專(zhuān)利名稱(chēng)：用于光導(dǎo)纖維的套圈組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明關(guān)于用于光導(dǎo)纖維的套圈組件，該套圈組件包括高密度套圈板，該板上具有用于光導(dǎo)纖維的兩組陣列的通孔。
WO 03/003064公開(kāi)了一種多片纖維光學(xué)構(gòu)件，用于精確固定商用型連接器內(nèi)的光導(dǎo)纖維。該構(gòu)件包括具有多個(gè)孔的第一高精度片和具有多個(gè)孔的第二高精度片。兩片上的孔具有圓形或橢圓形的截面并由對(duì)準(zhǔn)開(kāi)口對(duì)準(zhǔn)，從而使孔相互偏置，以確定一個(gè)開(kāi)口，該開(kāi)口的面積小于任一片的開(kāi)口的面積。這些片最好是硅片堆，孔最好由各向同性的蝕刻形成。
先有技術(shù)的光導(dǎo)纖維構(gòu)件的缺點(diǎn)在于這些構(gòu)件的制造困難、而且費(fèi)時(shí)，尤其是制造圓形或橢圓形孔對(duì)適當(dāng)固定光導(dǎo)纖維來(lái)說(shuō)必須非常精確。
本發(fā)明的目的在于提供一種套圈組件和高密度套圈板的制造方法，該組件在保持固定光導(dǎo)纖維所要求的粘度的同時(shí)能易于制造并降低成本。
該目的是通過(guò)提供一種套圈組件達(dá)到的。該套圈組件的特征在于上述套圈板的上述孔包括基本能包含上述光導(dǎo)纖維的、基本為直線的邊緣。這些孔的形狀在易于形成這些孔的情況下能適當(dāng)?shù)毓潭ê筒鸪鈱?dǎo)纖維?？鬃詈镁哂幸?guī)律的多邊形的基本形狀、如八邊形。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，即使在套圈板上具有高精度兩維陣列的孔，這種八邊形的孔的邊緣能適當(dāng)?shù)匕?或固定光導(dǎo)纖維。作為例子，這種兩維陣列的孔可以是在套圈板上包括8×8、16×16、32×32、甚至64×64或更多的孔。可以看出，上述孔的邊緣基本是直線的，意思是它們包含的邊緣與光導(dǎo)纖維的尺寸相比具有線性的可忽略的偏差。另外還應(yīng)看到，本發(fā)明形狀的孔不能整個(gè)地固定光導(dǎo)纖維，然而能基本上包含上述纖維，從而使電纜的移動(dòng)不會(huì)對(duì)光導(dǎo)纖維產(chǎn)生大的干擾，至少對(duì)多模(multi-mode)纖維來(lái)說(shuō)不會(huì)產(chǎn)生干擾。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，套圈中的孔是有利于纖維插入的錐形通孔。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，套圈板是陶瓷板，或是與嵌入裝置的基板材料或嵌入該裝置的板具有相同的熱膨脹系數(shù)的材料制成。陶瓷套圈板的優(yōu)點(diǎn)在于，這種板具有低或超低的熱膨脹系數(shù)，由此可減少在溫度變化時(shí)所包含的光導(dǎo)纖維與一個(gè)裝置的不重合度。在另一個(gè)實(shí)施施例中，電路板和套圈板兩者具有相同的熱膨脹特性也可防止該不重合度。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該套圈組件包括三個(gè)對(duì)準(zhǔn)的元件，它們放置成能控制上述兩維陣列通孔的中心的對(duì)準(zhǔn)。這種對(duì)準(zhǔn)構(gòu)形對(duì)如超過(guò)8×8的大的陣列來(lái)說(shuō)是很有利的，它能控制由于熱膨脹系數(shù)的不同而導(dǎo)致的在光導(dǎo)纖維和嵌在電路板中的光學(xué)晶片之間的錯(cuò)誤配合。因此這種對(duì)準(zhǔn)構(gòu)形可防止光學(xué)信號(hào)產(chǎn)生很大的畸變。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該組件包括一個(gè)套圈固定件，該固定件具有至少一個(gè)腔，用來(lái)接納上述光導(dǎo)纖維。作為例子，這個(gè)腔可用來(lái)固定包括光導(dǎo)纖維的帶狀電纜。該組件最好具有整體的套圈板和套圈固定件。在這樣的組件中，套圈固定件可支撐靠近嵌入的光學(xué)晶片的套圈板，這樣就可省略用于在光學(xué)晶片和光導(dǎo)纖維之間傳導(dǎo)光學(xué)信號(hào)的光學(xué)鏡片之類(lèi)的光學(xué)元件。另外，該套圈固定件和套圈板是有利于制造的組件模塊件。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，套圈固定件的腔包括一個(gè)鎖緊結(jié)構(gòu)，它宜與固定上述光導(dǎo)纖維的纖維固定組件上的相應(yīng)元件配合。這樣的鎖緊設(shè)計(jì)有利于將光學(xué)電纜裝到套圈組件上。作為例子，該鎖緊設(shè)計(jì)包括在纖維固定組件上的扣合件，該扣合件扣合到套圈固定件的相應(yīng)凹口中。
本發(fā)明還關(guān)于一種用在上述套圈組件上的套圈板。
本發(fā)明進(jìn)一步關(guān)于制造一種高密度套圈板的方法，該套圈板具有兩維陣列的通孔，通孔具有基本為直線的邊緣，該方法包括下列步驟—提供一個(gè)包括一個(gè)部分的模子，該部分具有兩維陣列的凸件，上述凸件包括基本為直線的邊緣；—通過(guò)用陶瓷材料來(lái)填充上述模子，來(lái)模鑄或模制上述高密度套圈板。
該方法與先有技術(shù)的蝕刻法相比，更為簡(jiǎn)單而且省時(shí)，另外比激光鉆孔更精確。該模制方法能使模子上的凸件形成套圈板上的具有八邊形的通孔，通孔的軸向最好還為錐形。
另外，本發(fā)明還關(guān)于一種模鑄高密度套圈板的模子，該套圈板具有用于固定光導(dǎo)纖維的兩維陣列的通孔，其中至少一個(gè)模子部分具有帶基本為直線邊緣的兩維陣列的凸件，這種模子可用來(lái)模制上述套圈組件。模子的每個(gè)凸件最好包括至少一個(gè)直的邊緣，并最好每個(gè)都具有多個(gè)直的邊緣，從而為制成的套圈板提供如八邊形的孔。
本發(fā)明還關(guān)于一種用于模鑄高密度套圈板的模子的制造方法，該套圈板包括具有基本為直線邊緣的兩維陣列的通孔，通孔用于固定光導(dǎo)纖維，它包括的步驟有—提供一個(gè)金屬模子；—金屬絲電火花加工，如通過(guò)電子放電加工(EDM)上述金屬模子的至少一部分，從而得到宜獲得上述通孔基本為直線的邊緣的凸件。
該金屬絲電火花加工的凸件可由模制的制造方法制成高密度的套圈板，其中孔的形狀精度足以達(dá)到想要的目的，該凸件基本確定一個(gè)垂直于Z方向的X-Y平面，上述金屬絲電火花加工在上述X-Y平面內(nèi)的第一和第二對(duì)角線方向和X方向及Y方向進(jìn)行。這樣僅通過(guò)在四個(gè)方向來(lái)用金屬絲電火花加工金屬模子就可得到一個(gè)模子部分，該部分可模制具有八角形邊緣的高密度孔的套圈部分。
下面將參照


本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例?？梢钥闯觯景l(fā)明不僅限于這些特殊的和優(yōu)選的實(shí)施例。
圖1概略示出一個(gè)光學(xué)背板系統(tǒng)；圖2A-2D表示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的兩種套圈組件；圖3表示用于各種兩維陣列尺寸的一片和兩片套圈組件；圖4A和4B表示用于制造本發(fā)明實(shí)施例的套圈板的模子部分的不同視圖；圖5A-5G表示將多個(gè)光纜組裝到套圈組件上的一種方法中的各個(gè)步驟；圖6A和6B表示包括一個(gè)嵌入裝置的系統(tǒng)卡；圖7A和7B表示一個(gè)光學(xué)板連接器，該連接器包括本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的套圈組件。
在圖1中，所示出的光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)背板2和一個(gè)具有嵌入裝置4的系統(tǒng)卡3。該嵌入裝置4可以是如激活光學(xué)或電-光學(xué)元件，例如是垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)和傳感器的結(jié)合；或是如一個(gè)鏡片或一個(gè)或多個(gè)嵌入的光學(xué)波導(dǎo)裝置的被動(dòng)元件。一個(gè)連接器組件5通過(guò)板外的光纜7光導(dǎo)地將多個(gè)光纜6連接到安裝板連接器8的一個(gè)表面上。光纜6、7可以包括多個(gè)帶狀電纜(圖5所示)，每根上述電纜包括多根光導(dǎo)纖維(圖5所示)。光信號(hào)可通過(guò)這些光導(dǎo)纖維傳到裝置4或從裝置4傳出。裝置4嵌在系統(tǒng)卡或PCB3中，并通過(guò)波導(dǎo)裝置9連到其它構(gòu)件(未示出)上。
在背板2上，連接器組件5包括套圈組件，每個(gè)套圈組件具有一個(gè)套圈板11和一個(gè)套圈固定件12。另外，板連接器8接納另一個(gè)套圈組件13，該套圈組件13包括套圈板14和一個(gè)套圈固定件15。下面將詳細(xì)描述套圈組件10和13。
圖2A-2D和圖3示出套圈組件10和13的各個(gè)方面。套圈板11、14由如高密度陶瓷材料制成，它具有用于獨(dú)立的光導(dǎo)纖維的兩維陣列的通孔20?？?0包括基本為直線的邊緣21，正如圖2C清楚示出的那樣?？?0的邊緣21為如圖2C所示的八角形。套圈板11、14厚度很薄，如為t＝0.3-0.5mm的范圍，可在其單位面積上設(shè)置大量的基本平行的通孔20。另外，孔20最好是傾斜的，亦即在纖維進(jìn)入側(cè)上的尺寸d1大于纖維停止側(cè)的尺寸d2。d2的尺寸例如在125-128μm的范圍內(nèi)如127μm；孔的間距、亦即相鄰的孔20之間的距離例如在0.15-0.3mm的范圍、如為0.25mm或0.2mm。這樣的構(gòu)形可在大的兩維陣列的光導(dǎo)纖維和相應(yīng)陣列或裝置之間、至少對(duì)多模信號(hào)能提供低損耗連接。該套圈組件10還包括對(duì)準(zhǔn)孔22。套圈固定件15還包括支撐結(jié)構(gòu)23，用以將套圈組件13固定在光板連接器上(參見(jiàn)圖7A和7B)，定位孔24用于接納對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)62(圖6B)。
圖3表示套圈組件10的多個(gè)實(shí)施例，其中具有用于兩個(gè)單片套圈組件10(第I列)和兩片或多片套圈組件10(第II列)的8×8、12×12和16×16列的兩維陣列的孔20。應(yīng)該看到，大陣列尺寸、如20×20、32×32、64×64或更大陣列尺寸均是可能的。還應(yīng)看到，兩維陣列不必在兩個(gè)方向上具有相同的尺寸。第II列中的模塊式套圈組件10提供了下列優(yōu)點(diǎn)這種套圈板11能以不太復(fù)雜的方法進(jìn)行制造。如圖所示，對(duì)于8×8陣列，模塊套圈組件10的套圈板11和套圈固定件12可以各種方式相互裝在一起。應(yīng)該看到，其它安裝方式也落入本發(fā)明的范圍之內(nèi)。
圖4A和4B表示一個(gè)頂視圖和一個(gè)如不銹鋼那樣的鋼塊的三維視圖，一個(gè)形成高密度套圈板11、14的模子部分40包括兩維陣列的通孔20，該通孔具有基本為直線的邊緣21。這些孔由凸件41形成在套圈板11、14中。這些凸件41最好限定如圖4A所示的X-Y平面，看上去與該X-Y平面正交的邊緣42示出圖2C的八角形的通孔20，凸件41的另一部分43的形狀做成為形成通孔20的錐形。
金屬模部分40的凸件41最好由金屬絲電火花(EDM)制成。凸件41的八邊形證明是有利的，金屬絲電火花加工可在X方向44、Y方向45和X-Y平面內(nèi)的第一對(duì)角線方向46和第二對(duì)角線方向47進(jìn)行，以此來(lái)制成凸件。模子部分40可是用來(lái)模制作為一片的套圈組件10、13的部分大的模子。
圖5A-5G表示用來(lái)將多個(gè)光纜組裝到套圈組件上的方法的各個(gè)步驟。圖5A表示帶狀電纜6、7，它具有多根光導(dǎo)纖維50和一個(gè)帶狀件51。纖維50最好是聚合物的光導(dǎo)纖維(POF)50，它與玻璃光導(dǎo)纖維相比，可以更劇烈地彎曲，通?？蛇_(dá)指數(shù)10。聚合物的光導(dǎo)纖維的典型直徑為125μm(芯50，包層75μm)。圖5A進(jìn)一步表示一個(gè)纖維固定件，它包括一個(gè)帶槽的第一板52和一個(gè)第二平板53，它們用來(lái)精確確定光導(dǎo)纖維50之間的間距。該間距最好與套圈板11、14中兩維陣列的通孔20的間距匹配。板52的槽最好為圓錐形的，從而有利于成列地組裝的光導(dǎo)纖維50。圖5B表示組裝狀態(tài)的帶狀電纜6、7和纖維固定件。光導(dǎo)纖維50的終端可以進(jìn)行切割和/或拋光。POF電纜6、7存在各種類(lèi)型，并且光導(dǎo)纖維的間距具有多種精度。圖5C-5E表示上面討論的各種類(lèi)型的POF電纜安裝到套圈組件10上的情況。該套圈組件10包括位于套圈固定件12中的腔54，該腔用于接納光導(dǎo)纖維50。可以看出，不是圖5C-5E所示的其它的安裝實(shí)施例和類(lèi)似的形式的安裝均落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在圖5C中，例如POF電纜的電纜6、7沒(méi)有帶狀件51，這樣，光導(dǎo)纖維50的間距完全由第一和第二板52、53確定。在圖5D中，光導(dǎo)纖維50的間距是由帶狀件51預(yù)定的，并由板52和53更精確地確定的。在以后插入電纜6、7時(shí)，最好從如圖2D中由d1所指的寬的傾斜側(cè)插入，板52、53相互放置在附近，這樣使光導(dǎo)纖維進(jìn)入套圈板11的通孔20中。板52、53的結(jié)構(gòu)可以做成有助于以后的電纜的插入操作。在圖5E中，光導(dǎo)纖維的間距是由專(zhuān)門(mén)的POF電纜6、7的帶狀件51精確確定的，這就可以省略板52和53、在電纜6、7定位后，腔54可以填充如環(huán)氧樹(shù)脂那樣的封裝材料，從而使電纜固定定位。
另外，板52設(shè)有鎖緊件55，如圖5D的帶狀電纜6、7的截面圖5F所示，該鎖緊件55可與腔54的鎖緊結(jié)構(gòu)56配合。
圖5G展示了從套圈板11的側(cè)部看上去的完全連接后的POF電纜組件。可以清楚看出的是光導(dǎo)纖維50已插入到兩維陣列的各種八邊形通孔20中。該光導(dǎo)纖維50從套圈板11的表面伸出的長(zhǎng)度由拋光或切割操作來(lái)控制。
圖6A和6B表示包括嵌入裝置4的系統(tǒng)卡3。該裝置4由PCB 3中的腔露出。PCB 3由板61、如陶瓷板覆蓋，板上設(shè)有基本與腔60的尺寸匹配的孔。板60包括對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)62，用于對(duì)準(zhǔn)光板連接器。該對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)是一個(gè)與本申請(qǐng)同一天提出的共同懸置的專(zhuān)利申請(qǐng)(“光學(xué)對(duì)準(zhǔn)系統(tǒng)”)的主題，這里插入該申請(qǐng)，以作為本申請(qǐng)對(duì)準(zhǔn)操作的參考。該對(duì)準(zhǔn)最好采用三根對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)62，它們放置成能控制與兩維陣列的孔20的中心的對(duì)準(zhǔn)。這種對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)62的構(gòu)形對(duì)大于8×8孔的陣列來(lái)說(shuō)是很有利的。不能對(duì)準(zhǔn)可能是由于套圈組件13和PCB 3的熱膨脹系數(shù)不同引起的。板61還包括使罩64相對(duì)于裝置4定位的定位件63。
圖7A示出一個(gè)光板連接器70，它包括連接含有上述兩個(gè)套圈組件13的板連接器罩71。板連接器罩71具有兩個(gè)用于POF光纜7的入口，光纜7包括多個(gè)具有光導(dǎo)纖維50的帶狀電纜51。罩71還包括彎曲段72，在POF纖維50允許劇烈彎曲時(shí)，它可顯現(xiàn)小直徑彎曲，其曲率例如可以是2mm。這些小直徑彎曲使罩71在PCB 3上方具有小的高度，這樣接下來(lái)PCB 3可以放置在背板2上的靠近的距離上。
最后，圖7B表示放在PCB 3上的光板連接器70，這樣套圈組件13或至少它們的套圈板14進(jìn)入腔60，從而將光導(dǎo)纖維50的終端放置在接近裝置4的位置上。在套圈板14和裝置4之間的距離的精確控制是與本申請(qǐng)同一天提出的一共同懸置的專(zhuān)利申請(qǐng)(光板連接器組件)的主題。套圈固定件15的臺(tái)階形狀使板連接器罩71能固定組件13，同時(shí)還可使套圈板14接近嵌入裝置4。通過(guò)對(duì)準(zhǔn)銷(xiāo)62和套圈組件13上的對(duì)準(zhǔn)孔24的配合，光導(dǎo)纖維50與裝置4的相應(yīng)位置對(duì)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種用于光導(dǎo)纖維(50)的套圈組件(10、13)，包括用于上述光導(dǎo)纖維(50)的具有兩維陣列通孔(20)的高密度板(11、14)；其特征在于上述套圈板(11、14)的上述孔(20)包括可基本包含上述光導(dǎo)纖維(50)的基本為直線的邊緣(21)。
2.按照權(quán)利要求1的套圈組件(10、13)，其中上述孔基本為多邊形。
3.按照權(quán)利要求2的套圈組件(10、13)，其中上述孔基本為八邊形。
4.按照前面權(quán)利要求任何一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述孔(20)為錐形通孔。
5.按照前面權(quán)利要求任何一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述套圈板(11、14)是陶瓷板、或是采用與上述套圈組件的板(3)或嵌入上述板(3)的裝置(4)的基板的相同的材料制成。
6.按照前面權(quán)利要求任何一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述套圈組件(10、13)包括三個(gè)對(duì)準(zhǔn)的構(gòu)件(22、24)，它們放置成控制與上述兩維陣列的通孔(20)的中心的對(duì)準(zhǔn)。
7.按照前面權(quán)利要求任何一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述組件包括具有至少一個(gè)腔(54)的套圈固定件(12、15)，該腔用于接納上述光導(dǎo)纖維(50)。
8.按照權(quán)利要求7的套圈組件(10、13)，其中上述套圈板(11、14)和套圈固定件(12、15)做成整體，上述套圈固定件(12、15)包括用于支撐上述組件(10、13)的結(jié)構(gòu)(23)。
9.按照權(quán)利要求1-7中任一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述套圈板(11、14)和上述套圈固定件(12、15)是上述組件(10、13)的模塊件。
10.按照權(quán)利要求7-9中任一個(gè)的套圈組件(10、13)，其中上述腔(54)包括一個(gè)鎖緊結(jié)構(gòu)(56)，該結(jié)構(gòu)可與固定上述光導(dǎo)纖維(50)的光導(dǎo)纖維固定件(52、53)組件的相應(yīng)構(gòu)件配合。
11.一種用于前面權(quán)利要求任何一個(gè)的套圈組件(10、13)中的套圈板(11、14)。
12.一種制造高密度套圈板(11、14)的方法，該套圈板具有兩維陣列的通孔(20)，該通孔具有用來(lái)包含光導(dǎo)纖維(50)的基本為直線的邊緣(21)的孔，該方法包括的步驟有—提供一個(gè)模子，該模具包括具有兩維陣列凸件(41)的部分(40)，上述凸件(41)包括基本為直線的邊緣(42)；—通過(guò)用陶瓷材料來(lái)填充上述模子來(lái)模鑄上述高密度套圈板(11、14)。
13.一種模鑄高密度套圈板(11、14)的模子，該模子具有用來(lái)固定光導(dǎo)纖維(50)的兩維尺寸陣列的通孔(20)，其特征在于至少一個(gè)模子部分(40)包括具有基本為直線邊緣(42)的兩維陣列的凸件(41)。
14.按照權(quán)利要求13的模子，其中上述凸件(41)基本為多角形。
15.按照權(quán)利要求14的模子，其中上述凸件(41)基本為八角形。
16.按照權(quán)利要求13、14或15的模子，其中上述凸件(41)包括在上述凸件(40)的方向延伸的錐形部分(43)。
17.一種用于制造一個(gè)模子的方法，該模子用于模鑄高密度套圈板(11、14)，該套圈板包括具有基本為直線的邊緣(21)的、用于固定光導(dǎo)纖維(50)的兩維陣列的通孔(20)，該方法包括的步驟有—提供一個(gè)金屬模子，—金屬線電火花加工上述金屬模子的一部分(40)，以得到宜具有上述基本為直線邊緣(21)的凸件，該凸件用于產(chǎn)生上述通孔(20)。
18.按照權(quán)利要求7的方法，其中上述凸件(41)確定一個(gè)與Z方向正交的X-Y平面，上述金屬絲電火花加工在X方向(44)、Y方向(45)和上述X-Y平面中的第一(46)和第二(47)的對(duì)角線方向上進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明關(guān)于用于光導(dǎo)纖維(50)的套圈組件(10、13)，它包括高密度套圈板(11、14)，該板具有用于上述光導(dǎo)纖維(50)的兩維陣列的通孔(20)。套圈板(11、14)的通孔包括宜基本包含上述光導(dǎo)纖維(50)的基本為直線的邊緣(21)。本發(fā)明還關(guān)于制造一種高密度套圈板(11、14)的方法，一個(gè)模鑄這種高密度套圈板(11、14)的模子和制造這種模子的方法。
文檔編號(hào)G02B6/40GK1580843SQ20041005748
公開(kāi)日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月14日
發(fā)明者路德維格·G·M·A·朗厄, 亨里克斯·P·G·范德斯滕 申請(qǐng)人:Fci公司