光纤接口组件及其制备方法
【技术领域】
[0001]本公开的各实施方式涉及光通讯技术领域，特别地涉及一种抗反射短长度光纤接口组件(optical receptacle)及其制备方法。
【背景技术】
[0002]光纤接口组件(optical receptacle)是光学次组件(Optical Subassembly 或0SA)的重要组成部分，用来接收及定位光纤连接器。CN201859235U提到了一种具有抗静电能力的光纤接口组件，CN202149947U提到一种抗摆动性能好的光纤接口组件，这两个专利所提到的都是典型的含陶瓷插芯的传统型光纤接口组件。
[0003]—个典型的OSA(见图1)由以下几个部分组成:金属管座400、管芯500 (光发射或接收芯片)、金属管帽600、透镜700、光纤接口组件300。在OSA工作的时候，光纤接口组件300会被插入光纤连接器的插针200 (ferrule)。目前最常使用的光纤接口组件300主要是由陶瓷插芯340、光纤纤芯350、金属壳体320、金属顶盖310和陶瓷套筒330组成。陶瓷插芯340是一个极其精密的部件，内径外径的精度、圆度以及圆柱度要求非常高，达到纳米精度，所以价格也高，而且陶瓷插芯340内部需要置入光纤纤芯350并通过环氧胶水固定，然后对插芯的两个端面进行精密研磨，造成结构和工艺都比较复杂。
[0004]当管芯500为发射管芯时，发出的光线会通过透镜700在陶瓷插芯中的纤芯350下表面351处聚焦，然后光线在纤芯350中传播并导入插针200中纤芯。
[0005]当管芯500为接收管芯时，纤芯350下表面351处发出的光线会通过透镜700在管芯500处聚焦，由接收管芯500接收光线，并把光信号转变为电信号。
[0006]如图1所示，其总光路长度为透镜光路长度LI加上插芯长度L2，即A = L1+L2。
[0007]此类光纤接口组件由于陶瓷插芯的存在，会造成光路长，价格高，结构复杂等缺点。光路长对光学次组件(OSA)的小型化不利，价格高也会影响光纤通讯的普及，结构复杂更是直接影响到生产效率。
[0008]当管芯为光发射芯片时，我们称此OSA为TOSA(transmitter OpticalSubassembly,即光发射次组件)。当管芯为光接收芯片时，我们称此OSA为ROSA (ReceiverOptical Subassembly,即光接收次组件)。当然还有其他类型的0SA，例如BOSA(单纤双向组件，其同时含有一个光发射管芯和光接收管芯)，Triplexer (单纤三向组件，其同时含有一个光发射管芯和两个光接收管芯)等等。
【发明内容】
[0009]本公开的目的是为了解决现有含标准陶瓷插芯光纤接口组件(opticalreceptacle)光路长、价格高、不抗反射以及结构复杂等问题，而提出一种方法与装置。
[0010]根据本公开的第一方面，提供了一种光纤接口组件，其用于接收并定位光纤连接器，所述光纤接口组件包括:
[0011]壳体，其具有适合光纤连接器插针插入的内径dl，以及
[0012]玻璃器件，位于所述壳体内，其具有长度h，直径d2并且包括上表面和下表面，
[0013]其中，所述上表面为平面或者略带有弧度的曲面，所述曲面的顶点和所述光纤接口组件的中轴线重合，所述上表面用于和所述光纤连接器的插针接触；其中所述下表面为平面或者是带有一定角度的斜面。
[0014]根据本公开进一步的实施例，光纤接口组件还可以包括粘结体，所述粘结体将所述玻璃器件封接在所述壳体内。
[0015]根据本公开进一步的实施例，所述壳体由金属，塑料或者陶瓷形成。
[0016]根据本公开进一步的实施例，所述玻璃器件由石英玻璃材料或者其他光学玻璃形成。
[0017]根据本公开进一步的实施例，所述粘结体包括环氧胶水，为玻璃焊料或者钎焊焊料。
[0018]根据本公开进一步的实施例，所述玻璃器件的上表面和下表面的粗糙度不超过100纳米。
[0019]根据本公开进一步的实施例，所述的玻璃器件的上表面为曲面时，所述曲面的曲率半径至少要大于4_。
[0020]根据本公开进一步的实施例，所述壳体内包括阻挡平面，所述阻挡平面和所述玻璃器件的上表面齐平，误差不超过±0.1mm，从而使得所述阻挡平面和所述玻璃器件的上表面共同阻挡所述插针的端面。
[0021]根据本公开进一步的实施例，当所述光纤接口组件用作接收端时，所述玻璃器件的直径d2和长度h和插入的所述光纤连接器的插针的数值孔径NA之间遵循以下公式:
[0022]h < d2/ (2*NA)
[0023]从而确保从所述插针发出的光能够全部到达所述玻璃器件的下表面，而不会从所述玻璃器件的圆柱面折射出去。
[0024]根据本公开进一步的实施例，所述玻璃器件的直径d2大于、等于或小于所述壳体的内径dl。
[0025]根据本公开进一步的实施例，还包括:小零件，其内利用粘结体封接完成研磨抛光的玻璃器件，其中，封接有所述玻璃器件的所述小零件通过压配或者粘接的方式组装在所述壳体里面。
[0026]根据本公开进一步的实施例，所述玻璃器件可以通过模压成型的方式直接在所述壳体或者小零件里面成型，从而省却了粘结体。
[0027]根据本公开进一步的实施例，当小零件为桶状结构时，也可以用粘接体将尚未研磨的玻璃圆柱体封接在小零件里面，然后小零件和玻璃圆柱一起研磨并抛光，这样它们的上下表面都是齐平的，它们的上表面为平面或略带有弧度(曲率半径大于4mm)，它们的下表面为平面或者斜面，斜面大于O小于45度度；然后，封接有所述玻璃器件的所述小零件通过压配或者粘接的方式组装在所述壳体里面。
[0028]根据本公开进一步的实施例，所述小零件的材料包括金属、陶瓷或塑料，所述小零件的外径d3大于、等于或者小于所述壳体的内径dl。
[0029]根据本公开进一步的实施例，所述玻璃器件的下表面为带有一定角度的斜面时，所述角度大于O小于45度。
[0030]根据本公开进一步的实施例，还包括:套筒，其位于所述壳体内以用于接受所述光纤连接器的插针。
[0031]根据本公开进一步的实施例，还包括:0型闭口套筒，该O型闭口套筒用来接收光纤连接器插针，只要不影响玻璃器件的位置，上述玻璃器件可以在套筒里面，也可以在套筒下面；或者C型开口套筒，C型开口套筒有弹性，需要握紧封接玻璃器件的小零件的一部分长度。上述套筒材料可以为氧化锆。
[0032]根据本公开进一步的实施例，所述光纤连接器包括SC，LC, ST, STII，FC, AFC, FDDI，ESCON和SMA光纤连接器中的任意一种。光纤连接器的具体介绍例如可以参考以下网址:https: //zh.wikipedia.0rg/zh~cn/% E5% 85% 89% E7% BA% 96% E6% 8E% A5% E9%AO% ADo
[0033]以上概述了本公开的光纤接口组件，该光纤接口组件主要应用于光学次组件(OSA)中，所述光学次组件包括光发射次组件(TOSA)、光接收次组件(ROSA)和单纤双向组件(BOSA)和单纤三向组件(Triplexer)等等。光学次组件(OSA)的一个重要问题是光路长度问题。光路的长度决定了 OSA的长度。
[0034]如【背景技术】所描述的，传统型含陶瓷插芯光纤接口组件的0SA，其总光路长度A为透镜光路长度LI加上插芯长度L2，即A = L1+L2，参见图1。
[0035]与此相对，采用本公开光纤接口组件的0SA，其总光路长度B为透镜光路长度LI加上光线在长度为h的玻璃器件中传播所产生的光程差d，即B = Ll+d，其中d = h*(l-l/n)，η为玻璃折射率，因此，本公开的光纤接口组件的总光路长度B比含陶瓷插芯的光纤接口组件的光路长度A要短A-B的长度，即L2-d。
[0036]特别地，若n ^ 1.5，则 d = h/3。即有 B = Ll+h/3 (见图 8a)。
[0037]本公开的光纤接口组件还往往要求玻璃器件的长度h < d2/(2*NA)，其中d2为玻璃器件的直径，h为玻璃器件的长度，NA为插入的所述光纤连接器的插针的数值孔径，因此h也不能很长。比较常用的h为1.2_。因此有d = 1.2/3 = 0.4mm。
[0038]而传统的含陶瓷插芯光纤接口组件，为了满足插芯被金属件和套筒夹持的要求，一般要求插芯长度L2 > 3mm。
[0039]由以上可知，本公开的光纤接口组件做成的OSA往往比由含陶瓷插芯光纤接口组件做成的OSA至少短L2_d = 3-0.4 = 2.6mm，对于总长度不到1mm的OSA来说，这是一个很可观的数字。
[0040]OSA中还有一个重要的问题是光回向反射问题，光回向反射定义为激光管芯发出的光经在光纤链路中由各反射面反射回管芯的光。在光纤传输系统中，连接器、光纤端面、光接口和探测器表面等都会引起回向反射。这些回向反射光对系统的影响包括:引起发射光源的中心波长波动；引起发射光源的光强波动；永久性地损害光源等等。
[0041]即使是法布里-珀罗(FP)激光光源，尽管后向反射对光谱特性影响不大，但回射光入光源谐振腔后被激活区放大，造成光强波动，光强波动导致产生相对强度噪声(RIN)，RIN是与发射端而不是接收端相关的噪声，将会限制光纤链路上可能获得的最大信噪比，进而影响接收灵敏度。因而，在光纤接口组件的设计中最好考虑抗回向反射特性。
[0042]对于含陶瓷插芯的光纤接口组件，当其用在发射端时(如T0SA)上面时，光纤连接器的端面会在聚焦点351处反射光发射管芯发出的光，根据光路可逆原理，反射光会经过透镜的聚焦作用返回管芯(见图1)。
[0043]当其用在接收端(如ROSA)上面时，由于在光纤中传输的光绝大部分垂直于平端面，并在聚焦点351处反射(见图1)，它们发生反射时，反射光将会全部在纤芯中回传，通常回传的反射率可以通过Rf = (nf-1) '2/ (nf+1