维芯上。在纤维芯之间的区域中，光束的受照面积大于在纤维芯处的受照面积。在具有较大受照面积的区域中，由粉尘或碎片的小颗粒所产生的相对损耗比其存在于纤维末端处所产生的损耗小，因此扩散光束耦合比物理接触耦合更耐受粉尘和碎片的负面影响。
【发明内容】
[0003]本公开涉及光学親合器。在一个方面，光学组件包括被构造成相对于彼此移动的第一外壳和第二外壳。第一外壳包括附接区域，该附接区域被构造成永久附接延伸到第一外壳外部的光学波导。该附接区域包括小平面，该小平面将光学波导光学耦合至第一外壳。该第一外壳还包括:与小平面成非零角度的第一输入/输出表面；以及光重定向构件，该光重定向构件进行光学耦合以改变小平面与第一输入/输出表面之间的光的方向和散度，使得光在小平面处的第一照明面积小于在第一输入/输出表面处的第二照明面积。第二外壳包括面向第一输入/输出表面并与该第一输入/输出表面光学親合的第二输入/输出表面。第一输入/输出表面和第二输入/输出表面在两者之间通过第一外壳和第二外壳之间的一系列运动而沿光传播方向保持对准。第二外壳包括发射路径，该发射路径被构造成将经由第二输入/输出表面以光学形式接收或发射的信号传送到第二外壳外部。
[0004]在一些构形中，第一外壳和第二外壳可被构造成相对于彼此沿光传播方向直线移动，使得直线移动改变第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间的沿光传播方向的间距。在另一个构形中，第一外壳和第二外壳可被构造成相对于彼此围绕光传播方向旋转，使得旋转不会改变第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间的沿光传播方向的间距。在其他构形中，第一外壳和第二外壳可被构造成围绕光传播方向相对于彼此旋转以及沿光传播方向相对于彼此平移。
[0005]在一个构形中，可使在第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间传播的光的一部分准直。在这种情况下，可由光重定向构件使在第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间传播的光的该部分准直。在其他构形中，小平面与发射路径之间的光学耦合效率通过第一外壳和第二外壳的一系列移动而保持基本上相同。
[0006]在更具体的实施例中，第二外壳的发射路径包括被构造成永久附接延伸到第二外壳外部的第二光学波导的第二附接区域。附接区域包括第二小平面，该第二小平面将光学波导光学耦合至第二外壳。第二小平面被取向成与第二输入/输出表面成第二非零角度。在这种情况下，发射路径还包括第二光重定向构件，该第二光重定向构件进行光学耦合以改变第二小平面与第二输入/输出表面之间的光的第二方向和第二散度，使得光在第二小平面处的第三照明面积小于在第二输入/输出表面处的第四照明面积。在该具体实施例中，第一外壳和第二外壳可包括备件，和/或第一外壳和第二外壳可关于垂直于光传播方向的平面对称。
[0007]在另一个构形中，第二外壳的发射路径可包括用于在光信号与电信号之间进行转换的光电换能器。在这种情况下，光电换能器可包括光电二极管、激光器和/或发光二极管。在其他构形中，光重定向构件可包括弯曲反射表面。在另一个构形中，光学波导可包括由聚合物、硅、二氧化硅或氮氧化硅中的至少一者制成的信道波导。
[0008]在更具体的实施例中，第一外壳还可包括被构造成传送从第一外壳以光学形式接收到的或发射至第一外壳的第二信号的第二发射路径。第二信号可用于确定第一外壳与第二外壳之间的相对取向。在这种情况下，第二外壳还包括被构造成将第二信号传送到第二外壳外部的第三发射路径。在更具体的实施例中，第二发射路径可包括被构造成永久附接至延伸到第一外壳外部的第二光学波导的第二附接区域。第二附接区域包括将第二光学波导光学耦合至第一外壳的第二小平面。光重定向构件可进行光学耦合以改变第二小平面与第一输入/输出表面之间的光的第二方向和第二散度。第二发射路径和第三发射路径中的至少一者可包括多个光电检测器，并且所述多个光电检测器可包括至少一个电荷耦合阵列检测器。第二发射路径可包括第一输入/输出表面上的传感器小平面，该传感器小平面与对准轴线间隔开。
[0009]在另一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括在第一光学外壳处接收来自第一光学波导的光。第一光学波导延伸到第一光学外壳的第一附接区域外部并永久附接至该第一光学外壳的第一附接区域。该方法包括在第一光学外壳与第二光学外壳之间沿对准轴线将光扩散并重定向到第一光学外壳外部。在第二光学外壳的输入表面处接收扩散光。由支撑构件将第一光学构件和第二光学构件对准有利于在沿对准轴线保持对准的同时述第一光学构件和第二光学构件之间进行相对运动。响应于在输入表面处接收到扩散光，将表示该扩散光的信号传送到第二光学外壳外部。
[0010]在该方法的更具体的实施例中，将光扩散到第一光学外壳外部可包括使光准直。第一外壳和第二外壳可被构造成相对于彼此沿对准轴线直线移动，使得直线移动改变第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间的沿对准轴线的间距。第一外壳和第二外壳可被构造成相对于彼此彼此围绕对准轴线旋转，使得旋转不会改变第一输入/输出表面与第二输入/输出表面之间的沿对准轴线的间距。
[0011]在该方法的更具体的实施例中，第一光学波导与接收扩散光的发射路径之间的光学耦合效率通过第一光学外壳和第二光学外壳的一系列移动而保持基本上相同。在一个变型形式中，将表示扩散光的信号传送到第二光学外壳外部包括将扩散光重定向并聚焦于第二光学波导，该第二光学波导延伸到第二光学外壳的第二附接区域外部并永久附接至该第二光学外壳的第二附接区域。在另一个变型形式中，将表示扩散光的信号传送到第二光学外壳外部可包括将扩散光转换为电信号。
[0012]在其他变型形式中，将光扩散并重定向到第一光学外壳外部可包括反射离开弯曲表面(诸如，抛物线表面)的光。在另一个变型形式中，该方法还涉及平行于对准轴线将第二光束传播到第一光学外壳外部;在第二光学外壳处接收第二光束的至少一部分；以及基于接收到第二光束的至少一部分来确定第一光学外壳与第二光学外壳之间的相对取向。在这种情况下，第二光束可与扩散光间隔开。该变型形式还可包括在第一光学外壳处接收来自第二光学波导的第二光束，该第二光学波导延伸到第一光学外壳的第二附接区域外部并永久附接至该第一光学外壳的第二附接区域。第二光束可平行于对准轴线扩散并重定向到第一光学外壳外部。该变型形式还可进一步包括将来自第一光学波导的光分束以形成第二光束；以及将第二光束沿对准轴线扩散并重定向到第一光学外壳外部。
[0013]在一个变型形式中，确定相对取向包括确定第一光学外壳与第二光学外壳之间的相对旋转和/或间距。在一个构形中，第二光束与扩散光共定位，并且第二光束的光学特性与扩散光的光学特性不同。不同的光学特性可包括波长和偏振中的至少一者。第二光束可具有比扩散光大的散度，并且其中确定相对取向包括在第二光学接收器处感测第二光束，该第二光学接收器与用于检测扩散光的强度的光学接收器间隔开。
[0014]在另一个实施例中，光学连接器包括第一光学构件，该第一光学构件具有第一附接区域，该第一附接区域被构造成永久附接第一光学波导，该第一光学波导沿第一平面延伸到第一光学构件外部。第一附接区域包括将来自第一光学波导的光光学耦合至第一光学构件的第一小平面。第一光学构件还包括具有邻近第一小平面的第一聚焦区域的第一曲面反射器。第一曲面反射器在垂直于第一平面的第一方向上反射光。光学连接器包括耦合至第一光学构件的第二光学构件。第二光学构件包括具有第二聚焦区域的第二曲面反射器。第二曲面反射器接收反射光并且在平行于第一平面的第二方向上并朝向第二聚焦区域对光进行二次反射。第二光学构件还包括被构造成永久附接第二光学波导的第二附接区域，该第二光学波导平行于第一平面延伸到第二光学构件外部。第二附接区域包括邻近第二聚焦区域的第二小平面，该第二小平面将第二光学波导光学耦合至第二光学构件。
[0015]在一个构形中，第一曲面反射器使反射光偏离，并且第二曲面反射器在二次反射光中至少部分地校正该偏离。第一曲面反射器和第二曲面反射器可包括抛物线反射器，和/或第一光学构件和第二光学构件可以是一体结构的部分或可分离的。第一光学构件和第二光学构件可包括配合特征结构，该配合特征结构有利于第一光学构件和第二光学构件之间的围绕垂直于第一平面的轴线的相对旋转。
[0016]在另一个构形中，第一光学构件还可包括将光从第一光学波导扩散至第一曲面反射器的透镜(例如，梯度折射率透镜)。第二光学构件还可包括将光聚焦于第二光学波导的透镜。第一光学波导和第二光学波导中的至少一者可包括光纤和/或由聚合物、硅、二氧化硅或氮氧化硅中的至少一者制成的信道波导。
[0017]在其他构形中，第一光学波导和第二光学波导可彼此对准，每一者在与另一个方向相反的方向上传播所发射的光。在另一个构形中，第一光学波导和第二光学波导可彼此对准，两者在同一方向上传播所发射的光。在另一个构形中，第一光学波导和第二光学波导并不彼此对准，第一光学载体在与第二光学波导的传播方向成角度的方向上传播光。
[0018]在另一个实施例中，提供了一种方法，该方法包括在第一光学构件处经由第一小平面从第一光学波导接收光，该第一光学波导沿第一平面延伸到第一光学构件外部。该波导永久附接至第一光学构件。该方法还包括经由第一光学构件的第一曲面反射器在垂直于第一平面的第一方向上反射光。在第二光学构件的第二曲面反射器处接收反射光。第二光学构件耦合至第一光学构件，并且第二曲面反射器在平行于第一平面的第二方向上并朝向第二聚焦区域对光进行二次反射。二次反射光在第二聚焦区域的第二小平面处被接收，并且该二次反射光被定向为从第二小平面到第二光学波导，该第二光学波导经由第二附接区域平行于第一平面延伸到第二光学构件外部，该第二附接区域被构造成永久附接第二光学波导。
[0019]在更具体的实施例中，第一曲面反射器使反射光偏离，并且第二曲面反射器在二次反射光中至少部分地校正该偏离。第一光学波导和第二光学波导可彼此对准，每一者在与另一个相反或相同的方向上传播所发射的光。第一光学波导和第二光学波导可能并不彼此对准，使得第一光学载体在与第二光学波导的传播方向成角度的方向上传播光。
[0020]上述
【发明内容】
并非旨在描述本公开的每个所公开的实施例或每个【具体实施方式】。以下附图和【具体实施方式】更具体地举例说明示例性实施例。
【附图说明】
[0021]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:
[0022]图1是铰接式光学组件的实施例的等轴视图；
[0023]图2是图1所示的光学组件的第一外壳组件和第二外壳组件的实施例的等轴视图；
[0024]图3是图1的铰接式光学组件的剖视图；
[0025]图4和图5是根据示例性实施例的使用铰接式光学组件的装置的示意图；
[0026]图6是图2所示的第一外壳组件和第二外壳组件的剖面图；
[0027]图7是根据另一个示例性实施例的第一外壳和第二外壳的剖面图；
[0028]图8是根据另一个示例性实施例的第一外壳和第二外壳的剖面图；
[0029]图9是根据一个不例性实施例的光学外壳的不意图；
[0030]图10是图9所示的光学外壳的背面的等轴视图。
[0031 ]图11和图1lA是根据其他不例性实施例的外壳的不意图。
[0032]图12是根据另一个示例性实施例的第一外壳和第二外壳的剖面图；
[0033]图13是根据另一个示例性实施例的第一外壳和第二外壳的剖面图；
[0034]图14是根据一个示例性实施例的光学连接器的示意图；
[0035]图15是根据另一个示例性实施例的光学连接器组件的剖视图；
[0036]图16是根据另一个示例性实施例的光学连接器组件的剖视图；
[0037]图17是根据另一个示例性实施例的光学连接器组件的平面图；
[0038]图18是根据另一个示例性实施例的光学连接器组件的剖视图；
[0039]图19是示出根据一个示例性实施例的方法的流程图。
[0040]图20是示出根据一个示例性实施例的光学连接器因进行偏离校正产生效率增益的图表；
[0041]图21是示出根据一个示例性实施例的光学连接器的旋转相关耦合效率的图表。
[0042]附图未必按比例绘制。在附图中使用的类似标号指示类似的部件。然而，应