一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路的制作方法

本发明涉及一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路。

背景技术：

1、用于相互连接光纤的结构，一般通过使用包括插芯的2个嵌合的插芯组件，以便于处理，准确定位光纤。

2、专利文献1(wo2019/244388号公报)提出了一种使用grin透镜的光连接器，以提高光耦合效率，并且减少异物、未对齐等对il(传输损耗)的影响。

3、专利文献1的光连接部件包括第一端部和，位于第一端部相反侧的第二端部。第一端部包括，与配合连接器抵接的第一抵接表面、第一凹部和第一底面。第二端部包括，与mt插芯抵接的第二抵接表面、第二凹部和第二底面。第一底面和第二底面与mt插芯的光纤固定孔相对。该光连接部件还包括能够插通导销的导入孔，构成光连接部件的树脂，对于波长为1210nm以上且1650nm以下的光具有80％以上且100％以下的透射率。一实施例的光连接器包括，所述光连接部件和、多个光纤和、mt插芯。多个光纤的每个前端上熔接有grin透镜(第0021段)。

4、专利文献2(日本特开2020-122816号公报)公开了一种插芯和光连接器，在抑制光连接损耗增加的同时，易于安装光纤前端熔接有grin透镜的带有透镜的光纤。

5、专利文献2所述的插芯以及光连接器包括，主体部，其固定前端熔接有grin透镜的多个带有透镜的光纤，主体部包括：下侧部件，x方向延伸并沿y方向排列的多个凹槽；上侧部件，与多个凹槽相对，与下侧部件分离；凹槽包括：第一区域，其支撑光纤；第二区域，位于第一区域和前端面之间，支撑grin透镜；下侧部件还包括设置在第一区域和第二区域之间的第一凹部，第一凹部，用于容纳光纤和grin透镜的熔接部分。

6、专利文献3(日本特开2017-161831号公报)公开了一种能够提高光连接器的装卸耐用性，并抑制定位精度降低的光连接器用间隔件、光连接器以及光连接构造。

7、专利文献3所述的光连接器用间隔件包括板状的主体部，其包括：一端面，其与插芯端面相对；另一端面，其位于一端面的相反侧；外周面，连接一端面与另一端面；主体部包括：开口部，与光纤固定孔相对，光从主体部的一端通过到另一端；一对凹部，其形成在一端面以及另一端面的至少一侧上；导销插通孔，其形成在一对凹部内，一对导销从一端面贯穿至另一端面；导销插通孔设置成凹部内偏向开口侧。插芯端面设有透镜阵列。透镜阵列包括多个准直透镜，这些准直透镜对插芯的每根光纤发出的光进行准直，准直透镜例如是grin透镜(第0023段)。

8、专利文献4(日本专利特开2016-95431号公报)中公开了一种改进了可靠性的光学连接器耦合系统。

9、专利文献4所述的光连接器耦合系统包括：第一光纤、第一光连接器、第二光纤、第二光连接器、间隔件和适配器。第一光连接器包括：具有第一光接口部的第一插芯和第一壳体。第二光连接器包括：具有第二光接口部的第二插芯和第二壳体。间隔件部设置在第一光插芯上。在第一插芯和第二插芯相对于彼此定位的情况下，第一光纤通过第一光接口部以及第二光接口部光学耦合到第二光纤。第一光接口部分具有沿x轴方向平行排列的多个grin(梯度折射率，gradient-index)透镜(第0042段)。

10、现有技术文献

11、专利文献

12、专利文献1wo2019/244388号公报

13、专利文献2日本专利特开2020-122816号公报

14、专利文献3日本专利特开2017-161831号公报

15、专利文献4日本专利特开2016-95431号公报

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、在光连接器的连接构造中，光纤固定在插芯上，每根光纤的端面被定位于与插芯的终端面基本齐平的位置，或者光纤端面从插芯的终端面稍微突出的位置。光纤的端面通常被抛光至预定的光洁度。

3、两个插芯组件通过导销互相定位并连接，连接的光连接器之间由夹紧弹簧等固定。因此，当两个插芯组件嵌合时，一个插芯组件的光纤以预定的压力接触另一插芯组件的光纤。

4、一对光纤的端面彼此物理接触，以在该一对光纤之间产生光传输。在这样的光连接器连接构造中，光纤之间的光传输效率由于各种因素而降低。例如，光纤端面的不规则、划痕、一对光纤之间未对齐、待连接光纤之间存在灰尘、碎屑等异物。

5、例如，当光连接器之间反复连接和断开时，附着在导销的表面上的灰尘等异物可能会进入导销插通孔，从而有时无法顺利地插通和拔出导销。在这种情况下，导销插通孔的损坏可能会降低光连接器的定位精度并增加耦合损耗。

6、与灰尘或碎屑等异物的大小相比，光纤之间通过的光路很小，因此这些异物容易干扰光传输。

7、在这种情况下，在扩大光束宽度的光束连接器中，通过扩大光束，使相对于灰尘等异物，光束之间的相对尺寸增大，从而减少由于异物、未对齐等的影响。

8、因此，也有人提出使用球面透镜来产生扩束，以减少异物造成的连接损耗，然而，将球面透镜与光纤对齐的结构非常复杂。

9、专利文献1所述的光连接部件中，多个光纤的每个前端上熔接有grin透镜。在这种情况下，不需要使用球面透镜，但由于光纤和grin透镜之间的融合过程，生产率会降低。此外，由于熔合加工难以达到高精度，因此连接损耗可能会增加。此外，光纤和grin透镜之间的熔接部分的外径变得大于光纤和grin透镜的外径。

10、因此，如果熔接部分的外径比插芯的光纤插入孔大，则难以将熔接部分插入到插入孔中。另一方面，如果使插入孔的内径大于熔接部分，则插入孔与grin透镜之间的间隙变大，使得grin透镜容易发生错位，导致光连接损耗增加。因此，容纳光纤和grin透镜的插芯需要特殊结构。

11、专利文献2所述的插芯也具有与专利文献1相同的缺点，即在光纤的端面上熔接有grin透镜，在插芯上形成凹部，用于容纳该熔接部分。

12、专利文献3所述的光连接器中，准直透镜被固定在设置于透镜固定部件的贯穿孔内。因此，难以加工透镜固定部件，并且难以确保将透镜固定在透镜固定部件的非常小的孔中的工作和精度。

13、另外，在专利文献3中，准直透镜和插芯只是简单地连接在一起。然而，光纤端面暴露在插芯内，当光信号通过该光纤到准直透镜时，存在光纤与粘合剂、以及粘合剂与准直透镜之间的每个界面上发生光反射或损耗的问题。

14、专利文献4所述的光连接器耦合系统中，与专利文献3同样地，设置于第一光接口部的grin透镜被布置为，在板状的第一接口部上形成的通孔中设置grin透镜。因此，第一光接口部的加工以及透镜固定部件上插入设置透镜的工作与精度难以达成。

15、此外，专利文献4所述的光学连接器耦合系统中，由于使用闩锁将透镜阵列与间隔件固定在一起，因此会发生导销和导销孔有间隙、使用带有闩锁的间隔件嵌合时各部件发生的错位等现象，因此存在光学特性各不相同的问题。

16、如果成型时固定孔产生弯曲，则固定在固定孔中的带有透镜的光纤的姿势可能容易发生倾斜。如果带透镜的光纤的姿态在前端面附近倾斜时，则带透镜的光纤在前端面附近的角度发生偏移，从而可能使光连接器之间的光连接损耗增加。

17、进一步的，上述各专利文献所述的光连接器，高密度安装光纤时，由于需要较大弹簧力(16通道需要20n以上)，产生了难以同时实现高密度化和小型化的问题，因此需要能够以较小的压紧力进行光连接的光连接器。

18、此外，近年来，开发了将光学元件安装在基板上、使光学元件与光纤光耦合的光学模块。由此，正在考虑高速且高密度的光通信直接导入电子基板上(或导入至电子基板的附近)，而不使用电子通信配线的光安装电路。并且，处理高速大容量数据时，基板上的电子部件中存在由于工作而变得高温的部件，因此有时需要将整个电子基板浸泡在冷媒中进行冷却。

19、然而，传统的光通信部件在设计上并不适合浸泡在液体中，而光学电路的光学特性在接触到冷媒等液体时往往会发生变化，因此将光连接器浸泡在冷媒时，存在无法工作或损耗极大的问题。此外，冷媒在循环时可能含有异物，如果光连接器浸泡在该液体中，则传输损耗可能由于异物的影响而恶化。

20、本发明是为了消除上述缺点而完成的，其目的在于提供一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对传输损耗的影响。

21、本发明的另一个目的是提供一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路，即使用作浸没式服务器部件使用，传输效率也很高。

22、本发明的另一个目的是提供一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路，高密度安装光纤时，可以防止连接器所需的弹簧力增加并实现小型化。

23、本发明的又一个目的是提供一种光连接器、光连接器连接构造以及光安装电路，可以供传统的插芯使用，并且加工精度良好，具有构造简单的透镜固定部件。

24、解决问题的方法

25、(1)

26、根据一个方面的光连接器，包括：第一插芯，第一插芯包括第一端面，在所述第一端面上形成有插通有光纤的光纤插通孔和插通有一对导销的一对导销插通孔；透镜固定部件，其通过折射率匹配粘合剂层粘合在第一插芯的第一端面上，呈板状；间隔件，设置于透镜固定部件的第一端面侧的相反一侧；透镜固定部件，包括部件主体和、设置在所述部件主体上的grin透镜，间隔件，包括导光部，使透过grin透镜的光通过，grin透镜与光纤光学耦合连接。

27、这样就无需将grin透镜熔合到光纤的端部，从而可以使用传统的插芯。

28、通过使用grin透镜扩大光束直径并在空间中传输光束，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对传输损耗的影响。特别是，即使在将光连接器浸泡在冷媒等液体中的情况下，也能够减少冷媒中所含异物的影响。

29、此外，当高密度安装光纤时，需要较大弹簧力(16通道需要20n以上)，而空间传输只需3n的弹簧力即可固定光纤。即，在非接触方式的光连接构造中，与pc(physicalcontact)方式不同，光连接无需较大力气，可同时对多个光纤进行光连接。

30、特别是grin透镜，透镜的长度直接影响焦距，而当grin透镜的表面热熔合时，就会影响透镜的长度，因此，存在无法获得精确的平行光束，影响连接损耗的问题。此外，grin透镜通过对玻璃成分赋予浓度分布来形成透镜，从而产生折射率的空间分布，因此，存在透镜的熔接会影响浓度的空间分布，从而无法获得稳定的光学特性的问题。在本发明的光连接器中，板状的透镜固定部件利用折射率匹配粘合剂粘合于第一插芯的第一端面上，因此，无需在光纤与grin透镜的连接面进行熔接，就能够可靠地维持光学特性。

31、另外，光连接器可以是带mt插芯的mt连接器或mpo连接器。由于第一插芯是mt插芯，因此可以使用一般普及的mt插芯来实现小型且高密度的连接连接器。

32、(2)

33、根据第二发明的光连接器，是一种根据本发明的第一方面的光连接器，其中，间隔件的导光部可以具有1.2以上且1.6以下的折射率。

34、由此，能够使在透镜固定部件的grin透镜与间隔件的导光部之间的界面处发生的光反射最小化。另外，这种情况下的间隔件的导光部可以由具有预定折射率的树脂或玻璃制成，或者可以填充有具有预定折射率的液体。此外，间隔件主体可以由透明树脂材料形成，并且折射率匹配剂可以涂抹在间隔件主体和透镜固定部件的grin透镜之间。

35、(3)

36、根据第三发明的光连接器，是一种根据第一方面或第二发明的光学连接器，导光部可以包括填充有氟基冷媒的开口部。

37、当光连接器浸泡在氟系冷媒中时，形成在间隔件中的开口部被氟系冷媒填充。结果，从透镜固定部件的grin透镜发射的光能够穿过间隔件的导光部而不被反射。此外，由于能够使用冷媒作为导光部的填充材料，因此，光连接器可以适用于服务器浸没的系统中。

38、在浸没式服务器中，通过将整个光安装电路的电子基板浸泡在填充有液体冷媒的冷媒槽中，从而冷却处理器。充满浸没式服务器内部的液体冷媒比空气具有更高的比热，冷媒的流动可以减小温度梯度并有效地去除热量。此外，当使用沸点低至摄氏50度(122华氏度)的氟系冷媒时，由于处理器等产生的热而立即沸腾。汽化热(当液体变成气体时从周围环境带走的热量)可用于冷却服务器。

39、当光连接器浸泡在氟系冷媒中时，形成在间隔件中的开口部被氟系冷媒填充。结果，从透镜固定部件的grin透镜发射的光能够穿过间隔件的导光部而不被反射。此外，由于能够使用冷媒作为导光部的填充材料，因此，光连接器可以适用于服务器浸没的系统中。

40、浸没式处理器的冷媒的折射率，优选为1.2以上且1.6以下。通过将光连接器浸泡在填充有冷媒的冷媒槽中，间隔件的开口部充满冷媒，从而冷却光安装电路的同时，可以毫无障碍地对各部件进行光连接。另外，在使用fluorinert(注册商标)作为冷媒的情况下，折射率为1.25以上且1.30以下。

41、此外，传统的以在空气中使用为前提设计的塑料透镜等球面透镜，由于用于浸没式处理器时透镜不起作用或焦距发生很大变化，因此，无法部件扩大光束。另一方面，通过使用如本发明中的grin透镜，可以在浸没状态下实现扩大光束，而不受冷媒的影响。

42、另一发明的光学连接器中，光学连接器可以浸没在用于冷却电子部件的冷媒中。

43、近年来，在基板上安装光元件、使光元件与光纤进行光耦合的光模块的开发变得活跃，正在考虑高速且高密度的光通信直接导入电子基板上(或导入至电子基板的附近)，而不使用电子通信配线的光安装电路。

44、另一方面，基板上的电子部件中存在由于工作而变得高温的部件，因此有时需要将整个电子基板浸泡在冷媒中进行冷却。然而，光学电路的光学特性在接触到冷媒等液体时往往会发生变化，因此，将光连接器浸泡在冷媒时，常会导致无法工作或损耗极大的问题。

45、另一发明的光连接器，与使用了传统的球面透镜的光学系统不同，即使在光连接器用作浸没式处理器使用时，也不受冷媒的影响，在浸没状态下也能够实现稳定的扩大光束，能够实现传输效率高的光连接器。

46、(4)

47、根据第四发明的光连接器，是根据本发明的第一方面至第三发明中的任一方式的光连接器，间隔件具有框架并且可以在框架中具有两个以上流路。

48、间隔件可以在框架中具有用于将冷媒引导至导光部的流路。该流路可以将冷媒顺利引导至导光部，由于可以用冷媒有效地充满导光部，所以可以在短时间内使光学特性稳定。

49、间隔件可以具有1个流路，但优选间隔件具有2个以上的流路。通过具有两个以上流路，当浸没在冷媒中时，存在于框架的开口部中的空气能够有效地释放到外部，因此，能够更有效地向导光部填充冷媒。

50、(5)

51、根据第五发明的光连接器，是根据本发明的第一方面至第四发明中的任一方式的光连接器，第一插芯的第一端面和/或透镜固定部件的部件主体上，可以形成有用于积存折射率匹配粘合剂的树脂的凹部或凸部。

52、由此，能够使粘合剂层的厚度均匀，从而能够使光学特性稳定。此外，这防止了过量的粘合剂进入导销插通孔等，从而能够抑制引导销不能正确插通等不良情况的发生。

53、(6)

54、根据第六发明的光连接器连接构造，包括：第一插芯，其包括第一端面，第一端面上设有插通有光纤的光纤插通孔和插通有一对导销的一对导销插通孔；透镜固定部件，其通过折射率匹配粘合剂层粘合在第一插芯的第一端面上，呈板状；第2光连接器，其设置为与第一插芯的第一端面相对；间隔件，其包括导光部，其设置在透镜固定部件和第2光连接器之间，光能够在透镜固定部件与第二光连接器之间通过；透镜固定部件包括：板状的部件主体和部件主体上设置的grin透镜，grin透镜与插通光纤插通孔中的光纤的端面对齐，部件主体通过将下侧板部件和上侧板部件接合而构成，下侧板部件和上侧板部件的接合面上，形成有固定grin透镜的固定孔。

55、这样就无需将grin透镜熔合到光纤的端部，从而可以使用传统的插芯。

56、部件主体通过将下侧板部件和上侧板部件接合而构成，下侧板部件和上侧板部件的接合面上，形成有固定grin透镜的固定孔，因此，容易且高精度地制造具有固定孔的透镜部件。

57、此外，在接合下侧板部件和上侧板部件之前，可将grin透镜放入固定孔中，然后再接合下侧板部件和上侧板部件，因此可以高精度地将grin透镜固定在固定孔中。

58、通过使用grin透镜扩大光束直径并在空间中传输光束，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对il(传输损耗)的影响。特别是，即使在将光连接器浸泡在冷媒等液体中的情况下，也能够减少冷媒中所含异物的影响。

59、此外，当安装16通道以上的高密度光纤时，如果使用mpo，弹簧力将为20n以上，而空间传输只需3n的弹簧力即可固定光纤。即，在非接触方式的光连接构造中，与pc(physicalcontact)方式不同，光连接无需较大力气，可同时对多个光纤进行光连接。

60、进一步的，由于使用折射率匹配粘合剂将板状透镜固定部件粘合到第一插芯的第一端面，所以能够在光纤和grin透镜之间的连接表面处可靠地维持光学特性。

61、另外，光连接器可以是带mt插芯的mt连接器或mpo连接器，也可以是专用连接器。由于第一插芯是mt插芯，因此可以使用一般普及的mt插芯来实现小型且高密度的连接连接器。

62、(7)

63、根据第七发明的光连接器连接构造，是根据第六发明的光连接器连接构造，第二光连接器可以包括具有第二端面的第二插芯，在第二插芯的第二端面，由插通有光纤的光纤插通孔和插通有一对导销的一对导销插通孔形成。

64、由此，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对传输损耗的影响，并且能够在高密度安装光纤时，防止连接器所需的弹簧力增加并实现小型化。

65、(8)

66、根据第八发明的光安装电路，是一种包括填充有冷媒的冷媒槽和电子部件的光安装电路，电子部件浸没在冷媒槽中的冷媒中；与电子部件连接的光连接器，包括：第一插芯，其包括第一端面，第一端面上设有插通有光纤的光纤插通孔和插通有一对导销的一对导销插通孔；透镜固定部件，其通过折射率匹配粘合剂层粘合在第一插芯的第一端面上，呈板状；透镜固定部件，包括部件主体和、设置在部件主体上的grin透镜，grin透镜与插通光纤插通孔中的光纤的端面对齐。

67、由此，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对传输损耗的影响，并且能够在高密度安装光纤时，防止连接器所需的弹簧力增加并实现小型化。

68、(9)

69、根据第九发明的光安装电路，是根据第八发明的光安装电路，透镜固件包括第一插芯的第一端面侧的第一表面和，与第一表面相对的第二表面，透镜固定部件的第二表面侧设置有间隔件，间隔件，包括允许透过grin透镜的光通过的开口部，开口部填充有冷媒。

70、由此，可以减少连接时光纤端面上的灰尘等异物、未对齐等对传输损耗的影响，并且能够在高密度安装光纤时，防止连接器所需的弹簧力增加并实现小型化。

71、浸没式处理器的冷媒的折射率优选为1.2以上且1.6以下。因此，通过将光连接器浸泡在填充有冷媒的冷媒槽中，间隔件的开口部充满冷媒，从而冷却光安装电路的同时，可以毫无障碍地对各部件进行光连接。另外，在使用fluorinert(注册商标)作为冷媒的情况下，折射率优选为1.25以上且1.30以下。

72、此外，传统的以在空气中使用为前提设计的塑料透镜等球面透镜，由于用于浸没式处理器时透镜不起作用或焦距发生很大变化，因此无法部件扩大光束。另一方面，通过使用如本发明中的grin透镜，可以在浸没状态下实现扩大光束，而不受冷媒的影响。