用于信號分配的有透鏡的柔性光學(xué)互連裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于以柔性、可重復(fù)且經(jīng)濟(jì)的方式互連光學(xué)部件，例如光纖和光學(xué)線路的方法和裝置。本發(fā)明可在光學(xué)盒、接插板和接插板外罩內(nèi)實(shí)施。它可用于在數(shù)據(jù)中心內(nèi)替換接插線纜等。事實(shí)上它可應(yīng)用在任何光學(xué)互連應(yīng)用中。根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)或更多光學(xué)部件通過內(nèi)嵌有一個(gè)或更多光纖的柔性光學(xué)線路基板光學(xué)互連，在每根光纖的每端具有透鏡，所述透鏡也內(nèi)嵌在所述柔性光學(xué)線路基板內(nèi)。所述柔性光學(xué)線路可結(jié)合到帶有孔的外殼內(nèi)，所述孔用于接納要與所述裝置互連的光學(xué)部件的光學(xué)連接器，例如在光纜端部處或在光學(xué)或光電線路接口處的光學(xué)連接器。內(nèi)嵌在所述柔性光學(xué)線路內(nèi)的光纖的有透鏡的端部定位成與所述孔相鄰，以光學(xué)連接至安裝在所述孔內(nèi)的連接器內(nèi)的光纖，而不需要外殼內(nèi)部的相配連接器。
【專利說明】用于信號分配的有透鏡的柔性光學(xué)互連裝置
[0001]本申請于2012年9月7日作為PCT國際專利申請?zhí)峤?，指定除美國以外的所有國家時(shí) 申請人:是美國國內(nèi)公司Tyco Electronics Corporat1n (泰科電子公司)，僅僅指定美國時(shí) 申請人:是美國公民 James Joseph EberIe, Jr.和 Bruce Eltringham Barry,并要求 2011年9月12日提交的美國專利申請N0.13/230，094的優(yōu)先權(quán)，其實(shí)質(zhì)內(nèi)容通過引用全部合并于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本發(fā)明涉及一種用于高速信號分配的光纖光學(xué)連接。
【背景技術(shù)】
[0003]光纖分支盒是在光纜組之間連接光纖的無源光學(xué)部件。這種分支盒通常在多個(gè)光纖連接器，例如有MT插芯的MPO型連接器，與單纖或雙纖連接器如LC或SC型連接器之間提供轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有技術(shù)典型的光纖分支盒在圖1中示出。該具體示例的盒100的功能是在光纖光纜103中所包含的12根光纖與六個(gè)雙纖光纜105之間分配信號。例如，在實(shí)際的例子中，每個(gè)雙纖光纜105包括一個(gè)發(fā)送信道和一個(gè)接收信道。因此，十二纖光纜103中的六根光纖將數(shù)據(jù)發(fā)送進(jìn)入盒，并通過盒到六個(gè)雙纖光纜105的每一個(gè)中的一根光纖。十二纖光纜103中另外六根光纖通過盒從六個(gè)雙纖光纜105的每一個(gè)中的另外一根光纖接收數(shù)據(jù)。如此，多光纖光纜103端接一個(gè)多光纖連接器，如MPO插頭連接器107。六個(gè)雙纖光纜105的每個(gè)端接一個(gè)雙纖連接器，如雙纖LC插頭連接器109。備選地，每個(gè)光纜105可與兩個(gè)信號光纖連接器端接。盒100包括在外殼101的壁上的孔內(nèi)的適配器114，十二纖MPO型插座連接器111在所述外殼內(nèi)部附接于所述適配器114，以在光纜103端部與十二纖MPO型插頭連接器107配合。盒100在外殼101的壁內(nèi)的孔內(nèi)進(jìn)一步包括六個(gè)雙適配器115，十二個(gè)單纖LC型插座連接器113在所述外殼101內(nèi)部附接于所述適配器115，以在光纖光纜105端部光學(xué)連接到六個(gè)雙纖LC型插頭連接器109。十二根單獨(dú)的光纖117在外殼101內(nèi)在MPO插座連接器111背部與十二個(gè)LC插座連接器113背部之間走線。
[0004]這些光學(xué)盒100非常昂貴，因?yàn)樗鼈兺ǔＪ怯筛叨仁炀毠と耸止ぱb配，并且需要在每根光纖的兩端都要將光纖117連接到連接器111和113，包括將光纖117放置到連接器111、113的插芯內(nèi)，將光纖用環(huán)氧樹脂粘在連接器內(nèi)，拋光光纖的端面，在外殼101的緊密空間內(nèi)布線光纖117，以及通常與光纖端接至連接器有關(guān)的所有其他步驟。進(jìn)一步地，因?yàn)楣鈱W(xué)盒是手工裝配的，它們會(huì)根據(jù)操作者技能和經(jīng)驗(yàn)而遭受人為的錯(cuò)誤和變化，尤其是關(guān)于不正確的光纖走線。另外，光纖光學(xué)盒的裝配牽涉到耗時(shí)的運(yùn)行測試，尤其對于較高速度的部件來說。
[0005]進(jìn)一步地，隨著40GB和100GB每秒的光纖網(wǎng)絡(luò)日漸流行，光纖光學(xué)盒內(nèi)的分支/合并在光纖的兩端牽涉到多光纖連接器，這是因?yàn)椋?0GB和100GB網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)信道現(xiàn)在包括4、8、10或20根并行的光纖，而不是2根。隨著現(xiàn)在信道需要多得多的光纖，由于數(shù)據(jù)中心的空間變得更加昂貴，將這些信道合并到更大光纖數(shù)干線在未來會(huì)變得至關(guān)重要。因此，盒內(nèi)部相關(guān)光纖走線變得復(fù)雜得多，并易于因操作者而變化。
[0006]光學(xué)信道的功率需求會(huì)變得嚴(yán)格，空間限制會(huì)變得重要。因此，性能必須被嚴(yán)格控制，使得公差會(huì)變得日益嚴(yán)格，而操作者變化會(huì)變得越來越成問題。這會(huì)產(chǎn)生更貴、更高精度部件，更高的運(yùn)行測試成本，以及更高的生產(chǎn)返工率和廢品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及用于以柔性、可重復(fù)且經(jīng)濟(jì)的方式互連光學(xué)部件，例如光纖、光學(xué)連接器和光學(xué)線路的方法和裝置。本發(fā)明可在光學(xué)盒、接插板、接插板外罩、區(qū)域分配硬件、墻壁固定件等內(nèi)實(shí)施。它可用于在數(shù)據(jù)中心內(nèi)替換分支線纜等。事實(shí)上它可應(yīng)用在任何光學(xué)互連應(yīng)用中。根據(jù)本發(fā)明，兩個(gè)或更多光學(xué)部件通過帶有一個(gè)或更多內(nèi)嵌光纖的柔性光學(xué)線路基板光學(xué)互連，在每根光纖的每端具有透鏡。所述透鏡可內(nèi)嵌在所述柔性光學(xué)線路基板內(nèi)或位于安裝在基板上或與基板分離的獨(dú)立支撐裝置內(nèi)。所述柔性光學(xué)線路可結(jié)合到帶有孔的外殼內(nèi)，所述孔用于接納要與所述裝置互連的光學(xué)部件的光學(xué)連接器，例如在光纜端部處或在光學(xué)或光電線路接口處的光學(xué)連接器。內(nèi)嵌在所述柔性光學(xué)線路內(nèi)或輔助裝置內(nèi)的光纖的劈開端被定位成與透鏡相鄰，所述透鏡允許光學(xué)耦合到孔以光學(xué)連接到安裝在所述孔內(nèi)的連接器內(nèi)的所述光纖，而不需要外殼內(nèi)部的相配連接器。備選地，光纖可成形為使其起到透鏡的作用以直接耦合到如透鏡這樣的聚焦裝置，以光學(xué)耦合到安裝在孔內(nèi)的連接器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的示例性光纖盒去除了頂面板的俯視圖。
[0009]圖2是根據(jù)本發(fā)明原理的柔性光纖光學(xué)線路的圖示。
[0010]圖3是根據(jù)本發(fā)明原理的去除了頂面板的光纖光學(xué)盒的平面圖。
[0011]圖4是圖3的A部分的細(xì)節(jié)圖。
[0012]圖5是示出用于在設(shè)備機(jī)架內(nèi)在接插板之間形成光學(xué)連接的本發(fā)明實(shí)施例的圖。
[0013]圖6示出了結(jié)合到可變深度機(jī)架安裝外罩中的本發(fā)明原理的圖。
[0014]圖7是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的可變深度盒的圖示。
[0015]圖8是根據(jù)本發(fā)明原理的柔性的另一個(gè)盒的圖示。
[0016]圖9是根據(jù)本發(fā)明原理的可繞鉸鏈彎曲的又一個(gè)盒的圖示。
[0017]圖10是根據(jù)本發(fā)明原理的光學(xué)分束器的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明涉及用于以經(jīng)濟(jì)、柔性和可重復(fù)的方式互連第一和第二光學(xué)部件的方法和裝置，例如光纜或光電裝置。本發(fā)明尤其適合這樣的應(yīng)用，如光學(xué)盒、接插線纜、光學(xué)分束器和接插板互連器、區(qū)間分配硬件、墻壁固定物等。
[0019]本發(fā)明涉及使用柔性光學(xué)線路，其帶有內(nèi)嵌在柔性光學(xué)線路基板內(nèi)的至少一根，但更有效的是多根光纖，其中模制透鏡位于一個(gè)或多個(gè)光纖的至少一個(gè)端面。透鏡可在光纜端部或在光電裝置接口處光學(xué)接入外部標(biāo)準(zhǔn)光學(xué)連接器(例如，MPO、LC、ST、SC插頭)，而不需要常規(guī)的相配連接器(例如MPO、LC、ST、SC插座)。更合適地，光學(xué)部件上的連接器，例如光纖光纜端部處的LC插頭可插入到光學(xué)盒面板上的適配器內(nèi)，以在盒外罩內(nèi)部與嵌入的光纖端部的透鏡直接光學(xué)耦合，例如LC插座連接器。消除盒內(nèi)部常規(guī)連接器顯著降低了整體成本，因?yàn)檫@消除了通常與將光纖端接到連接器有關(guān)的熟練勞動(dòng)，這些勞動(dòng)包括拋光光纖的端面并將光纖用環(huán)氧樹脂連接到連接器內(nèi)，以及消除了與在盒內(nèi)布線光纖有關(guān)的勞動(dòng)和工藝依賴性。這還允許光學(xué)盒可以做得非常薄。進(jìn)一步地，根據(jù)具體應(yīng)用，根據(jù)本發(fā)明的柔性光學(xué)線路不需要放在剛性外殼內(nèi)，甚至根本不需要外殼。
[0020]由于有透鏡的柔性光學(xué)線路是機(jī)械上柔性的，所以本發(fā)明的構(gòu)思可用在許多不同的應(yīng)用中，其中光學(xué)盒只是一個(gè)例子。例如，它可安放在L形外殼內(nèi)并用于形成直角連接，例如直角光學(xué)墻壁適配器。它可被卷成柱形并用于在已有管道中形成光學(xué)互連。有透鏡的柔性光學(xué)線路連接構(gòu)思可結(jié)合到柔性外殼中，例如由橡膠制成的外殼，使得單一盒可用于在不同環(huán)境下形成連接和/或可在所有六個(gè)自由度(例如，X、Y、Z、滾轉(zhuǎn)、俯仰和偏航)上補(bǔ)償光學(xué)互連的兩個(gè)部件的任何形式的不對齊。由于柔性光學(xué)線路的柔性本質(zhì)，本發(fā)明實(shí)質(zhì)上可適應(yīng)互連光纖不共面的任何物理環(huán)境。如上所述，柔性光學(xué)線路可彎曲成任何非平面形狀，包括但不限于，柱形、S曲線、直角曲線、復(fù)合曲線和褶皺。
[0021]本發(fā)明還可結(jié)合到具有由鉸鏈互連的兩個(gè)部分的外殼，使得兩個(gè)部分可繞鉸鏈軸彎曲以提供類似柔性。
[0022]可以預(yù)料，有限數(shù)量的根據(jù)本發(fā)明的柔性光學(xué)線路與有限數(shù)量的模塊化可連接外殼部件，尤其是柔性的、可彎曲的、可拉伸的和/或可鉸接的外殼部件，以及一個(gè)或多個(gè)不同的透鏡塊結(jié)合，將能夠?yàn)槭聦?shí)上所有情況從相對小數(shù)量的零件模塊化地構(gòu)造光學(xué)互連。通過實(shí)質(zhì)上減少或消除制造這種光學(xué)互連線路中牽涉的人工勞動(dòng)，這種模塊化系統(tǒng)將顯著降低成本，大幅度提高質(zhì)量和可重復(fù)性。
[0023]圖2示出根據(jù)本發(fā)明原理的柔性光學(xué)線路250。該具體的柔性光學(xué)線路具有與圖1中的盒相同的信號布線。具體地，光纖光纜，例如圖1中右側(cè)上的光纜103包含十二根需要布線的光纖，每根光纖走線到十二個(gè)單一光學(xué)連接器，例如圖1中左側(cè)上的連接器113。如此，柔性光學(xué)線路250包括按此布線的十二根光纖217。所有內(nèi)嵌的光纖217在每端與模制透鏡230端接。透鏡230位于透鏡塊257內(nèi)，透鏡塊257可安裝在獨(dú)立的保持器(圖2中未示出)內(nèi)，如下面結(jié)合附圖4詳細(xì)說明的。
[0024]柔性光學(xué)線路是已知的，因此不作詳細(xì)描述。不過，它們基本上包括夾在兩個(gè)或更多個(gè)柔性板226，228之間的一根或多根光纖217，柔性板的材料為例如MylarTM或其它聚合物。兩板之間可包括粘合劑255以使兩板彼此粘接?；蛘?，取決于板的材料及其它因素，兩板226，228可被加熱到其熔點(diǎn)以上以在光纖嵌在兩板之間的情況下將兩板熱焊在一起。
[0025]已經(jīng)開發(fā)了大量有關(guān)于在光學(xué)連接器中這種透鏡的設(shè)計(jì)、制造和使用的技術(shù)，這種技術(shù)可用于設(shè)計(jì)和制造這樣的透鏡230，將光纖217與這樣的透鏡端接，以及通過這樣的透鏡將光耦合到光學(xué)連接器內(nèi)的光纖。這樣的信息可從以下專利和專利申請中獲得，所有文件通過引用全部合并于此。
[0026]題為“Expanded Beam Connector” 的美國專利 N0.7，722，261 ；
[0027]2009 年 10 月 28 日提交的題為 “Expanded Beam Interface Device and MethodofFabricating Same” 的美國專利公開 N0.2011/0096404 ；
[0028]2008 年 10 月 9 日提交的題為 “Mult1-Fiber ferrules for Making PhysicalContact and Method of Determining same，，的美國專利公開 N0.2009/0097800 ；
[0029]題為“Optical Fiber Array Interconnect1n，，的美國專利 N0.6, 208, 779 ；
[0030]題為“Optical ADD/DROP Filter and Method of Making Same” 的美國專利N0.6，480，661 ；
[0031]題為“Optical Fiber Circuit” 的美國專利 N0.6，690，862 ；
[0032]題為“Expanded Beam Fiber Optic Connector” 的美國專利 N0.6, 012, 852 ；以及
[0033]2010 年 7 月 14 日提交的題為 “Single-Lens, Mult1-Fiber Optical ConnectorMethod an (!Apparatus” 的美國專利申請 N0.12/836, 067。
[0034]更具體地，已有將連接器直接耦合到透鏡230前面的技術(shù)，使得透鏡不需要具有其本身的常規(guī)相配連接器，例如前述美國專利N0.7，722，261所公開的。更合適地，參照圖3，其示出了結(jié)合到與圖1的光學(xué)盒類似的光學(xué)盒200內(nèi)的圖2的柔性光學(xué)線路250，光纜103、105 (或要被光學(xué)互連的其它光學(xué)部件)可如圖1 一樣與常規(guī)的連接器107，109端接。這些連接器107，109可插入到與相應(yīng)透鏡230相鄰的光學(xué)盒200上的適配器115內(nèi)，并與這些透鏡光學(xué)耦合(并且通過這些透鏡與柔性光學(xué)線路的光纖217耦合)，而不需要在盒外殼201內(nèi)部具有常規(guī)的第二相配連接器。
[0035]對于多光纖連接器107，每根光纖可光學(xué)耦合到一個(gè)單獨(dú)的透鏡。但是，備選地，也可用單一的大透鏡230將來自連接器107中十二根光纖中的每一根的光單獨(dú)地耦合至柔性光學(xué)線路250上的十二根光纖217。例如，參見美國專利申請N0.12/836,067。
[0036]因此，這里公開的有透鏡的柔性光學(xué)線路250的使用消除了大部分甚至全部與制造光學(xué)盒有關(guān)的熟練人工勞動(dòng)。特別是，拋光光纖端面。另外，不需要在盒外殼內(nèi)部手工布線光纖，當(dāng)需要進(jìn)行光學(xué)耦合的數(shù)量很大時(shí)，這是非常困難的。另一方面，柔性光學(xué)線路通常在基本上自動(dòng)化機(jī)器上制造，因此可快速廉價(jià)地大批量制造，然后僅僅是插入到外殼內(nèi)。
[0037]本發(fā)明還消除了常規(guī)內(nèi)部連接中采用的許多部件，并簡化了連接器工藝。此功能進(jìn)一步顯著降低了成本，并允許外殼可為非常薄和/或柔性的。
[0038]圖4是圖3的A部分的詳細(xì)分解圖，示出柔性光學(xué)線路250內(nèi)的兩根光纖217到示例的兩光纖外部連接器109內(nèi)的兩根光纖271的接口。具體地，外部連接器109，可為任何常規(guī)的連接器，例如SC、LC、ST或MPO連接器，基本上以常規(guī)的方式插入到盒外殼201的孔內(nèi)的適配器115中。在外殼201的內(nèi)側(cè)，柔性光學(xué)線路250包含光纖217，光纖217的端面217a端接到透鏡塊257，所述透鏡塊257包括模制成聚合物塊258的一部分的兩個(gè)透鏡230。備選地，透鏡可被獨(dú)立制造，并放置在支撐塊例如聚合物塊的開口內(nèi)?？蓪⒄凵渎势ヅ涞牟牧?未示出)，例如凝膠或粘合劑置于柔性光學(xué)線路250的光纖的端面217a與透鏡230之間的縫隙內(nèi)，以使損耗最小化。還可插入抗反射元件或涂層以改進(jìn)光學(xué)返回?fù)p耗特性。透鏡230的其它面毗鄰于適配器并且與由適配器限定的光路261對齊，適配器又與外部連接器109內(nèi)的光纖271的端面對齊。再次，可將折射率匹配材料置于透鏡230和適配器115和/或連接器109之間。
[0039]上述盒的 實(shí)施例只是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。在其它實(shí)施例中，可沒有外殼或外殼可為柔性的。例如，在其它實(shí)施例中連接器可結(jié)合到柔性光學(xué)線路中。具體地，透鏡可結(jié)合到安裝在柔性光學(xué)線路上的常規(guī)的連接器中，柔性光學(xué)線路然后可配合到相反的互補(bǔ)連接器。[0040]例如圖5示出了根據(jù)本發(fā)明原理的光學(xué)互連器500，用于將光學(xué)信號從一組四個(gè)多光纖連接器501 (每個(gè)連接器包括四根光纖)分支到設(shè)備機(jī)架505內(nèi)的十六個(gè)單光纖連接器503。具體地，圖5示出設(shè)備機(jī)架505的一部分，設(shè)備機(jī)架505包含頂行的豎直取向接插板509和底行的豎直對齊接插板511。頂行的接插板509包括多個(gè)豎直取向的雙纖連接器。底行的接插板包括多個(gè)豎直取向的四槽接插板511，每個(gè)槽包含具有4根光纖的連接器。
[0041]對于每一列，從底行多光纖連接器到頂行單光纖連接器503的分支由與根據(jù)本發(fā)明的合適的連接器端接的一系列柔性光學(xué)線路500實(shí)現(xiàn)。對于該應(yīng)用，柔性光學(xué)線路500上光纖的相反端面朝向相同的方向，并布置成與柔性光學(xué)線路相同邊緣或柔性光學(xué)線路的至少大致共線的邊緣相鄰。
[0042]在現(xiàn)有技術(shù)中，通常利用合適的連接器在每個(gè)端部與多個(gè)定制的I到4個(gè)光纜組件建立這些連接。因此，在僅一列上形成互連會(huì)要求人在可能非常狹小的空間插入16(12+4)個(gè)不同的連接器，因?yàn)?，?jù)推測，在需要形成連接的整個(gè)周圍已經(jīng)有其它線纜和連接器。另外，機(jī)架很可能在數(shù)據(jù)中心內(nèi)，所述數(shù)據(jù)中心包括緊密封裝的幾十或者幾百個(gè)這樣的機(jī)架，從而使得工作環(huán)境非常狹窄。
[0043]采用本發(fā)明的柔性光學(xué)線路互連器500，通過將本發(fā)明的柔性光學(xué)線路互連器500與適當(dāng)接插板509、511上的連接器正確對齊，并將其一次全部推入以同時(shí)接合所有十六個(gè)連接器，可同時(shí)形成這十六個(gè)連接。
[0044]對于這種類型的應(yīng)用，柔性光學(xué)線路可被制造得足夠剛性以允許這種推入而不會(huì)壓皺柔性光學(xué)線路，卻又足夠柔性以彎折或拉伸來解決連接中涉及的兩個(gè)接插板509、511之間的任何不對齊。
[0045]在其它實(shí)施例中，可提供夾具以在其被推入的同時(shí)支撐柔性光學(xué)線路500。這樣的夾具可簡單成兩個(gè)樹脂玻璃平行板，彼此隔開足以使柔性光學(xué)線路500在兩板之間滑過，前端部(包括連接器的端部)略微伸出，使得柔性光學(xué)線路可與接插板509、511內(nèi)的相配連接器或適配器接合，同時(shí)柔性光學(xué)線路的大部分受到板的支撐以防止其彎曲、折疊或損壞。
[0046]圖6示出本發(fā)明在機(jī)架抽屜內(nèi)的另一個(gè)應(yīng)用。在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)光纜接入到能夠伸縮地滑入滑出機(jī)架的機(jī)架抽屜時(shí)，需要提供過量的線纜掛在機(jī)架背部外，或與相鄰硬件線纜纏繞，使得有足夠的過量線纜以允許抽屜被拉出而不會(huì)拉緊線纜。
[0047]根據(jù)本發(fā)明，通過在抽屜600、610內(nèi)采用本發(fā)明的柔性光學(xué)線路604以將抽屜600,610的背面板601、611處的線纜606與抽屜前的接插板608、609互連，允許抽屜600、610滑入滑出機(jī)架602所需要的松弛可在抽屜自身內(nèi)提供。柔性光學(xué)線路604被制造得足夠長以適應(yīng)抽屜被一直拉出到其前停止部，如圖6中的左上抽屜600所示，但可以靠自身折疊起來以允許抽屜被一直推回到其后停止部，如下部右手邊的抽屜610(注意:折疊612)所
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[0048]在又一實(shí)施例中，柔性光學(xué)線路和/或容納它的外殼可以手風(fēng)琴的方式褶皺，使得柔性光學(xué)線路及其外殼可被縱向拉伸和壓縮，以及彎曲成復(fù)合曲線。圖7示出根據(jù)這樣的實(shí)施例構(gòu)造的外殼701。在這樣的實(shí)施例中，例如，外殼701的前和后面板705、707可被制成剛性，所述前和后面板705、707帶有用于接納適配器(未示出)的窗口 702、703，適配器會(huì)接收通過外殼701光學(xué)連接的光學(xué)部件的連接器(未示出)，而側(cè)壁709、710、711、712由可折疊和壓縮的柔性材料制成，并以手風(fēng)琴的方式受壓，如圖所示。備選地，側(cè)壁可為伸縮地可擴(kuò)張和可收縮。
[0049]在外殼701上的柔性光學(xué)線路可以與上述關(guān)于外殼701的方式類似的方式褶皺，使其在長度上可延長以及可彎曲。但是，備選地，柔性光學(xué)線路可沿其長度形成為S形(如圖6所示，見612)，使得在折痕的縱向端部深度之間的直線距離可增加和減少以適應(yīng)外殼的相反端705、707之間的變化的直線距離(以及所導(dǎo)致的光纖相反端之間直線距離)，類似于圖6中所示的情況。必須小心在褶皺或S曲線中不要把光纖彎曲得過于劇烈而使它們可能斷裂或至少使光能從纖芯中逸出。但是，許多制造商現(xiàn)在提供了可彎曲到非常小半徑曲線而不會(huì)斷裂或明顯信號損失的光纖。
[0050]在又一實(shí)施例中，如圖8中所示，整個(gè)外殼801或至少側(cè)壁803、804、805、806(將具有用于接納外部連接器和/或適配器的孔809、810的面板807、808互連的壁)可由柔性材料例如橡膠制成，使得外殼801可彎曲以適應(yīng)要由裝置互連的光學(xué)部件不能縱向?qū)R的情況。
[0051]圖9示出裝置900的又一個(gè)實(shí)施例，其中柔性光學(xué)線路901結(jié)合到包括鉸接部件904,906的外殼902內(nèi)。具體地，外殼902包括在鉸鏈905處連接的兩個(gè)外殼零件904、906，使得兩個(gè)外殼零件904、906可相對彼此繞鉸鏈905以不同的角度取向配置。盡管外殼902被示出為具有開放的構(gòu)造，它備選地可被封閉，例如通過在另兩個(gè)部件904、906內(nèi)部增加封閉裝置900的內(nèi)部空間的第三彎曲外殼部件(未示出)，并且部件904、906繞鉸鏈905相對彼此樞轉(zhuǎn)時(shí)可在第三彎曲外殼部件上滑動(dòng)。
[0052]兩個(gè)透鏡塊(未示出)可位于外殼902的相反端面911、912上。但是，所示實(shí)施例示出更具適應(yīng)性的結(jié)構(gòu)，其進(jìn)一步包括經(jīng)由第二鉸鏈908連接到外殼零件904的附加面板907。透鏡塊909安裝在面板907上，所述面板907可繞鉸鏈908樞轉(zhuǎn)以在相對彼此定位柔性光學(xué)線路端部時(shí)提供額外的自由度。
[0053]在很多情況下，本發(fā)明是有用。例如，由于沒有內(nèi)部連接器，本發(fā)明的柔性光學(xué)線路互連器可以做得非常薄。具體地，它可包括一外殼，除了接納外部連接器的端面以外，該外殼只需要有足以安放柔性光學(xué)線路(以及容納其任何必要曲率，例如如前所述褶皺或S曲線)的厚度。事實(shí)上，還如前所述，在某些實(shí)施例中，可根本沒有外殼，用于接納外部連接器的適配器或其它結(jié)構(gòu)可直接結(jié)合在與光纖端面和透鏡相鄰的柔性光學(xué)線路上。因此，它可用于非常矮型的表面安裝箱，其用于辦公建筑等的壁裝式互連器。它還可用于模塊化用具的互連，所述模塊化用具通常提供非常小的空間用于電或光裝置。
[0054]另外，預(yù)計(jì)大量的光學(xué)互連可由相對小數(shù)量的部分模塊化地形成。具體地，每個(gè)不同的光學(xué)走線模式類型需要一種柔性光學(xué)線路(例如I到12光纜分支器(如圖2所示)，I到4分支器，I到4光學(xué)分束器等)。但是，注意到單一有透鏡的柔性光學(xué)線路可用于各種不同數(shù)量的這種分支器。例如，提供十個(gè)I到4分支的光纖走線的根據(jù)本發(fā)明的有透鏡的柔性光學(xué)線路可用在提供從一個(gè)I到4分支到多達(dá)十個(gè)I到4分支的任意的光學(xué)盒內(nèi)。如果光學(xué)盒需要提供少于十個(gè)這種分支，則只是簡單地不使用某些光纖/透鏡。
[0055]由于有透鏡的柔性光學(xué)線路是柔性的，它們可彎曲以適應(yīng)許多不同的物理布局。有透鏡的柔性光學(xué)線路可由足夠長度構(gòu)成以適應(yīng)大部分最長的實(shí)際應(yīng)用，因?yàn)閷τ谳^短的應(yīng)用它們可折疊起來。在盒型應(yīng)用或涉及外殼的其它應(yīng)用中，可提供適于以各種組合模塊化地連接到彼此的模塊化的一組多個(gè)外殼零件?？商峁┩鈿げ考糜阢q接和/或固定連接。一個(gè)或多個(gè)外殼部件可為柔性的。如此，可形成幾乎所有外殼形狀，并將其中一個(gè)有透鏡的柔性光學(xué)線路放置在其內(nèi)。外殼部件可包括適于接納任何形式的適配器和/或連接器的有孔的壁。
[0056]盡管已關(guān)于采用模制透鏡的實(shí)施例描述了本發(fā)明，應(yīng)理解這只是示例，能導(dǎo)光的其它光學(xué)部件也可位于柔性光學(xué)線路內(nèi)的光纖端部(或內(nèi)嵌在光纖端部的層疊板內(nèi))，這種導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)部件包括，但不限于，衍射光柵、Escalier光柵、鏡和全息圖。
[0057]還應(yīng)理解不是所有連接都需要形成在層疊條的相反端。例如，圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的柔性光學(xué)線路1001作為光學(xué)分束器1000實(shí)施。這一分束器可結(jié)合到例如無源光學(xué)網(wǎng)絡(luò)(PON)內(nèi)。有透鏡的柔性光學(xué)線路具有位于柔性光學(xué)線路1001的一個(gè)縱向邊緣的輸入連接器1003，以及五個(gè)輸出連接器1004a-1004e。合適的光纖1009a_1009e和透鏡1lla-1Ollf位于如前所述根據(jù)本發(fā)明原理的線路1001上，以將通過輸入連接器1003接收的輸入信號分配到五個(gè)輸出連接器1004a-1004e。這些輸出連接器中的四個(gè)1004b_1004e位于柔性光學(xué)線路的相反縱向邊緣，但其中一個(gè)輸出連接器1004a位于柔性光學(xué)線路1001的中部。在該具體示例實(shí)施例中，與中部輸出連接器1004a相鄰的透鏡1lla構(gòu)造成作為分束器運(yùn)行。例如，它可為擴(kuò)展束透鏡，其增加在輸入光纖1009a上接收的光束的直徑并將其耦合到四個(gè)輸出光纖1009b-1009e，以及直接耦合到中間連接器1004a?？稍谳敵龉饫w1009b-1009e前放置額外的透鏡，以將光束聚焦回輸出光纖。該中間點(diǎn)可被用于例如不中斷在該裝置中傳輸?shù)那闆r下監(jiān)視線路內(nèi)的信號或光能量。
[0058]再有，本發(fā)明的原理可被用于取代數(shù)據(jù)中心的設(shè)備機(jī)架內(nèi)的接插板。采用本發(fā)明可在如此小的、薄的空間內(nèi)形成光學(xué)互連裝置，使得這種光學(xué)互連可位于否則被完全占據(jù)的設(shè)備機(jī)架內(nèi)未被占據(jù)的空 隙空間內(nèi)，從而在已有的設(shè)備機(jī)架內(nèi)提供甚至更密的光學(xué)互連
>J-U ρ?α裝直。
[0059]在又一實(shí)施例中，導(dǎo)電線可隨光纖一起嵌在柔性光學(xué)線路內(nèi)，以在一個(gè)裝置內(nèi)提供電和光兩種連接。需要組合光和電連接的應(yīng)用很多，例如以太網(wǎng)供電應(yīng)用，以及帶外信號應(yīng)用，例如美國專利N0.7，433，915中所公開的。
[0060]有了如此描述的本發(fā)明的具體實(shí)施例，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說易于發(fā)現(xiàn)各種替換、修改和改進(jìn)。盡管未明確指出，由本發(fā)明顯而易見地作出的這種替換、修改和改進(jìn)，也被認(rèn)為是本說明書的一部分，并被認(rèn)為是在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，前述說明只是示例的方式，而不是限制性的。本發(fā)明只由所附權(quán)利要求及其等效物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在至少一個(gè)第一光學(xué)部件與至少一個(gè)第二光學(xué)部件之間互連光信號的裝置，所述裝置包括: 柔性光學(xué)線路基板(250，604，1001)； 布置在所述基板上的多根光纖(217，1009)，每根所述光纖具有第一端部和第二端部； 至少第一導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230，1011)，其布置成與所述光纖的第一端部相鄰，并定位成將光與所述光纖耦合；和 至少第二導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230，1011)，其布置成與所述光纖的第二端部相鄰，并定位成將光與所述光纖耦合。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件是透鏡(230)。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述柔性光學(xué)線路基板包括具有第一層和第二層(226，228)的層疊板，并且所述多個(gè)光纖位于所述第一和第二層之間。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230，1011)包括多個(gè)導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230，1011)，所述多個(gè)導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件包括對應(yīng)于每根光纖(217，1009)的獨(dú)立的導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件。
5.如權(quán)利要求3所述的裝置，其中所述第一導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件包括單一導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230)，其定位成與所有光纖(217)的所述第一端部相鄰，從而與所有光纖光學(xué)耦合。
6.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括: 與所述第一和第二導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件的至少一個(gè)相鄰的光學(xué)連接器(109，107，1003，1004)，其定位成通過所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件與對應(yīng)的光纖光學(xué)耦合。
7.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件布置在所述層疊板內(nèi)。
8.如權(quán)利要求2所述的裝置，其中所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件布置在透鏡塊(257)內(nèi)，所述透鏡塊定位成與所述光纖的所述第一和第二端部相鄰。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括至少部分地包圍所述柔性光學(xué)線路的外殼(201，600，701，801，902)，所述外殼包括與所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件相鄰的孔(702，703，809，810)，所述孔構(gòu)造用于接納所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器(109，107)，從而利用穿過所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件所述光纖在所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器之間耦合光。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，還包括布置在所述外殼的孔內(nèi)的適配器(115)，所述適配器用于接納所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器。
11.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述柔性光學(xué)線路基板具有前縱向端和后縱向端，并在縱向方向上形成褶皺，使得所述柔性光學(xué)線路能自身折疊以改變所述前縱向端與所述后縱向端之間的距離。
12.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述柔性光學(xué)線路基板具有前縱向端和后縱向端以及其間的長度，并沿其長度形成為S曲線(612)，使得所述柔性光學(xué)線路基板能自身折疊以改變所述前縱向端與所述后縱向端之間的距離。
13.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置構(gòu)造成光學(xué)分束器(1000)，以分配來自所述第一光學(xué)部件或多個(gè)第二光學(xué)部件的信號。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置構(gòu)造成光學(xué)分支器(200，500)，用于在一方面包含于所述第一光學(xué)部件內(nèi)與另一方面包含于多個(gè)第二光學(xué)部件內(nèi)的多個(gè)光纖之間分配信號。
15.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述柔性光學(xué)線路是圓柱形的。
16.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述外殼(701，801)是L形的，且所述裝置是直角光學(xué)適配器。
17.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述裝置構(gòu)造成監(jiān)視端口(1000)，用于允許在不中斷通訊的情況下監(jiān)視光路上的信號。
18.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述光纖的所述第一和第二端部面向相同的方向。
19.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述柔性光學(xué)線路包括多個(gè)邊緣，并且所述光纖的所述第一和第二端部設(shè)置為與所述柔性光學(xué)線路的共線邊緣相鄰。
20.如權(quán)利要求18所述的裝置，其中所述裝置構(gòu)造成將布置在設(shè)備機(jī)架(505)內(nèi)的第一和第二光學(xué)部件互連。
21.一種用于在至少一個(gè)第一光學(xué)部件與至少一個(gè)第二光學(xué)部件之間互連光信號的裝置，所述裝置包括: 柔性光學(xué)線路基板(250，604，1001)； 布置在所述基板上的多根光纖(217，1009)，每根所述光纖具有第一端部和第二端部；以及 至少部分地包圍所述柔性光學(xué)線路的外殼(201，600，701，801，902)，所述外殼包括與所述光纖的端部相鄰的孔(702，703，809，810)，所述孔構(gòu)造用于接納所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器(109，107)，從而利用所述光纖在所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器之間耦合光； 其中柔性光學(xué)線路是非平面的。
22.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括: 與所述光纖的第一端部相鄰并定位成將光與所述光纖耦合的至少第一導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230,1011);和 與所述光纖的第二端部相鄰并定位成將光與所述光纖耦合的至少第二導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件(230，1011)。
23.如權(quán)利要求20所述的裝置，還包括: 布置在所述外殼的孔內(nèi)的適配器(115)，所述適配器用于接納所述至少一個(gè)第一光學(xué)部件和所述至少一個(gè)第二光學(xué)部件的連接器(109，107)。
24.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述外殼是柔性的。
25.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述外殼(902)包括互相鉸接的第一和第二外殼部分(904，906)。
26.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述外殼(701)包括各自帶有所述孔中的一些的前壁(705)和后壁(707)，以及構(gòu)造成自身折疊的褶皺側(cè)壁(709，710，711，712)，從而使得所述前壁與所述后壁之間的距離可調(diào)。
27.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述外殼(600)包括具有前壁(608，609)的第一外殼部分和具有后壁(601,611)的第二部分，各自帶有所述孔中的一些，并且所述第一外殼部分和所述第二外殼部分可伸縮地連接到彼此，使得所述前壁與所述后壁之間的距離可調(diào)。
28.如權(quán)利要求20所述的裝置，其中所述外殼是柱形的，并且所述柔性光學(xué)線路基板是柱形的。
29.—種光學(xué)盒,包括: 限定內(nèi)部與外部的盒外殼； 連接到所述盒外殼的第一光學(xué)連接器，所述第一光學(xué)連接器端接一纜線，該纜線承載有延伸到所述盒外殼的內(nèi)部的多根光纖；以及 由定位于所述盒外殼的內(nèi)部的柔性基板限定的柔性光學(xué)線路，所述柔性基板物理支撐從所述第一光學(xué)連接器向位于所述盒外殼上的多個(gè)光學(xué)適配器延伸到所述盒外殼的內(nèi)部的所述多根光纖，其中每個(gè)光學(xué)適配器構(gòu)造為將來自所述盒外殼的外部的第二光學(xué)連接器與來自所述盒外殼的內(nèi)部的第三光學(xué)連接器配合，所述第三光學(xué)連接器具有與所述第二光學(xué)連接器不同的構(gòu)造，其中所述第三光學(xué)連接器端接由所述柔性基板支撐的其中一根光纖。
30.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中所述盒外殼限定前側(cè)和后側(cè)，所述第一光學(xué)連接器位于所述后側(cè)，所述多個(gè)光學(xué)適配器位于所述前側(cè)，所述柔性基板位于所述第一光學(xué)連接器和所述多個(gè)光學(xué)適配器之間。
31.如權(quán)利要求30所述的光學(xué)盒，其中所述柔性基板構(gòu)造成允許在與從所述盒外殼的所述前側(cè)向所述后側(cè)延伸的方向大致垂直的方向上彎曲。
32.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中每個(gè)第二光學(xué)連接器包括光學(xué)插芯，每個(gè)第三光學(xué)連接器限定導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件，所述導(dǎo)光的光纖端接光學(xué)元件選自包括透鏡、衍射光柵、Escalier光柵、鏡和全息圖的組。
33.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中每個(gè)第二光學(xué)連接器是常規(guī)光學(xué)連接器，選自包括SC連接器、LC連接器、ST連接器和MPO連接器的組。
34.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中所述第一光學(xué)連接器是MPO連接器。
35.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中所述多根光纖包括至少十二根光纖。
36.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中從所述第一光學(xué)連接器延伸并由所述柔性基板支撐的每根光纖的端面被端接到相鄰于所述多個(gè)光學(xué)適配器的聚合物塊。
37.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中所述第三光學(xué)連接器物理安裝在所述柔性基板上。
38.如權(quán)利要求29所述的光學(xué)盒，其中所述第二光學(xué)連接器和具有與所述第二連接器不同構(gòu)造的所述第三連接器都包括光學(xué)插芯。
【文檔編號】G02B6/46GK104040402SQ201280055421
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2012年9月7日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月12日
【發(fā)明者】J·J·小埃伯利, B·E·巴里 申請人:蒂科電子公司