光通信器件、光纤连接结构、通信设备的制作方法

文档序号:15382032发布日期:2018-09-08 00:08阅读:210来源:国知局

本发明属于光纤通信技术领域,具体涉及一种光通信器件、光纤连接结构、通信设备。



背景技术:

光纤有数据速率高、损耗低、传输距离长、无辐射、抗干扰、保密性好等优点,故在通信设备中获得了广泛应用。其中,在用于设备间连接的光模块中,以及在有源光缆(aoc,activeopticalcable)端部,光都需要从光纤中射出并在光通道中传播一段距离。

随着数据速率的提高,通信设备的发热量也在提高,风冷方式已经难以满足其冷却需求。为此,可采用浸没冷却方式,即将通信设备整体浸没在特定的冷却液中,以提高冷却效果。

在风冷式通信设备中,光通道中的介质是空气,其折射率很低(20℃,760毫米汞柱下折射率为1.00027)。而在浸没冷却式通信设备中,冷却液会进入光通道,即在光通道中光实际是冷却液中传播。显然,冷却液的折射率、吸收率等均与空气明显不同,且冷却液在冷却过程中存在明显流动,这些都会对光的传播造成影响,导致光通道无法正确传递信息。

例如,将不同厂家的现有光模块和有源光缆产品浸入3mfc-40冷却液中,并在冷却液流动(流速100厘米/秒)的状态下测试其眼图和误码率(以小于10e-12为合格),其中,测试采用lvpecl电平接口,25.78125gbps的数据速率,0.8v的峰-峰值电压(vpp),prbs31的数据类型,50%的交叉点判读。具体测试结果如下:

两种市售的25g有源光缆(产品a和产品b)的眼图分别如图1和图2所示,可见其均无法形成正确的眼图;相应的,产品a的误码率无法测得(因为根本无法收到信号),而产品b的误码率为1.2572e-2,远高于10e-12的标准。

另外,分别测试两种市售的4通道(lane)的100g光模块(产品c和产品d)的误码率,结果产品c的误码率为9.2920e-3,产品d无法测得误码率(因为根本无法收到信号),同样均不合格。这证明了现有的光模块和有源光缆产品不适用于浸没冷却环境。



技术实现要素:

本发明至少部分解决现有的光纤通信技术用于浸没冷却时可能无法正确传输信息的问题,提供一种适用于浸没冷却环境的光通信器件、光纤连接结构、通信设备。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种光通信器件,包括光通道,所述光通道一端用于连接光纤,且光通道具有用于供从光纤中射出的光传播的空间;

密封结构,其将所述光通道密封。

优选的是,所述光通信器件还包括:

具有缝隙的壳体,所述光通道位于所述壳体内;

所述密封结构包括至少将所述壳体的缝隙封闭的固化的密封胶,所述固化的密封胶由密封胶固化形成。

进一步优选的是,所述光通信器件还包括基底;

所述壳体设于基底上,所述固化的密封胶将壳体的顶面和各侧面封闭。

进一步优选的是,所述密封结构还包括:

隔离膜,其设于所述缝隙与固化的密封胶之间。

优选的是,所述光通信器件还包括基底和光纤,所述光通道位于基底上方,所述光纤连接至光通道一端;所述密封结构包括:

密封罩,其连接在所述基底上并罩住光通道,且具有供所述光纤通过的开口;

将所述开口封闭的固化的密封胶。

进一步优选的是,所述密封罩由金属材料构成,并通过激光焊接连接在基底上。

进一步优选的是,所述固化的密封胶不与浸没冷却用的冷却液发生化学反应;

当温度由20℃上升至45℃时,所述固化的密封胶的膨胀率小于或等于0.5%;

所述密封胶的粘度大于或等于50000cps;

所述密封胶的可操作时间小于或等于30分钟;

所述密封胶为光固化密封胶,且固化温度小于或等于30℃;或者,所述密封胶为热固化密封胶,且固化温度小于或等于45℃;或者,所述密封胶为常温固化密封胶。

进一步优选的是,所述密封胶为3mdp110型密封胶或3mdp125型密封胶。

优选的是,所述光通信器件为有源光缆或光模块。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种光纤连接结构,包括:

具有第一接触面的第一接头,所述第一接触面上有多个暴露的第一光纤端面;

具有第二接触面的第二接头,所述第二接触面上有多个暴露的第二光纤端面;所述第二接触面与第一接触面接触以使各第二光纤端面与相应的第一光纤端面对接;

所述第一接头包括第一凹陷部,所述第一接触面位于第一凹陷部底部;

所述第二接头包括第一凸出部,所述第二接触面位于第一凸出部顶部;所述第一凸出部与第一凹部匹配并插入第一凹陷部中。

优选的是,所述第一接头还包括第二凹陷部,所述第一凹陷部设于第二凹陷部底面;

所述第二接头还包括第二凸出部,所述第一凸出部设于第二凸出部顶面,所述第二凸出部与第二凹陷部匹配并插入第二凹陷部中。

优选的是,所述光纤连接结构还包括:

内部有空腔的保护套,所述空腔两相对端部分别有第一开口和第二开口;所述第一接头和第二接头分别通过第一开口和第二开口插入空腔中。

进一步优选的是,所述光纤连接结构还包括:

固化的密封胶,其将所述第一开口与第一接头相接触的边缘封闭,并将所述第二开口与第二接头相接触的边缘封闭。

进一步优选的是,所述光纤连接结构还包括:

第一紧固螺栓,所述第一接头和保护套上分别设有与第一紧固螺栓匹配的第一螺孔和第二螺孔,所述第一紧固螺栓穿射于第一螺孔和第二螺孔中,以将所述第一接头与保护套相对定位;

和/或,

第二紧固螺栓,所述第二接头和保护套上分别设有与第二紧固螺栓匹配的第三螺孔和第四螺孔,所述第二紧固螺栓穿射于第三螺孔和第四螺孔中,以将所述第二接头与保护套相对定位。

进一步优选的是,所述光纤连接结构还包括:

第一限位片,其连接在所述第一紧固螺栓上,且位于第一接头与保护套之间;

和/或

第二限位片,其连接在所述第二紧固螺栓上,且位于第二接头与保护套之间。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种通信设备,其包括:

上述的光通信器件,和/或,上述的光纤连接结构。

优选的是,所述通信设备为浸没冷却式通信设备。

本发明的光通信器件中,光通道是被密封结构密封的,故即使光通信器件被冷却液浸没时,冷却液也无法进入光通道,从而光在光通道中的传播不受影响,可保证信息传递的正确性。

附图说明

图1为现有一种25g有源光缆在浸没冷却下的眼图;

图2为现有另一种25g有源光缆在浸没冷却下的眼图;

图3为现有一种光通信器件的结构示意图;

图4为本发明的实施例的一种光通信器件的形成过程的结构示意图;

图5为本发明的实施例的一种光通信器件的局部剖面结构示意图;

图6为本发明的实施例的一种25g有源光缆拆解后的照片;

图7为本发明的实施例的一种100g光模块拆解后的照片;

图8为本发明的实施例的一种光模块在浸没冷却时的眼图;

图9为本发明的实施例的另一种光模块在浸没冷却时的眼图;

图10为本发明的实施例的另一种光通信器件的形成过程的结构示意图;

图11为本发明的实施例的另一种光通信器件的结构示意图;

图12为现有一种光纤连接结构在冷却液静止时的眼图;

图13为现有一种光纤连接结构在冷却液流动时的眼图;

图14为现有的光纤连接结构中第一接头的端部结构示意图;

图15为本发明的实施例的一种光纤连接结构的形成过程结构示意图;

图16为本发明的实施例的另一种光纤连接结构的形成过程的剖面结构示意图;

其中,附图标记为:1、基底;2、光纤;3、壳体;31、缝隙;41、定位柱;42、定位孔;51、固化的密封胶;52、密封罩;521、开口;59、隔离膜;6、第一接头;61、第一接触面;62、第一光纤端面;63、第一凹陷部;64、第二凹陷部;69、第一螺孔;7、第二接头;71、第二接触面;72、第二光纤端面;73、第一凸出部;74、第二凸出部;8、保护套;81、第一开口;82、第二开口;85、空腔;89、第二螺孔;9、第一紧固螺栓;91、第一限位片。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1:

如图3至图9所示,本实施例提供一种光通信器件,其包括光通道,光通道一端用于连接光纤2,且光通道具有用于供从光纤2中射出的光传播的空间。

在使用光纤2的通信设备中,当光从光纤2中射出后可能需要在空气中继续传播一段距离,而这段传播路径即为光通道。

优选的,光通信器件为有源光缆或光模块。

有源光缆(aoc,activeopticalcable)是指存在光电转换的光缆。在有源光缆端部,光从光纤2中射出进入光通道,之后射到光电转换器件上转变为电信号,从而使源光缆可直接输出电信号。

光模块也称光纤模块,其用于不同设备间的连接。光模块通常一端用于连接光纤2,另一端用于连接其它设备。其中,来自光纤2的光射入光模块的光通道,并照射到光电转换器件上转变为电信号,电信号再经线路、金手指等输入其它设备。

当然,应当理解,虽然以上用光模块和有源光缆为例进行说明,但本发明的光通信器件也可为其它具有光通道的器件。

与常规光通信器件不同,本实施例的光通信器件还包括:密封结构,其将光通道密封。

由于光通道内并无玻璃等固体介质,故对现有光通信器件而言,在浸没冷却环境下,冷却液可能进入其光通道中,而冷却液的折射率、吸收率等均与空气不同,且存在明显流动,故会严重影响光的传播,导致光通道无法正确传递信息。

而本实施例的光通信器件中,光通道是被密封结构密封(密封是指液体和气体均无法通过密封结构而进入光通道)的,故即使被冷却液浸没时,冷却液也无法进入光通道,从而光在光通道中的传播不受影响,可保证信息传递的正确性。

优选的,本实施例的光通信器件还包括:

具有缝隙31的壳体3,光通道位于壳体3内;

密封结构包括至少将壳体3的缝隙31封闭的固化的密封胶51,固化的密封胶51由密封胶固化形成。

如图3所示,出于保护、避免环境光影响等目的,通常光通道设于一个壳体3中。但由于在工作过程中光通信器件会发热,光通道中的空气也会受热膨胀,故该壳体3不能是封闭的,而只能是具有缝隙31的半封闭结构,以免空气膨胀时胀坏壳体3。而在浸没冷却环境下,冷却液即会从以上缝隙31伸入光通道中。

根据本实施例的方式,可在壳体3外点胶,用胶固化形成的固化的密封胶51(密封结构)将以上缝隙31封闭,从而防止冷却液从缝隙31渗入。由于浸没冷却的冷却能力更强,光通信器件升温较小,因此虽然光通道被封闭,但其中剩余的空气也不会膨胀太大,不会将壳体3胀坏。

更优选的,光通信器件还包括基底1;壳体3设于基底1上,固化的密封胶51将壳体3的顶面和各侧面封闭。

如图4所示,光通信器件通常包括线路板(即基底1),光通道中产生的电信号可通过其中的线路、金手指导出,因此,壳体3自然也就设于基底1上。在这种情况下,固化的密封胶51应设于壳体3的顶面和各侧面,以免封闭壳体3顶面的缝隙31,以及壳体3底部与基底1间的缝隙。

更优选的,密封结构还包括隔离膜59,其设于缝隙31与固化的密封胶51之间。

密封胶在固化会流动,为防止密封胶沿缝隙31流入壳体3内的光通道,故可如图4、图5所示,在至少部分缝隙31(如壳体3顶部的缝隙31)外先设置隔离膜59后再点胶,待密封胶固化后,隔离膜59即会被形成于缝隙31与固化的密封胶51间。其中,隔离膜59只要能起到阻挡密封胶流动的作用即可,如可采用环氧的透明薄膜。

由此,形成以上密封结构的具体过程可如图4所示,包括:(1)现将隔离膜59贴在壳体3顶部;(2)在壳体3各侧面外点胶,封闭壳体3底部与基底1间的缝隙;(3)在壳体3顶部(也就是隔离膜59上)点胶,将壳体3顶部的缝隙31彻底封闭。

由以上方式进行密封的25g有源光缆和100g光模块产品的拆解照片分别如图6、图7所示;可见,它们的光通道(壳体3)周围均被固化的密封胶51封闭。

具体的,以上过程中使用的密封胶优选应满足以下条件:

固化的密封胶51不与浸没冷却用的冷却液发生化学反应;

当温度由20℃上升至45℃时,固化的密封胶51的膨胀率小于或等于0.5%;

密封胶的粘度大于或等于50000cps(厘泊);

密封胶的可操作时间小于或等于30分钟;

密封胶为光固化密封胶,且固化温度小于或等于30℃;或者,密封胶为热固化密封胶;或者,密封胶为常温固化密封胶。

显然,在浸没冷却环境下,固化的密封胶51显然会与冷却液接触,故其不应与冷却液(如3mfc-40)反应。

而且,固化的密封胶51在通常的工作温度下不能有明显缩胀,否则会造成开裂、损坏等,故在20~45℃的范围内,建议其膨胀率(体积膨胀率)不超过0.5%,如可在0.2~0.5%。

同时,由于密封胶在固化前有流动性,且固化的密封胶51的折射率等光学性质与空气相差很大,故如果密封胶流入光通道中,同样会对光的传播产生很大影响。因此,密封胶的流动性应当很差,粘度应较高,如建议其粘度应大于或等于50000cps。

另外,密封胶都有一定的可操作时间,即密封胶开始使用(如开封或ab组分混合)一定时间(可操作时间)后会基本定形,故其应当在该可操作时间内完成涂布等操作。若密封胶的可操作时间过长,则其可能在涂布后还未定形,并发生较大程度的流动而进入光通道,因此,优选采用可操作时间较短的密封胶,如建议可操作时间应不超过30分钟。

另外,由于光通信器件对温度的耐受性有限,故根据固化类型的不同,其固化温度应满足以上要求,以免其在固化过程中对光通信器件造成损害。

具体的,经研究发现,满足以上条件的密封胶包括3mdp110型密封胶或3mdp125型密封胶等。

也就是说,建议采用3m公司生产的dp110型、dp125型等双组份环氧树脂胶作为具体可用的密封胶。其中,型号的最后的两位数字即表示密封胶的可操作时间为10分钟,如dp110型密封胶的粘度为55000cps,可操作时间为10分钟,而dp125型密封胶的粘度为52500cps,可操作时间为25分钟,均符合以上的要求。

当然,只要符合以上的各项要求,也可使用其它已知的产品作为密封胶。

具体的,将现有光模块和有源光缆产品分别按照以上方式形成密封结构,之后浸入3mfc-40冷却液中,并分别在冷却液静止和流动的状态(分别模拟刚开始冷却时和冷却进行中)下测试其眼图和误码率(以小于10e-12为合格),其中,测试采用lvpecl电平接口,25.78125gbps的数据速率,0.8v的峰-峰值电压(vpp),prbs31的数据类型,50%的交叉点判读。具体测试结果如下:

以上产品c的100g光模块在静止和流动态下的眼图分别如图8和图9所示,可见其均是合格的,而其在流动态(流速100厘米/秒)的误码率为0e-15,同样合格。而以上产品a和产品b的25g有源光缆在流动态下的误码率均为0e-13,也都合格。

由此可见,具有本实施例的密封结构的光通信模块在用于浸没冷却环境时不受冷却液的影响,仍可保持良好的数据传输能力。

实施例2:

如图10、图11所示,本实施例提供一种光通信器件,其与以上实施例1的光通信器件类似,也包括密封结构。区别在于,本实施例的光通信器件还包括基底1和光纤2,光通道位于基底1上方,光纤2连接至光通道一端;而其密封结构包括:

密封罩52,其连接在基底1上并罩住光通道,且具有供光纤2通过的开口521;

将开口521封闭的固化的密封胶51。

也就是说,本实施例的光通信器件并不是直接在壳体3上进行点胶,而是先用密封罩52将光通道罩住(如将壳体3一起罩住),并将密封罩52连接在基底1上,最后用密封胶将密封罩52中用于供光纤2通过的开口521封闭即可。

也就是说,可主要利用单独增设的密封罩52封闭光通道。由此,本实施例的光通信器件对光通道的形式没有要求,例如光通道外可没有壳体。

同时,由于密封罩52的开口521可设置的离光通道较远,故此时密封胶很难通过开口521进入光通道。由此,按照本实施例的方式,可用的密封胶材料更多,点胶工艺更容易实现。当然,如果采用符合以上实施例1中条件的密封胶,也是完全可行的。

优选的,密封罩52由金属材料构成,并通过激光焊接连接在基底1上。

也就是说,可用铜等常规的金属材料作为密封罩52,这样其成本较低、导热性较好,且可通过激光焊接工艺将密封罩52与基底1连接。

当然,如果采用环氧树脂等其它不与冷却液发生化学反应的材料制备密封罩52,也是可行的。另外,如果粘结等其它方式将密封罩52设于基底1上,也是可行的。

实施例3:

如图12至图16所示,本实施例提供一种光纤连接结构,其包括:

具有第一接触面61的第一接头6,第一接触面61上有多个暴露的第一光纤端面62;

具有第二接触面71的第二接头7,第二接触面71上有多个暴露的第二光纤端面72;第二接触面71与第一接触面61接触以使各第二光纤端面72与相应的第一光纤端面62对接。

光纤连接结构是实现用于光纤2之间的连接的结构,其通过mpo(multi-fiberpushon)连接器、mtp(multifiberterminationpush-on)连接器、lc连接器(lucentconnector)等将光纤2连接。如图14所示,光纤连接结构中,一部分光纤2的端面(第一光纤端面62)暴露在第一接头6的第一接触面61上,而另一部分光纤2的端面(第二光纤端面72)暴露在第二接头7的第二接触面71上。因此,第一接触面61与第二接触面71对合时,第一光纤端面62自然也与相应的第二光纤端面72对合,从而光可从一个光纤2传入另一光纤2中,即光在两条不同光纤2中连续传播,也就是实现光纤2的相互连接。

虽然在光纤连接结构中,不同光纤2端面间理论上并无空隙,但由于第一接触面61和第二接触面71不可能绝对密合,故在浸没冷却环境中,仍可能有冷却液沿着二者间的空隙进入各光纤2的端面之间,影响光的传播。尤其是在实际工作中,冷却液需要循环流动,故其影响就更加严重。例如,将一种lc连接器形成光纤连接结构,并将其浸没在3mfc-40冷却液中(即只将光纤连接结构浸入冷却液),并在冷却液静止和流动的情况下分别测试其眼图,其中,测试采用lvpecl电平接口,25.78125gbps的数据速率,0.8v的峰-峰值电压(vpp),prbs31的数据类型,50%的交叉点判读。测试结果如图12和图13所示,可见,图12和图13的相位存在明显偏差,这表明冷却液的存在对现有光纤连接结构仍然是有影响的,如果数据速率进一步提高,则冷却液可能产生更大的影响。

本实施例的光纤连接结构中,第一接头6包括第一凹陷部63,第一接触面61位于第一凹陷部63底部;第二接头7包括第一凸出部73,第二接触面71位于第一凸出部73顶部;第一凸出部73与第一凹部匹配并插入第一凹陷部63中。

现有的光纤连接结构中,接触面就是相应接头的平整端面。而如图15,本实施例中,两接头分别具有相互匹配(即尺寸和形状均相同)的凹陷部和凸出部,而接触面分别为凹陷部的底面和凸出部的顶面,故当凸出部插入凹陷部中时接触面会相互接触。而根据这样的结构,冷却液若要渗入到接触面,则需要流过更长的路径,由此该光纤连接结构具有更好的密封效果。

优选的,第一接头6还包括第二凹陷部64,第一凹陷部63设于第二凹陷部64底面;第二接头7还包括第二凸出部74,第一凸出部73设于第二凸出部74顶面;第二凸出部74与第二凹陷部64匹配并插入第二凹陷部64中。

也就是说,如图16所示,以上接头中的凹陷部和凸出部优选是“阶梯”形式的,这样可起到更好的密封效果。

当然,如果如图15所示,两接头中仅有第一凹陷部63和第一凸出部73,也是可行的。

其中,为保证各光纤2的端面能对准,故两个接头的相对位置也必须准确。为此,可在两个接头中的一个设置定位柱41,另一个设置定位孔42,通过将定位柱41插入定位孔42中可使两个接头相对定位。例如,可如图16所示,定位柱41设于第二凹陷部64底面,定位孔42设于第二凸出部74顶面;或者,也可如图15所示,定位柱41设于第一凸出部73顶面等。

优选的,光纤连接结构还包括:内部有空腔85的保护套8,空腔85两相对端部分别有第一开口81和第二开口82;第一接头6和第二接头7分别通过第一开口81和第二开口82插入空腔85中。

如图15、图16所示,两接头可分别插入中空的保护套8后再连接,即保护套8套在两接头的接触位置外,从而起到更好的密封效果。当然,为保证各器件的位置相对固定,故两接头和保护套8中可分别设有用于将它们定位的卡接结构等。

更优选的,光纤连接结构还包括:固化的密封胶(图中未示出),其将第一开口81与第一接头6相接触的边缘封闭,并将第二开口82与第二接头7相接触的边缘封闭。

也就是说。对于接头与保护套8的各接缝,也可点上密封胶进行更好的密封,以防冷却液从这些接缝中渗入。

更优选的,光纤连接结构还包括:第一紧固螺栓9,第一接头6和保护套8上分别设有与第一紧固螺栓9匹配的第一螺孔69和第二螺孔89,第一紧固螺栓9穿射于第一螺孔69和第二螺孔89中,以将第一接头6与保护套8相对定位。

如图16所示,可在第一接头6和保护套8上分别设置螺孔,因此,通过将第一紧固螺栓9串入螺孔中,即可将第一接头6与保护套8相对拉紧,进而使第一接头6与第二接头7的接触更加紧密,提高密封效果。

进一步优选的,光纤连接结构还包括:第一限位片91,其连接在第一紧固螺栓9上,且位于第一接头6与保护套8之间。

如图16所示,第一紧固螺栓9上可连接有第一限位片91(其可为套在第一紧固螺栓9上的螺母,也可为固定连接在第一紧固螺栓9上的突出物),其位于第一接头6与保护套8之间,以保证第一接头6与保护套8的距离不会过近而造成损坏。

当然,第二接头7与保护套8也可设有类似结构。具体的,光纤连接结构可包括:第二紧固螺栓,第二接头7和保护套8上分别设有与第二紧固螺栓匹配的第三螺孔和第四螺孔,第二紧固螺栓穿射于第三螺孔和第四螺孔中,以将第二接头7对定位。以及,更优选的,光纤连接结构可包括:第二垫限位片,其连接在第二紧固螺栓上,且位于第二接头7与保护套8之间。

显然,通过对光纤连接结构(尤其是光纤连接器)进行以上改变,可以大幅提高其对冷却液的密封性,从而使光纤连接结构可满足更高数据速率下的传输要求。

当然,应当理解,虽然该光纤连接结构优选是用于浸没冷却环境中的,但若其用于现有的风冷环境中也是可行,也可起到更好的防尘效果。

实施例4:

本实施例提供一种通信设备,其包括:

上述实施例1或2的光通信器件,和/或,上述实施例3的光纤连接结构。

也就是说,可将以上光通信器件和光纤连接结构用于实际的通信设备中,例如用于交换机(如思科n9k-c92300yc)、服务器(如foxconn的产品)等。

优选的,以上通信设备为浸没冷却式通信设备。

如前,以上光通信器件和光纤连接结构主要用于对冷却液的阻隔,故该通信设备也优选用于浸没冷却环境。当然,应当理解,如果该通信设备用于风冷环境等,也是可行的。

可以理解的是,以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式,然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言,在不脱离本发明的精神和实质的情况下,可以做出各种变型和改进,这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

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