專利名稱：具有與光學(xué)插座電隔離的器件單元的光學(xué)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括光學(xué)插座和多個(gè)光學(xué)部件的光學(xué)組件，具體地說，本發(fā)明涉及器件單元與光學(xué)插座電隔離的光學(xué)組件。
背景技術(shù)：
日本專利公開JP-2007-133225A披露了一種光學(xué)組件，該光學(xué)組件具有光學(xué)插座，其用于接納外部光纖；以及光學(xué)部件，其借助光學(xué)插座而與外部光纖相連。如圖7A和圖7B所示，所披露的光學(xué)插座具有由電絕緣材料制成的插針3。由金屬制成的保持件5和襯套6壓力配合在插針3的基部上，同時(shí)在保持件5與襯套6之間保持間隙4。因此，可以使與圖7A和圖7B中未示出的光學(xué)部件進(jìn)行物理連接和電連接的襯套6與保持件5或光學(xué)插座I電隔離，以增強(qiáng)光學(xué)組件對(duì)電磁干擾(EMI)的耐受性，光學(xué)插座I物理連接且電連接至 主機(jī)系統(tǒng)。然而，當(dāng)將襯套6與具有多個(gè)光學(xué)部件及其它光學(xué)元件的器件單元物理地組裝在一起時(shí)，如圖7A和7B所示的光學(xué)插座I的布置方式顯示出較差的機(jī)械耐受性，這是由于這種器件單元不可避免地增加了自身重量。本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N改進(jìn)的光學(xué)插座的布置方式，該光學(xué)插座即使在器件單元包括多個(gè)光學(xué)部件并且重量增加時(shí)，仍然顯示出顯著的機(jī)械耐受性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種設(shè)置有光學(xué)插座和器件單元的光學(xué)組件。所述光學(xué)插座包括插針、保持件和襯套；而所述器件單元包括至少一個(gè)光學(xué)子組件，所述至少一個(gè)光學(xué)子組件與設(shè)置在所述光學(xué)插座中的外部光纖耦合。所述光學(xué)插座和所述器件單元這兩個(gè)構(gòu)件僅通過插針而彼此組裝在一起。也就是說，所述保持件和所述襯套壓力配合在所述插針上，同時(shí)在所述保持件與所述襯套之間形成間隙；而所述器件單元焊接到所述襯套上。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的特征在于所述光學(xué)插座的保持件與襯套之間的所述間隙被用于增強(qiáng)所述插針的材料填充。本實(shí)施例的所述光學(xué)組件包括所述器件單元中的多個(gè)光學(xué)部件，從而使重量和施加到所述插針上的合力矩增大。此外，所述光學(xué)組件，特別是所述多個(gè)光學(xué)部件，需要與安裝有所述光學(xué)組件的系統(tǒng)的殼體電隔離。于是，要求設(shè)置在系統(tǒng)的殼體內(nèi)的所述金屬保持件以及焊接到所述器件單元上的所述金屬襯套彼此電隔離；以及，設(shè)置在所述保持件中并由陶瓷制成的所述插針可以有效地將所述金屬襯套與所述金屬保持件隔離。然而，因?yàn)榕c具有單個(gè)光學(xué)部件的常規(guī)光學(xué)組件相比，所述器件單元變得更重，所以當(dāng)在所述光學(xué)插座中產(chǎn)生沖擊或應(yīng)力時(shí)，特別是當(dāng)沿著與所述光學(xué)插座的光學(xué)軸線垂直的方向產(chǎn)生沖擊或應(yīng)力時(shí)，光耦合效率容易劣化。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的所述光學(xué)組件設(shè)置有填充在所述保持件與所述襯套之間的間隙中的物質(zhì)。所述物質(zhì)可以是通過熱固化處理而硬化的樹脂，或者是優(yōu)選地由例如氧化鋯等陶瓷制成的絕緣環(huán)。所述插針從所述保持件與所述襯套之間的間隙露出，因?yàn)樵撻g隙被所述樹脂填充或被所述絕緣環(huán)緊密地覆蓋，所以所述插針可以被所述物質(zhì)增強(qiáng)。


通過以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例作出的詳細(xì)描述，可以更清楚地理解本發(fā)明的以上和其它目的、方面以及優(yōu)點(diǎn)，其中圖I示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光學(xué)組件的剖視圖；圖2A放大示出光學(xué)插座的基部，圖2B示出保持件和襯套的變型布置方式，圖2C示出保持件和襯套的另一種變型布置方式；圖3A和圖3B示出在受到沿著各個(gè)方向的沖擊之后外部光纖與光學(xué)裝置之間的光耦合效率的變化； 圖4示出在以樹脂填充間隙的情況下受到?jīng)_擊之后光學(xué)插座的光耦合效率的變化；圖5A放大不出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)插座的基部,其中，該光學(xué)插座在間隙中設(shè)置有絕緣環(huán)，且圖5B和圖5C分別示出第二實(shí)施例的變型例；圖6示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)插座的光耦合效率的變化；以及圖7A和圖7B示出各個(gè)常規(guī)光學(xué)插座的剖視圖。
具體實(shí)施例方式下面將對(duì)根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)組件的一些實(shí)施例進(jìn)行描述。在對(duì)附圖的描述中，用相同或相似的附圖標(biāo)記或符號(hào)表示相同或相似的部件，而不進(jìn)行重復(fù)的描述。
〈第一實(shí)施例〉根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的光學(xué)組件10包括光學(xué)插座11和器件單元12。光學(xué)插座11包括插針13，其具有位于中心的連接光纖13a ;套管17，其設(shè)置在插針13的頂部；金屬外殼18，其用于覆蓋套管17 ;保持件15 ;以及襯套16。器件單元12包括殼體20以及多個(gè)光學(xué)部件21至23。如圖所示，本發(fā)明的一個(gè)特征是光學(xué)組件10僅僅借助插針13將光學(xué)插座11和器件單元12組裝在一起。如上所述，光學(xué)插座包括套管17 ;插針13，其前部插入套管17中；保持件15，其壓力配合在插針13上；以及金屬外殼18，其用于覆蓋套管17。套管17可以由例如氧化鋯等陶瓷制成，并且為所謂的裂縫式套管類型，這種類型的套管具有沿著其軸線的狹縫。裂縫式套管可以通過使狹縫張開而沿徑向膨脹。套管17可以使插入其中的光學(xué)插芯9b與連接光纖13a對(duì)準(zhǔn)，確切的說使固定在插芯9b中的外部光纖(圖中未明確地示出)與連接光纖13a對(duì)準(zhǔn)。保持件15可以由金屬制成并具有開口 15a，插針13壓力配合在開口 15a內(nèi)。保持件15可以保持套管17和金屬外殼18，并且具有將與主機(jī)系統(tǒng)組裝在一起的凸緣15c。因?yàn)楸３旨?5和金屬外殼18是由金屬制成的并且保持件設(shè)置在主機(jī)系統(tǒng)中，所以保持件15和金屬外殼18這兩個(gè)構(gòu)件可以將主機(jī)系統(tǒng)中的器件單兀12電屏蔽。金屬外殼18與套管17可以壓力配合在保持件15與插針13之間。光學(xué)部件21至23可以與由金屬制成的殼體組裝在一起。在一個(gè)實(shí)施例中，第一光學(xué)部件21是安裝有所謂的EML (電吸收調(diào)制集成激光二極管(Electro-absorptionModulator Integrated Laser Diode))型半導(dǎo)體器件的發(fā)送器光學(xué)部件,該半導(dǎo)體器件可以在波長(zhǎng)為1577nm的情況下以IOGbps操作。第二光學(xué)部件22可以安裝有通常被稱為DML (直接調(diào)制激光二極管)的直接調(diào)制LD，該直接調(diào)制LD可以在波長(zhǎng)為1490nm的情況下以IGbps操作。第三光學(xué)部件23可以安裝有光電二極管(PD)，該可以在波長(zhǎng)為1270nm的情況下以IOGbps操作，或者在波長(zhǎng)為1310nm的情況下以IGbps操作。這些光學(xué)部件21至23可以借助安裝在殼體20中的光隔離器、波分復(fù)用濾波器、透鏡等而與連接光纖13a光耦合?？梢栽诠鈱W(xué)部件21至23與連接光纖13a光學(xué)對(duì)準(zhǔn)之后，利用例如YAG激光焊接法或粘接劑將光學(xué)部件21至23固定在殼體20上。在連接光纖13a與光學(xué)部件21至23之間光學(xué)對(duì)準(zhǔn)之后，可以在箭頭X指示的角部利·用YAG激光焊接法將殼體20固定至與插針13的后部壓力配合的襯套16。插針13可以與光學(xué)插座11的套管17相同地由例如氧化鋯等電絕緣材料制成。插針13設(shè)置有位于中心的連接光纖13a。因?yàn)楣鈱W(xué)部件21至23與連接光纖13a的端部16b光耦合而外部光纖9a與連接光纖13a的另一端物理接觸，所以光學(xué)部件21至23可以借助連接光纖13a而與外部光纖9a光耦合。本實(shí)施例的插針13具有如下特征不僅使光學(xué)部件21至23與外部光纖9a如上所述地光耦合，而且將光學(xué)插座11與器件單元12物理地組裝在一起。下面進(jìn)一步描述插針13的機(jī)械功能。襯套16和保持件15均與插針13壓力配合，并且襯套16和保持件15組裝為彼此之間具有間隙14。盡管保持件15和襯套16是由金屬制成的，但因?yàn)椴遽樖怯商沾芍瞥傻?，因而間隙14可以將保持件15和襯套16這兩個(gè)構(gòu)件電隔離。本實(shí)施例具有如下特征電絕緣樹脂填充在間隙14中，從而可以等效地增加插針13支撐保持件15和器件單元12的功能長(zhǎng)度。本實(shí)施例的具有間隙14的插針13的布置方式可以增強(qiáng)光學(xué)組件10的硬度。圖2A至圖2C放大示出間隙14周圍的布置方式，其中，圖2A是剖視圖，圖2B和圖2C示出該布置方式的一些變型例。插針13壓力配合在保持件15的開口 15a和襯套16的開口 16a內(nèi)，其中，保持件15與襯套16隔開預(yù)定距離，該預(yù)定距離由填充有絕緣樹脂的間隙14設(shè)定?？梢允褂锰囟üぞ邅砜刂茝囊r套16的端部到自保持件15伸出的插針13的端部13b的超出長(zhǎng)度。當(dāng)填充間隙14的樹脂19是熱固型樹脂時(shí)，可以通過例如熱處理來使樹脂19硬化。間隙14中的硬化樹脂19可以將插針13增強(qiáng)，以使器件單元12與光學(xué)插座11結(jié)合。即使當(dāng)器件單元12包括多個(gè)光學(xué)部件和其它光學(xué)器件而使器件單元的重量變大且使施加在插針13和光學(xué)插座11上的力矩增大時(shí)，硬化樹脂仍可以有效地抑制插針13的變形。間隙14中的硬化樹脂19等效地增加了用于壓力配合的長(zhǎng)度，從而可以有效地抑制插針13的變形、或外部光纖9a與器件單元12的對(duì)準(zhǔn)不良。在本實(shí)施例的變型布置方式中，保持件15可以在面向襯套16的一側(cè)設(shè)置有臺(tái)階15b，而襯套16也可以在面向保持件15的一側(cè)設(shè)置有臺(tái)階16b。這些臺(tái)階15b和16b可以限定間隙14，并且設(shè)置于臺(tái)階15b與16b之間的空間可以被樹脂填充。臺(tái)階15b和16b可以有效地防止樹脂從間隙14伸出。如圖I所示，可以在圖2B和圖2C中的箭頭X指示的角部利用YAG激光法將襯套16焊接到殼體20上。因?yàn)闃渲?9的直徑由臺(tái)階15b和16b限定，所以樹脂19不會(huì)干擾YAG激光焊接。因此，樹脂19可以與YAG激光焊接在功能上隔離，從而可以避免樹脂在焊接期間劣化和飛沫，以防止樹脂19使隔離電壓減小。盡管圖2B所示的實(shí)施例在保持件15上設(shè)置有臺(tái)階15b且在襯套上設(shè)置有另一臺(tái)階16b，但其它實(shí)施例中的光學(xué)組件可以僅提供臺(tái)階15b和16b中的一者來控制樹脂19的直徑。優(yōu)選的是僅保持件15設(shè)置有臺(tái)階15b的布置方式，這是因?yàn)闃渲?9變得相對(duì)更不易于受YAG激光束的影響。在一系列試驗(yàn)中證實(shí)了在間隙14中填充硬化樹脂19的效果。首先，研究間隙 14中不存在樹脂19的初始光學(xué)插座。對(duì)如下的光學(xué)插座進(jìn)行測(cè)試，該光學(xué)插座具有6. 38mm的套管13、0. 35mm的間隙14以及長(zhǎng)度為0. 84mm的襯套開口 16a。圖3A和圖3B示出在初始狀態(tài)下以及在沿著三個(gè)坐標(biāo)施加500G的沖擊之后的光耦合效率的變化APf，其中，Z方向沿著套管的光學(xué)軸線，其它兩個(gè)方向垂直于套管的光學(xué)軸線。如圖3A和圖3B所示，在沿著X方向和Y方向施加沖擊之后，光耦合效率劣化，而對(duì)于沿著Z方向的沖擊，光耦合效率的變化不明顯或者處于誤差容限之內(nèi)。在沿著X方向和Y方向施加沖擊之后，觀察到超過I. 5dB的劣化。圖4示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例布置方式的將樹脂19填充在間隙14中的光學(xué)插座的光耦合效率的變化。即使在沿著X方向或Y方向施加沖擊之后，本實(shí)施例的光學(xué)插座仍然沒有顯示出光耦合效率的明顯劣化。這樣，圖4示出當(dāng)沖擊變大時(shí)的光耦合效率的變化。如圖4所示，即使施加1000G的沖擊，硬化樹脂19填充在間隙14中的光學(xué)插座仍然沒有顯示出光耦合效率的劣化。<第二實(shí)施例>圖5A至圖5C放大示出根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光學(xué)插座IlA的基部，其中，圖5A是剖視圖，而圖5B和圖5C示出第二實(shí)施例的變型例。如圖5A所示,第二實(shí)施例的光學(xué)插座IIA設(shè)置有絕緣環(huán)19A,該絕緣環(huán)19A代替前述實(shí)施例中的絕緣樹脂19填充到保持件15與襯套16之間的間隙14中?？梢越柚扔糜诒３旨?5和襯套16的配合力小的配合力將絕緣環(huán)19A壓力配合到插針13上。襯套16可以壓力配合在插針13的基部，以便抵靠在絕緣環(huán)19A上。于是，可以將絕緣環(huán)19A緊密地固定在保持件15與襯套16之間；也就是說,絕緣環(huán)19A的一個(gè)表面與保持件15緊密地接觸，而另一個(gè)表面與襯套緊密地接觸。因?yàn)榻^緣環(huán)19A可以由典型為氧化鋯陶瓷的電絕緣材料制成，所以由金屬制成的保持件15以及同樣由金屬制成的襯套16可以電隔離。例如，可以通過對(duì)陶瓷套管17進(jìn)行切割并對(duì)其兩個(gè)表面進(jìn)行拋光來形成絕緣環(huán)19A。絕緣環(huán)19A的功能可以與前述實(shí)施例中的絕緣樹脂19的功能相似或相同。也就是說，即使當(dāng)襯套16和插針13的基部承受來自器件單元12的力矩時(shí)，絕緣環(huán)19A仍然可以吸收施加在插針13上的應(yīng)力，從而等效地增加了襯套16和保持件15與插針13壓力配合的長(zhǎng)度，并且可以增強(qiáng)光學(xué)插座11對(duì)與插針13的光學(xué)軸線垂直地施加的沖擊或應(yīng)力的耐受性。與圖2B和圖2C所示的變型的第一實(shí)施例中設(shè)置的臺(tái)階相同，保持件15和/或襯套16可以在彼此相對(duì)的表面中設(shè)置臺(tái)階15b或16b。臺(tái)階15b和16b的直徑大致等于絕緣環(huán)19A的直徑，從而臺(tái)階15b和16b可以在整個(gè)表面中均衡地保持絕緣環(huán)19A，以增強(qiáng)對(duì)應(yīng)力的耐受性。圖6示出具有絕緣環(huán)19A的光學(xué)插座11的光稱合效率的變化。在圖6所示的試驗(yàn)中，光學(xué)插座11的布置方式與圖5所示的試驗(yàn)中的布置方式相同，只是內(nèi)部設(shè)置有絕緣環(huán)19A的間隙14具有0. 4mm的長(zhǎng)度，該長(zhǎng)度比前面的試驗(yàn)中的長(zhǎng)度稍大，并且預(yù)期對(duì)于與光學(xué)軸線垂直地施加的沖擊將表現(xiàn)得稍差。如圖6所示，即使與光學(xué)軸線垂直地施加1000G的沖擊，具有絕緣環(huán)19A的光學(xué)插座11的光耦合效率仍然沒有劣化。在上述詳細(xì)描述中，參考具體示例性實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的方法和裝置進(jìn)行了描述。 然而，顯而易見的是，可以在不脫離本發(fā)明較廣義的精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種變型和修改。因此，應(yīng)該認(rèn)為本說明書和附圖是示例性的而不是限制性的。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)組件，包括 光學(xué)插座，其包括插針、保持件和襯套，所述保持件和所述襯套壓力配合在所述插針上，并且在所述保持件與所述襯套之間形成間隙；以及 器件單元，其組裝在所述光學(xué)插座的襯套上，所述器件單元包括至少一個(gè)光學(xué)子組件，所述至少一個(gè)光學(xué)子組件與設(shè)置在所述光學(xué)插座中的外部光纖光耦合， 其中，所述光學(xué)插座的間隙被電絕緣物質(zhì)填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述電絕緣物質(zhì)是電絕緣樹脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述電絕緣物質(zhì)是緊密地設(shè)置在所述襯套與所述保持件之間的電絕緣環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件，其中， 所述電絕緣環(huán)和所述插針由彼此相同的材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件，其中， 所述電絕緣環(huán)由氧化鋯制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)組件，其中， 所述電絕緣環(huán)壓力配合在所述插針上。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述光學(xué)插座還包括套管，在所述套管內(nèi)收納所述外部光纖；以及外殼，其覆蓋所述套管， 所述套管和所述外殼壓力配合在所述插針與所述保持件之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述襯套焊接到所述器件單元上。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)組件，其中， 所述保持件和所述襯套中的至少一者在彼此相對(duì)的表面中設(shè)置有臺(tái)階，所述臺(tái)階的直徑比所述襯套在與所述器件單元焊接的部位處的直徑小。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述插針由陶瓷制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述器件單元包括發(fā)送器光學(xué)部件和接收器光學(xué)部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的光學(xué)組件，其中， 所述器件單元包括發(fā)送器光學(xué)子組件和接收器光學(xué)子組件， 所述光學(xué)組件是雙向光學(xué)組件。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有與光學(xué)插座電隔離的器件單元的光學(xué)組件，該光學(xué)組件可以改善光學(xué)器件與外部光纖之間的光耦合效率。該光學(xué)組件包括光學(xué)插座和器件單元，器件單元僅借助插針而組裝到光學(xué)插座上，同時(shí)形成使光學(xué)插座與器件單元隔開的間隙。該間隙被絕緣樹脂填充或被絕緣環(huán)緊密地覆蓋，從而增強(qiáng)了插針硬度，以應(yīng)對(duì)由于器件單元中的光學(xué)子組件而增大的力矩。
文檔編號(hào)G02B6/42GK102778732SQ20121014451
公開日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月11日
發(fā)明者川村正信, 米谷治雄, 若崎環(huán)樹, 藤村康, 高木敏男 申請(qǐng)人:住友電工光電子器件創(chuàng)新株式會(huì)社, 住友電氣工業(yè)株式會(huì)社