光学连接器、光缆和电子设备的制作方法
本发明涉及光学连接器、光缆和电子设备。具体而言，本技术涉及例如能够减轻由于轴偏离引起的光功率损失的光学连接器等。
背景技术：
常规而言，已经提出了光学耦合类型的光学连接器，即所谓的光学耦合连接器(例如，参见专利文献1)。在光学耦合连接器的方法中，透镜根据光轴安装在每根光纤的尖端上，并且光学信号作为平行光在相对的透镜之间被发送。在光学耦合连接器中，光纤以非接触状态被光学耦合，这抑制了由于例如灰尘进入光纤之间的空间而对传输质量的不利影响，并且消除了频繁和仔细清洁的需要。
引文列表
专利文献
专利文献1：wo2017/056889
技术实现要素：
本发明要解决的问题
光学耦合类型的光学连接器具有的缺点是，例如，在单模光纤的芯直径极小的情况下，透镜光轴和发送侧的光纤光路的偏离(即，轴偏离)导致接收侧的光功率的显著耦合损失。
本技术的目的是令人满意地减轻由于发送侧的轴偏离引起的接收侧的光功率的耦合损失。
问题的解决方案
本技术的概念涉及
一种光学连接器，包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
在本技术中，提供了包括光路调整单元和透镜的连接器主体。在此，光路调整单元调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径。此外，透镜会聚其光路已经由光路调整单元调整过的光，并且使光入射在光接收器上。例如，入射在光路调整单元上的光可以是准直光。
如上所述，在本技术中，调整光路使得在通过光路调整单元保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径，并且透镜会聚其光路已被调整过的光，并且使光入射在光接收器上。因此，虽然光到光接收器的入射角满足na，但透镜的焦距减小。这可以减轻由于发送侧的轴偏离引起的接收侧的光功率的耦合损失。
注意的是，在本技术中，例如，光路调整单元可以在中央部分中具有通孔。在这种情况下，中央部分中的光原本在通过光路调整单元调整光路而获得的光的直径内，因此不必调整光路。光路调整单元在中央部分中具有通孔的这种构造可以防止在中心部分对光的光路进行调整，并且减少由于光路的调整所引起的排斥和损失的光量。
此外，在本技术中，例如，光路调整单元可以包括光路改变单元。包括如上所述的光路改变单元的光路调整单元可以高效地调整光路，并减少损失的光量。
此外，在本技术中，例如，连接器主体可以包括第一光学单元和第二光学单元，第一光学单元包括光学路径调整单元，第二光学单元包括透镜。如上所述，包括第一光学单元和第二光学单元的连接器主体可以有利于例如光路调整单元和透镜的制造。
此外，在本技术中，例如，光接收器可以是光纤，并且连接器主体可以具有供光纤插入的插入孔。这种具有用作光接收器的光纤可以插入的插入孔的连接器主体可以有利于光纤和透镜的光轴对准。
在这种情况下，例如，连接器主体可以在插入孔的底部包括用于改变光路的光路改变单元，并且由透镜会聚的光可以在被光路改变单元改变光路之后入射在光纤上。以这种方式提供的光路改变单元可以增加设计的自由度。然后，在这种情况下，可以将其中插入并固定有光纤的套管插入到插入孔中。这有利于在光轴方向上保持光纤与光路改变单元之间的一定距离。
此外，在本技术中，例如，光接收器可以是将光学信号转换成电信号的光接收元件。以这种方式将光接收器形成为光接收元件消除了在被传输的光入射在光接收元件上时对光纤的需要，这可以降低成本。
在这种情况下，例如，可以将光接收元件连接到连接器主体，并且由透镜会聚的光可以在不改变光路的情况下入射在光接收元件上。此外，例如，连接器主体可以包括改变光路的光路改变单元，光接收元件可以固定在基板上，并且由透镜会聚的光可以在被光路改变单元改变光路之后入射在光接收元件上。其中由透镜会聚的光在被光路改变单元改变光路之后入射在固定在基板上的光接收元件上的这种构造有助于安装，并且可以增加设计的自由度。
此外，在本技术中，例如，连接器主体可以包括透光材料，并且可以一体地具有光路调整单元和透镜。在这种情况下，可以增加光路调整单元和透镜相对于连接器主体的位置的精度。
此外，在本技术中，例如，连接器主体可以包括光路调整单元和透镜的多个组合。其中连接器主体包括光路调整单元和透镜的多个组合的这种构造可以促进信道数量的增加。
此外，在本技术中，例如，连接器主体可以包括凹形的光入射部分，并且光路调整单元可以定位在光入射部分的底部。如上所述定位在光入射部分的底部的光路调整单元可以防止由于不小心碰触例如另一侧的连接器而刮擦光路调整单元的表面。
此外，在本技术中，例如，连接器主体可以在前表面侧一体地包括用于与要连接的一侧的连接器进行位置对准的凸形或凹形的位置限制部分。这有利于在与另一侧的连接器连接时进行光轴对准。
此外，在本技术中，例如，还可以提供光接收器。具有光接收器的这种构造可以节省安装光接收器的麻烦。
此外，本技术的另一个概念涉及
一种光缆，其包括用作插头的光学连接器，
其中光学连接器包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
此外，本技术的另一个概念涉及
一种电子设备，其包括用作插座的光学连接器，
其中光学连接器包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
附图说明
图1概述了光学耦合连接器。
图2图示了减少由于发送侧的光轴偏离而引起的接收侧的光功率的耦合损失的方法。
图3图示了在使用准直光的光学耦合连接器中由于光轴偏离而引起的光功率的耦合损失的发生以及减小耦合损失的方法。
图4图示了通过使用两个透镜来控制入射光在光纤上的入射角的方法。
图5图示了使用两个透镜的方法中的缺点。
图6图示了在满足光纤的na的同时减小透镜与光纤之间的距离的方法。
图7图示了本技术中的接收侧光学连接器的原理构造。
图8图示了光路调整单元的功能。
图9图示了作为实施例的电子设备和光缆的构造示例。
图10是图示构成光学耦合连接器的发送侧光学连接器和接收侧光学连接器的一个示例的透视图。
图11是图示构成光学耦合连接器的发送侧光学连接器和接收侧光学连接器的一个示例的透视图。
图12是图示构成连接器主体的第一光学单元和第二光学单元被分离的状态的透视图。
图13是图示构成连接器主体的第一光学单元和第二光学单元被分离的状态的透视图。
图14是图示发送侧光学连接器的一个示例的截面图。
图15是图示接收侧光学连接器的一个示例的截面图。
图16是图示发送侧光学连接器和接收侧光学连接器被连接的状态的一个示例的截面图。
图17图示了用于模拟光的耦合效率的接收侧光学连接器的构造的一个示例。
图18是图示光的耦合效率的模拟结果的一个示例的曲线图。
图19图示了光路调整单元的变形例(不包括反射镜)。
图20图示了光路调整单元的变形例(不包括反射镜)。
图21图示了光路调整单元的变形例(包括反射镜)。
图22图示了光路调整单元的变形例(包括反射镜)。
图23是图示其它构造示例1中的接收侧光学连接器的截面图。
图24是图示其它构造示例2中的接收侧光学连接器的截面图。
图25是图示其它构造示例3中的接收侧光学连接器的截面图。
图26是图示其它构造示例4中的接收侧光学连接器的截面图。
图27图示了由于使用会聚光(在光会聚方向上弯曲的光)的光学耦合连接器中的光轴偏离引起的光功率的耦合损失的发生以及减小耦合损失的方法。
具体实施方式
下面将描述用于执行本发明的实施例(下文中称为“实施例”)。注意的是，将按照以下次序给出描述。
1.实施例
2.变形例
<1.实施例>
[当前技术的基本描述]
首先，将描述与本技术相关的技术。图1概述了光学耦合类型的光学连接器(下文中称为“光学耦合连接器”)。光学耦合连接器包括发送侧光学连接器10和接收侧光学连接器20。
发送侧光学连接器10包括具有透镜11的连接器主体12。接收侧光学连接器20包括具有透镜21的连接器主体22。如图所示，在连接发送侧光学连接器10和接收侧光学连接器20的情况下，透镜11和透镜21彼此面对，并且它们的光轴彼此匹配。
光纤15附接到发送侧的连接器主体12，使得光纤15的发射端位于透镜11的光轴上的焦点位置。此外，光纤25附接到接收侧的连接器主体22，使得光纤25的入射端位于透镜21的光轴上的焦点位置。
从发送侧的光纤15发射的光经由连接器主体12入射在透镜11上，并且已成形为准直光的光从透镜11发射。以这种方式成形为准直光的光入射在透镜21上并被会聚，然后经由连接器主体22入射在接收侧的光纤25的入射端上。因此，光(光学信号)从发送侧的光纤15发送到接收侧的光纤25。
在如图1所示的光学耦合连接器中，在单模下光纤具有约为
减小接收侧的透镜21的焦距并减小从透镜21到光会聚点(即，接收侧的光纤25的入射端)的距离可以被认为是减小由于发送侧的光轴偏离而引起的接收侧的光功率的耦合损失的方法。
将描述光从发送侧的光源p传输到接收侧的光会聚点q的情况。图2(a)图示了在接收侧从透镜21到光会聚点q的距离没有减小的状态。在这种情况下，如果光源p在发送侧的位置偏离a至p'，那么接收侧的光会聚点q的位置偏离y至q'。
图2(b)图示了其中透镜21的曲率增加以减小焦距并且在接收侧从透镜21到光会聚点q的距离减小的状态。在这种情况下，如果光源p在发送侧的位置偏离a至p'，那么接收侧的光会聚点q的位置偏离y'至q'，并且y'小于y。
下面的表达式(1)一般地表示光源p与光会聚点q之间的关系。在此，a表示光源p的位置偏离量，b表示从光源p到透镜11的距离，x表示从透镜12到光会聚点q的距离，并且y表示光会聚点q的位置偏离量。表达式(1)指示，如果a恒定，那么可以通过减小x来减小y。例如，如果x减小至x'，那么y减小至y'。
y/a＝x/b...(1)
将参考使用准直光的光学耦合连接器来考虑图2(a)和2(b)中描述的理论。如图3(a)中所示，在使用从发送侧的光纤15发射的光作为光源的情况下，光源位置的偏离使接收侧的光会聚点显著偏离(参见虚线)。这是因为要被透镜11准直的光变得混乱，使得光不平行于光轴并且被倾斜地输入到接收侧的透镜21，这使光会聚点偏离。
但是，如图3(b)中所示，在接收侧的透镜21与光纤25之间的距离短的情况下，与图3(a)的情况相比，即使光源的位置被偏离，光会聚点的偏离量也减小(参见虚线)。在这种情况下，图3(b)中的接收侧的透镜21的曲率大于图3(a)中的该曲率。图3(b)中从接收侧的透镜21入射到光纤25的入射端的光的入射角比图3(a)中的该入射角陡。
如图3(b)中所示，如果使接收侧的透镜21与光纤25之间的距离减小，那么由于发送侧的光源的位置偏离而引起的接收侧的光会聚点的位置偏离可以减少。但是，如果准直直径恒定，那么相对于光纤25的入射角增加。此时，以等于或大于光纤25的na的入射角入射的光不能被透射到光纤25中并且丢失。因此，如果接收侧的透镜21与光纤25之间的距离过分减小，那么光功率的耦合损失增加。
因此，如图4(b)中所示，可以考虑通过使用第一透镜21a和第二透镜21b这两个透镜来控制入射在光纤25上的光的入射角的方法。在这个方法中，通过使用第一透镜21a以大于等于光纤25的na的角度会聚准直光，使用第二透镜21b将入射角转换成满足光纤25的na的角度，并且使光入射在光纤25上，从而减小从第一透镜21a到光纤25的距离。注意的是，图4(a)图示了与图3(a)中的接收侧相似的接收侧。
但是，如图4(b)中所示使用两个透镜的方法具有缺点。图5(a)与图4(b)相同。图5(b)是图5(a)的放大视图。聚焦在第二透镜21b上，由于第二透镜21b被安装成用于使入射光的出射角比入射光的入射角窄，因此出射侧的距离x大于入射侧的距离b。
因此，如以上表达式(1)中所示，光会聚点的位置变化量y大于光源侧的位置变化量a。因此，即使可以减小从第一透镜21a到光纤25的距离，光会聚点的位置变化量也保持大，并且使用两个透镜的效果小。
如图6(a)和图6(b)中所示，减小从发送侧光学连接器入射的准直光的直径的方法可以被认为是在满足光纤的na的同时减小透镜与光纤之间的距离的方法。在这种情况下，在准直光中混入诸如尘埃和尘土之类的灰尘的情况下，准直光的小直径增加了灰尘的影响，这使得保持通信质量更加困难。准直光的较大直径使得即使混有灰尘也更容易保持通信功率。因此，在光学通信中，期望准直光具有一定程度的直径尺寸。但是，在那种情况下，增加透镜21与光纤25之间的距离以满足na，这使得减小由于光轴偏离引起的光会聚点的偏离量更加困难。
图7图示了本技术中的接收侧光学连接器300r的原理构造。在接收侧光学连接器300r中，光路调整单元26放置在透镜21的前表面侧。光路调整单元26调整光路，使得在保持入射角的同时减小入射光的直径。在这种情况下，入射光的外周侧上的光通过光路调整单元26被平移到内周侧，这导致直径减小。
图8图示了放大的光路调整单元26。在这种情况下，第一表面26a和第二表面26b以放射状并交替地以阶梯状放置在入射表面上。第一表面26a平行于发射表面26c。因此，入射在第一表面26a上的光通过图示的路径向内周侧平移并发射。
如图7中所示，输入的准直光的直径为a，但是光路调整单元26调整光路以使入射在透镜21上的准直光的直径为b(＜a)。透射通过透镜21之后的光对光纤25的入射角可以变窄。因此，通过在满足na的同时增加透镜21的曲率，可以减小透镜21与光纤25之间的距离。减小了由于发送侧的光轴偏离而引起的接收侧的光会聚点的偏离，从而令人满意地减轻了光功率的耦合损失。
在这种情况下，直径在准直光的阶段变窄。因此，如图4(b)中所示，无需使用两个透镜就可以减小透镜与光纤之间的距离，并且可以保持输入到连接器的准直光的直径大，这导致具有防尘的构造。
[电子设备和光缆的构造示例]
图9图示了作为实施例的电子设备100以及光缆200a和200b的配置示例。电子设备100包括光学通信单元101。光学通信单元101包括光发射单元102、光传输线103、用作插座的发送侧光学连接器300t、用作插座的接收侧光学连接器300r、光传输线104和光接收单元105。光传输线103和104中的每一个都可以由光纤来实现。
光发射单元102包括诸如垂直腔表面发射激光器(vcsel)之类的激光元件或诸如发光二极管(led)之类的发光元件。光发射单元102将在电子设备100的发送电路(未示出)中生成的电信号(发送信号)转换成光学信号。光发射单元102发射的光学信号经由光传输线103被发送到发送侧光学连接器300t。在此，光发射单元102、光传输线103和发送侧光学连接器300t构成光发送器。
接收侧光学连接器300r接收到的光学信号经由光传输线104被发送到光接收单元105。光接收单元105包括诸如光电二极管之类的光接收元件。光接收单元105将从接收侧光学连接器300r发送的光学信号转换成电信号(接收信号)，并将转换后的信号供应给电子设备100的接收电路(未示出)。在此，接收侧光学连接器300r、光传输线104和光接收单元105构成光接收器。
光缆200a包括用作插头的接收侧光学连接器300r和缆线主体201a。光缆200a将光学信号从电子设备100发送到另一个电子设备。缆线主体201a可以由光纤来实现。
光缆200a的一端通过接收侧光学连接器300r连接到电子设备100的发送侧光学连接器300t，并且光缆200a的另一端连接到另一个电子设备(未示出)。在这种情况下，彼此连接的发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r构成光学耦合连接器。
光缆200b包括用作插头的发送侧光学连接器300t和缆线主体201b。光缆200b将光学信号从另一个电子设备发送到电子设备100。缆主体201b可以由光纤来实现。
光缆200b的一端通过发送侧光学连接器300t连接到电子设备100的接收侧光学连接器300r，并且光缆200b的另一端连接到另一个电子设备(未示出)。在这种情况下，彼此连接的发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r构成光学耦合连接器。
注意的是，电子设备100可以是例如移动电子设备，诸如移动电话、智能电话、phs、pda、平板pc、膝上型计算机、相机、ic记录器、便携式媒体播放器、电子笔记本、电子词典、计算器和便携式游戏机，或其它电子设备，诸如台式计算机、显示设备、电视接收器、无线电接收器、视频记录器、打印机、汽车导航系统、游戏机、路由器、集线器和光学网络单元(onu)等。可替代地，电子设备100可以构成诸如如后所述的冰箱、洗衣机、时钟、对讲机、空调、加湿器、空气净化器、照明设备和烹饪设备以及车辆之类的电子产品的一部分或全部。
[光学连接器的构造示例]
图10是图示构成光学耦合连接器的发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r的一个示例的透视图。图11也是图示发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r的一个示例的透视图，但是从与图10相反的方向观察。这些示例图示了通过多个信道的光学信号的并行传输。注意的是，虽然此处图示了通过多个信道的光学信号的并行传输，但是可以执行通过一个信道的光学信号的发送。省略其详细描述。
发送侧光学连接器300t包括具有基本上长方体外观的连接器主体311。与各个信道对应的多根光纤330以水平对准状态连接到连接器主体311的后表面侧。在这种情况下，每根光纤330以其顶端侧插入到光纤插入孔320中的方式固定。在此，光纤330构成发光器。此外，在连接器主体311的上表面侧上形成具有矩形开口的粘合剂注入孔314。通过粘合剂注入孔314插入用于将光纤330固定到连接器主体311的粘合剂。
此外，在连接器主体311的前表面侧上形成具有矩形的开口的凹形的发光部分(光传输空间)315。在发光部分315的底部以水平对准状态形成与各个信道对应的多个透镜(凸透镜)316。这种构造防止透镜316的表面由于不小心碰触例如另一侧的连接器而被刮擦。
此外，在连接器主体311的前表面侧一体地形成用于与接收侧光学连接器300r执行定位的凸形或凹形(在所示示例中为凸形)位置限制部分317。这种构造有助于在与接收侧光学连接器300r连接时的光轴对准。注意的是，位置限制部分317不限于与连接器主体311一体地形成。位置限制部分317可以用销或通过另一种方法形成。
接收侧光学连接器300r包括具有基本上长方体外观的连接器主体351。连接器主体351通过连接第一光学单元352和第二光学单元353来构造。如上所述，由第一光学单元352和第二光学单元353构造的连接器主体351可以例如有助于连接器主体351的透镜(图10和11中未示出)的制造。
在第一光学单元352的前表面侧上形成具有矩形开口的凹形的光入射部分(光传输空间)354。在光入射部分354的底部以水平布置状态形成与各个信道对应的多个光路调整部分355。这种构造防止光路调整单元355的表面由于不小心碰触例如另一侧的连接器而被刮擦。
此外，在第一光学单元352的前表面侧一体地形成用于与发送侧光学连接器300t执行定位的凸形的或凹形的(在所示示例中为凹形)位置限制部分356。这种构造有利于在与发送侧光学连接器300t连接时的光轴对准。注意的是，位置限制部分356不限于与第一光学单元352一体地形成。位置限制部分356可以用销或通过另一种方法形成。
与各个信道对应的多根光纤370以水平对准状态连接到第二光学单元353的后表面侧。在这种情况下，每根光纤370以其顶端侧插入到光纤插入孔357中的方式固定。在此，光纤370构成光接收器。此外，在第二光学单元353的上表面侧上形成具有矩形开口的粘合剂注入孔358。通过粘合剂注入孔358插入用于将光纤370固定到第二光学单元353的粘合剂。
图12和图13是图示构成连接器主体351的第一光学单元352和第二光学单元353被分离的状态的透视图。图7和图8是从相反的方向观看的。在第二光学单元353的前表面侧上形成具有矩形开口的凹形的空间359。在空间359的底部以水平对准状态形成与各个信道对应的多个透镜360。此外，在第一光学单元352的后表面侧上形成圆形的开口361。从开口361发射已经透射通过每个信道的光路调整单元355的光。
图14是图示发送侧光学连接器300t的一个示例的截面图。在图示的示例中，省略了位置限制部分317(参见图10和图11)的描述。将参考图14进一步描述发送侧光学连接器300t。
发送侧光学连接器300t包括连接器主体311。连接器主体311包括例如诸如合成树脂或玻璃之类的透光材料或透射特定波长的诸如硅之类的材料，并且被构造为具有透镜的套圈。
凹形的发光部分(光传输空间)315在连接器主体311的前表面侧上形成。然后，与各个信道对应的多个透镜(凸透镜)316以水平对准状态一体地在连接器主体311上形成，从而定位在发光部分315的底部。这种构造可以增加透镜316相对于连接器主体311的位置的精度。
此外，根据信道的透镜316以水平对准状态在连接器主体311中提供从后表面侧向前方延伸的多个光纤插入孔320。光纤330具有在光路的中心部分的芯331和覆盖芯331的外围的包层332的双重结构。
每个信道的光纤插入孔320被成形为使得要插入到光纤插入孔320中的光纤330的芯331与对应的透镜316的光轴彼此匹配。此外，每个信道的光纤插入孔320被成形为使得光纤插入孔320的底部位置(即，在插入光纤330的情况下光纤330的尖端(入射端)的邻接位置)与透镜316的焦点位置匹配。
此外，在连接器主体311中形成从上表面侧向下延伸的粘合剂注入孔314，该粘合剂注入孔314在水平对准状态下与多个光纤插入孔320的底部的附近连通。在将光纤330插入到光纤插入孔320中之后，通过粘合剂注入孔314将粘合剂321注入到光纤330周围，从而将光纤330固定到连接器主体311。
在发送侧光学连接器300t中，透镜316具有将入射光成形为准直光的功能。这使得从光纤330的发射端发射的具有预定na的光入射到透镜316上、成形为准直光，然后被发射。
图15是图示接收侧光学连接器300r的一个示例的截面图。在图示的示例中，省略了位置限制部分356(参见图11)的描述。将参考图15进一步描述接收侧光学连接器300r。
接收侧光学连接器300r包括通过连接第一光学单元352和第二光学单元353而构造的连接器主体351。第一光学单元352包括例如诸如合成树脂或玻璃之类的透光材料或透射特定波长的诸如硅之类的材料。
凹形的光入射部分(光传输空间)354在第一光学单元352的前表面侧上形成。然后，与各个信道对应的多个光路调整单元355以水平对准状态在第一光学单元352上一体地形成，从而定位在光入射部分354的底部。这种构造可以在多个信道中同时全部地调整光路调整单元355相对于第一光学单元352的位置。此外，在第一光学单元352的后表面侧上形成圆形的开口361。从开口361发射已经透射通过每个信道的光路调整单元355的光。
光路调整单元355与上述图7中的光路调整单元26对应。光路调整单元355调整光路，使得在保持入射角的同时减小入射光(准直光)的直径。在这种情况下，入射光的外围侧上的光被光路调整单元355向内周侧平移，这导致直径减小。
在此，图示的光路调整单元355具有在中心部分具有通孔363的构造。在这种情况下，中心部分中的光原本在由光路调整单元355调整光路而获得的光的直径之内，因此不必调整光路。其中光路调整部分355在中心部分中具有通孔363的这种构造可以防止在中心部分对光的光路进行调整，并且减少由于光路的调整所引起的排斥和损失的光量。
第二光学单元353包括例如诸如合成树脂或玻璃之类的透光材料或透射特定波长的诸如硅之类的材料，并且被构造为具有透镜的套圈。具有透镜的套圈的这种构造可以有助于光纤370和透镜360的光轴对准。此外，第二光学单元353作为具有透镜的套圈的这种构造即使在多信道的情况下也可以仅通过将光纤370插入到套圈中有助于多信道通信。
第二光学单元353连接到第一光学单元352以构成连接器主体351。由于对准的热膨胀系数抑制了由于热改变时两个光学单元处的变形引起的光路偏离，因此第二光学单元353的材料优选地与第一光学单元352的材料相同，但是可以使用另一种材料。
在第二光学单元353的前表面侧上形成具有矩形开口的凹形的空间359。在空间359的底部以水平对准状态一体地形成与各个信道对应的多个透镜360。这种构造可以在多个信道中同时增加透镜360相对于安装在第二光学单元353中的光纤370的芯371的位置的精度。
此外，根据信道的透镜360以水平对准状态在第二光学单元353中提供从后表面侧向前方延伸的多个光纤插入孔357。光纤370具有在光路的中心部分的芯371和覆盖芯371的外围的包层372的双重结构。
每个信道的光纤插入孔357被成形为使得要插入到光纤插入孔357中的光纤370的芯371与对应透镜360的光轴彼此匹配。此外，每个信道的光纤插入孔357被成形为使得光纤插入孔357的底部位置(即，在插入光纤370的情况下光纤370的尖端(入射端)的邻接位置)与透镜360的焦点位置匹配。
此外，在第二光学单元353中形成从上表面侧向下延伸的粘合剂注入孔358，以便在水平对准状态下与多个光纤插入孔357的底部位置的附近连通。在将光纤370插入到光纤插入孔357中之后，通过粘合剂注入孔358将粘合剂362注入到光纤370周围，从而将光纤370固定到第二光学单元353。
在此，如果在光纤370的尖端与光纤插入孔357的底部位置之间存在空气层，那么从透镜360发射的光容易在该底部位置处反射，从而使信号质量恶化。因此，期望粘合剂362是透光剂，并且被注入在光纤370的尖端与光纤插入孔357的底部位置之间。这种构造可以减少反射。
如上所述，第一光学单元352和第二光学单元353被连接以构成连接器主体351。例如，如在凸台的情况下那样在一侧上新提供凹形的部分而在另一侧上提供凸形部分的方法或者通过使透镜的光轴位置与例如图像处理系统匹配来进行粘合和固定的方法可以被用作连接方法。
在接收侧光学连接器300r中，光路调整单元355具有调整光路的功能，使得在保持入射角的同时减小入射光的直径。透镜360具有会聚其光路已经被光路调整单元355调整过的光的功能。因此，入射的准直光被输入到光路调整单元355，并且在保持入射角的同时调整光路以使得直径减小。然后，其光路已被调整的光入射在透镜360上并被会聚。所会聚的光以预定的na入射在作为光接收器的光纤370的入射端上。
图16是构成光学耦合连接器的发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r的截面图。在示出的示例中，发送侧光学连接器300t和接收侧光学连接器300r彼此连接。
在发送侧光学连接器300t中，通过光纤330发送的光以预定的na从光纤330的出射端被发射。所发射的光入射在透镜316上，以被成形为准直光。准直光朝着接收侧光学连接器300r被发射。
此外，在接收侧光学连接器300r中，从发送侧光学连接器300t发射的光(准直光)入射在光路调整单元355上，并且调整光路以使得直径减小而保持入射角。其光路被调整的光入射在透镜360上并被会聚。然后，所会聚的光入射在光纤370的入射端上并通过光纤370被发送。
在如上所述构造的光学耦合连接器中，接收侧光学连接器300r用光路调整单元355调整光路，使得在保持入射角的同时减小入射光的直径、会聚其光路已用透镜360调整的光，并且使光入射在作为光接收器的光纤370上。因此，虽然光到光纤370的入射角满足na，但透镜360的焦距减小。这可以减轻由于发送侧的轴偏离引起的接收侧的光功率的耦合损失。在此，减小透镜360的焦距可以减小从透镜360到光会聚点的距离。抑制了由于发送侧的轴偏离引起的接收侧的光会聚点的偏离。
将描述本技术的效果的模拟结果。在此，使用具有na为0.15的光纤的光学系统。光纤的模场直径(mfd)为8μm。图17(a)图示了准直直径大至180μm并且透镜的焦距长至0.9mm的情况的示例。图17(b)图示了准直直径小至90μm并且透镜的焦距短至0.48mm的情况的示例。
图18的曲线图图示了输入到接收侧的光纤的光的耦合效率的模拟结果。横轴表示轴偏离量，即，在光源相对于光轴垂直偏离的情况下的偏离量。纵轴表示接收侧的光的耦合效率。实线(a)图示了图17(a)的示例中的轴偏离量与耦合效率之间的关系。实线(b)图示了图17(b)的示例中的轴偏离量与耦合效率之间的关系。
例如，由于光纤的mfd为8μm，因此在图17(a)的示例中，轴偏离5μm造成近似75％的实线(a)功率损失。但是，在图17(b)的示例中，功率损失近似为实线(b)的10％，并且功率损失显著降低。
注意的是，说明书中描述的效果仅仅是示例性而不是限制性的，并且可以表现出附加的效果。
图19(a)至19(e)、图20(a)至20(e)、图21(a)至21(e)以及图22(a)至22(e)图示了光路调整单元355的变形例。在这些变形例中，光路调整单元355可以调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径。注意的是，在图21(a)至21(e)和图22(a)至22(e)的变形例中，光路调整单元355包括反射镜365。包括反射镜365的光路调整单元355可以高效地调整光路，并且减少要损失的光量。
[接收侧光学连接器的其它构造示例]
除了上述接收侧光学连接器300r(参见图15)之外，其它各种构造也可以被认为是接收侧光学连接器的构造。
“其它构造示例1”
图23是图示其它构造示例1中的接收侧光学连接器300r-1的截面图。在图23中，相同的附图标记附于与图15中的附图标记对应的部分，并且将适当地省略其详细描述。在接收侧光学连接器300r-1中，固定到第二光学单元353的光接收器不是光纤370，而是诸如光电二极管(pd)之类的光接收元件380。
在这种情况下，多个光接收元件380根据每个信道的透镜360以水平对准状态固定到第二光学单元353的后表面侧。然后，在这种情况下，固定每个信道的光接收元件380，使得光接收元件380的入射部分与对应透镜360的光轴匹配。此外，在这种情况下，例如，第二光学单元353在光轴方向上的厚度被设置为使得每个信道的光接收元件380的入射部分与对应透镜360的焦点位置匹配。
在接收侧光学连接器300r-1中，入射的准直光被输入到光路调整单元355，并且在保持入射角的同时调整光路以使得直径减小。然后，其光路已被调整的光入射在透镜360上并被会聚。所会聚的光入射在作为光接收器的光接收元件380的入射部分(光接收单元)上。
其中光接收元件380被固定到第二光学单元353的这种构造消除了当所发送的光入射在光接收元件380上时对光纤的需要，这可以降低成本。
“其它构造示例2”
图24是图示其它构造示例2中的接收侧光学连接器300r-2的截面图。在图24中，相同的附图标记附于与图15和23中的附图标记对应的部分，并且将适当地省略其详细描述。在发送侧光学连接器300r-2中，将其上安装有光接收元件380的基板381固定到连接器主体351的下表面侧。在这种情况下，多个光接收元件380根据每个信道的透镜360以水平对准状态安装在基板381上。
在第二光学单元353中形成用于放置从下表面侧向上延伸的光接收元件的孔366。然后，将用于放置光接收元件的孔366的底部制成倾斜表面，以便将由每个信道的透镜360会聚的光的光路方向改变为对应光接收元件380的方向。反射镜382放置在倾斜表面上。注意的是，单独产生的反射镜382不仅可以固定在倾斜表面上，而且还可以通过例如气相沉积形成在倾斜表面上。
在此，调整基板381的位置并且固定基板381，使得每个信道的光接收元件380的入射部分与对应的透镜360的光轴匹配。此外，在这种情况下，例如，透镜360的形成位置和用于放置光接收元件的孔366的形成位置/长度被设置为使得每个信道的光接收元件380的入射部分与对应透镜360的焦点位置匹配。
在接收侧光学连接器300r-2中，入射的准直光被输入到光路调整单元355，并且在保持入射角的同时调整光路以使得直径减小。然后，其光路已被调整的光入射在透镜360上并被会聚。在通过反射镜382改变光路之后，所会聚的光入射在光接收元件380的入射部分(光接收单元)上。
以这种方式将其上安装有光接收元件380的基板381固定到连接器主体351消除了在从光接收元件380发送光学信号时对光纤的需要，这可以降低成本。此外，其中在被反射镜382改变光路之后由透镜360会聚的光入射在光接收元件380上的构造有利于安装，并且可以增加设计的自由度。
“其它构造示例3”
图25是图示其它构造示例3中的接收侧光学连接器300r-3的截面图。在图25中，相同的附图标记附于与图15和图24中的附图标记对应的部分，并且将适当地省略其详细描述。在发送侧光学连接器300r-3中，在第二光学单元353中形成根据信道的透镜360以水平对准状态从下表面侧向上延伸的多个光纤插入孔367。
每个光纤插入孔367的底部被制成倾斜表面，以便将每个信道的透镜360所会聚的光的方向改变为对应光纤370的方向。反射镜382放置在倾斜表面上。此外，每个光纤插入孔367被成形为使得要插入到光纤插入孔367中的光纤370的芯371与对应的透镜360的光轴彼此匹配。
每个对应信道的光纤370插入每个光纤插入孔367中。光纤370例如通过在光纤370的周围注入粘合剂(未示出)而被固定。在这种情况下，将光纤370的插入位置设置为使得光纤370的尖端(入射端)与对应透镜360的焦点位置匹配，从而使得光纤370的尖端(入射端)被定位成距反射镜382一定距离。
在接收侧光学连接器300r-3中，入射的准直光被输入到光路调整单元355，并且在保持入射角的同时调整光路以使得直径减小。然后，其光路已被调整的光入射在透镜360上并被会聚。在通过反射镜382改变光路之后，所会聚的光以预定的na入射在光纤370的入射端上。
在该构造示例的情况下，第二光学单元353作为具有透镜的套圈的构造可以有利于光纤370和透镜360的光轴对准。此外，在该构造示例的情况下，其中通过反射镜382改变朝着光纤370的光的光路的构造促进安装，并且可以增加设计的自由度。
“其它构造示例4”
图26是图示其它构造示例4中的接收侧光学连接器300r-4的截面图。在图26中，相同的附图标记附于与图15和25中的附图标记对应的部分，并且将适当地省略其详细描述。在接收侧光学连接器300r-4中，在第二光学单元353中形成的光纤插入孔367的直径增加。然后，将已经通过抵接而预先固定有光纤370的套圈368插入到光纤插入孔367中，并且通过例如粘合剂(未示出)进行固定。这样的构造使得容易将光纤370的尖端位置保持距反射镜382一定距离。
<2.变形例>
注意的是，虽然在上述实施例中已经描述了使用单模光纤的示例，但是本技术可以类似地应用于使用多模光纤的情况，并且不限于特定的na。此外，上述实施例中的反射镜可以由另一种光路改变单元实现。例如，可以考虑利用使用折射率的全反射的光路改变单元。
此外，虽然在上述实施例中已经描述了其中接收侧光学连接器300r的连接器主体351包括具有光路调整单元355的第一光学单元352和具有透镜360的第二光学单元353的示例，但是连接器主体351可以包括一个光学单元，该光学单元包括光路调整单元355和透镜360。例如，可以将3d打印机或这种技术应用于制造。
此外，在上述实施例中描述了其中发送侧的透镜316对准直光进行成形的示例，但这并不是限制性的。图27图示了不使用准直光而是使用会聚光(在光会聚方向弯曲的光)的光学耦合连接器。在图27中，相同的符号附于与图3对应的部分。
如图27(a)中所示，在使用从发送侧的光纤15发射的光作为光源的情况下，光源位置的偏离使接收侧的光会聚点显著偏离(参见虚线)。这是因为透镜11中的会聚光被扰乱并且倾斜地输入到接收侧的透镜21，这使光会聚点偏离。
但是，如图27(b)中所示，在透镜21与接收侧的光纤25之间的距离短的情况下，与图27(a)的情况相比，即使光源的位置偏离(参见虚线)，光会聚点的偏离量减小。因此，即使在发送侧的透镜11对准直光进行成形的情况下，也可以通过减小接收侧的透镜21与光会聚点之间的距离来减少由于发送侧的光轴偏离而引起的接收侧的光功率的耦合损失。
虽然上面已经参考附图详细描述了本公开的优选实施例，但是本公开的技术范围不限于这种示例。显然，本公开领域的普通技术人员可以在权利要求书中提出的技术构思的范围内进行各种变更或修改。这些变更或修改被理解为自然落入本公开的技术范围内。
此外，本文描述的效果仅仅是说明性或示例性的，而不是限制性的。即，根据本公开的技术可以具有对本领域技术人员而言从说明书的描述显而易见的其它效果，或者与上述效果一起或代替上述效果。
注意的是，本技术还可以具有如下配置。
(1)一种光学连接器，包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
(2)根据(1)所述的光学连接器，
其中光路调整单元在中心部分中具有通孔。
(3)根据(1)或(2)所述的光学连接器，
其中光路调整单元包括光路改变单元。
(4)根据(1)至(3)中的任一项所述的光学连接器，
其中连接器主体包括具有光路调整单元的第一光学单元和具有透镜的第二光学单元。
(5)根据(1)至(4)中的任一项所述的光学连接器，
其中光接收器是光纤，以及
连接器主体具有将光纤插入其中的插入孔。
(6)根据(5)所述的光学连接器，
其中连接器主体在插入孔的底部包括用于改变光路的光路改变单元，并且由透镜会聚的光在光路被光路改变单元改变之后，入射在光纤上。
(7)根据(6)所述的光学连接器，
其中将插入并固定有光纤的套圈插入到插入孔中。
(8)根据(1)至(4)中的任一项所述的光学连接器，
其中光接收器是将光学信号转换成电信号的光接收元件。
(9)根据(8)所述的光学连接器，
其中光接收元件连接到连接器主体，以及
由透镜会聚的光在不改变光路的情况下入射在光接收元件上。
(10)根据(8)所述的光学连接器，
其中连接器主体包括用于改变光路的光路改变单元，
光接收元件固定在基板上，
由透镜会聚的光在被光路改变单元改变光路之后，入射在光接收元件上。
(11)根据(1)至(10)中的任一项所述的光学连接器，
其中入射在光路调整单元上的光是准直光。
(12)根据(1)至(11)中的任一项所述的光学连接器，
其中连接器主体
包括透光材料，以及
一体地包括光路调整单元和透镜。
(13)根据(1)至(12)中的任一项所述的光学连接器，
其中连接器主体包括光路调整单元和透镜的多个组合。
(14)根据(1)至(13)中的任一项所述的光学连接器，
其中连接器主体包括凹形的光入射部分，以及
光路调整单元定位在光入射部分的底部。
(15)根据(1)至(14)中的任一项所述的光学连接器，
其中连接器主体在前表面侧一体地包括用于与要连接的一侧的连接器进行位置对准的凸形或凹形的位置限制部分。
(16)根据(1)至(15)中的任一项所述的光学连接器，还包括
光接收器。
(17)一种光缆，其包括用作插头的光学连接器，
其中光学连接器包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
(18)一种电子设备，其包括用作插座的光学连接器，
其中光学连接器包括
连接器主体，包括：光路调整单元，其调整光路，使得在保持入射光的入射角的同时减小入射光的直径；以及透镜，其会聚已被光路调整单元调整过光路的光，并使光入射在光接收器上。
附图标记列表
100电子设备
101光学通信单元
102光发射单元
103，104光传输线
105光接收单元
200a，200b光缆
201a，201b缆线主体
300t发送侧光学连接器
300r，300r-1至300r-4接收侧光学连接器
311连接器主体
314粘合剂注入孔
315发光部分
316透镜
317位置限制部分
320光纤插入孔
321粘合剂
330光纤
331芯
332包层
351连接器主体
352第一光学单元
353第二光学单元
354光入射部分
355光路调整单元
356位置限制部分
357光纤插入孔
358粘合剂插入孔
359空间
360透镜
361开口
362粘合剂
363通孔
365反射镜
366用于放置光接收元件的孔
367光纤插入孔
368套圈
370光纤
371芯
372包层
380光接收元件
381基板
382反射镜
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