在凹形護蓋中采用凹槽對齊特征結構的梯度折射率(grin)透鏡架以及單件式組件、連接...的制作方法
在凹形護蓋中采用凹槽對齊特征結構的梯度折射率(grin)透鏡架以及單件式組件、連接 ...的制作方法
【專利摘要】本文公開在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度折射率(GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為準確對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖套管和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光學地連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光學裝置例如激光發(fā)射二極管(LED)、激光二極管或光電裝置。
【專利說明】在凹形護蓋中采用凹槽對齊特征結構的梯度折射率 (GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器與方法
[0001] 相關申請案
[0002] 本申請案為2012年12月6日提出申請的國際申請案第PCT/US12/68144號的接 續(xù)申請案，所述申請案請求2011年12月9日提出申請的美國申請案第61/568, 951號的優(yōu) 先權權利，兩個申請案以引用的方式并入本文中。
【技術領域】
[0003] 本公開案的技術涉及配置為支撐梯度折射率（gradient index ;GRIN)透鏡的 GRIN透鏡架，其中所述GRIN透鏡架可用于插頭與插座中以便于光學連接。
【背景技術】
[0004] 光纖的益處包括極寬的帶寬和低操作噪音。由于所述優(yōu)點，光纖正日益被用于各 種應用，包括（但不限于）寬帶語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。采用光纖的光纖網(wǎng)絡正在開發(fā)中并 被用以通過專用網(wǎng)絡和公共網(wǎng)絡向用戶傳送語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。所述光纖網(wǎng)絡通常包 括分離連接點，所述分離連接點鏈接光纖以將〃現(xiàn)場光纖（live fiber)"從一個連接點提供 到另一個連接點。就這點來說，光纖設備位于數(shù)據(jù)分配中心或總局以支持光纖互連。
[0005] 提供光纖連接器以便于與光纖的光學連接，以用于光傳輸。舉例來說，光纖可光學 連接到另一個光學裝置（例如發(fā)光二極管（LED)、激光二極管或光電裝置）以用于光傳輸。 作為另一個實例，光纖可通過插配光纖連接器光學地連接到其他光纖。在所述情況中的任 一情況下，重要的是光學連接光纖的端面與光學裝置或其他光纖精密對齊以避免或降低耦 合損耗。舉例來說，光纖通過套管安置，所述套管使光纖關于光纖連接器外殼精密定位。 [0006] 常見提供平坦端面多光纖套管以更加容易地便于支撐套管的光纖連接器與其他 光纖連接器或其他光學裝置之間的多個光纖連接。就這點來說，重要的是，光纖連接器設 計為允許安置在套管中的光纖的端面放置為與光學裝置或其他光纖接觸或緊密間隔，以用 于光傳輸。如果光纖與光學裝置或其他光纖之間安置有空氣間隙，那么將光纖的末端切裂 (例如，激光切裂）并拋光成彎曲形狀以允許所述末端充當透鏡。當光纖的端面切裂并拋光 成彎曲形狀時可能發(fā)生球面像差，從而引入光學損耗。
[0007] 梯度折射率（GRIN)透鏡提供對拋光曲率至光纖末端上以形成透鏡的替代方案。 GRIN透鏡通過透鏡材料的折射率從透鏡的光軸到邊緣的精密受控徑向變化來聚焦光。所 述折射率梯度的內(nèi)部結構可急劇減少對嚴格受控表面曲率的需求并產(chǎn)生簡單的小型透鏡。 這允許具有平坦表面的GRIN透鏡校準從光纖發(fā)射的光或將入射光束聚焦到光纖中。GRIN 透鏡可以玻璃棒的形式提供，所述玻璃棒安置在透鏡架中作為光纖連接器的一部分。GRIN 透鏡的平坦表面允許一個末端容易地粘合或熔合到安置在光纖連接器內(nèi)部的光纖，而GRIN 透鏡的另一端安置在套管端面上。GRIN透鏡的端面上的平坦表面可減少像差，因為端面可 拋光為與套管的端面同平面的或實質上同平面的。GRIN透鏡的平坦表面允許容易地清潔 GRIN透鏡的端面。重要的是，GRIN透鏡架設計有內(nèi)部支架，所述內(nèi)部支架將GRIN透鏡放置 并緊固為以所需角度準確度對齊，以避免或降低耦合損耗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本文所公開實施方式包括在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度 折射率（GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。連接器的非限制性實例包括插頭和 插座。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結 構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為 精密對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖 套管和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光 學地連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光 學裝置例如激光發(fā)射二極管（LED)、激光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器（vertical-cavity surface-emitting laser ;VCSEL)或光電裝置。作為非限制性實例，本文所公開的GRIN透 鏡架可提供為用于建立光學連接的含有一或多個光纖的插頭或插座的一部分。
[0009] 就這點來說，在一個實施方式中，提供一種梯度折射率（GRIN)透鏡架。GRIN透鏡 架包含透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在內(nèi)部腔室中的凹形底板、安置在 凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在凹形底板的第二側上的第二凸起側。插配面安 置在透鏡架主體中。至少一個透鏡開口安置在插配面中并且耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間 中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分。至少一個 凹槽對齊特征結構安置在透鏡架主體的內(nèi)部腔室的凹形底板中并且與至少一個透鏡開口 光學對齊。至少一個凹槽對齊特征結構配置為支撐安置在內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透 鏡并對齊至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分與至少一個透鏡開口。
[0010] 在另一個實施方式中，提供一種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡 的方法。所述方法包含提供透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在內(nèi)部腔室中 的凹形底板、安置在凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在凹形底板的第二側上的第 二凸起側。所述方法還包含將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所 述特征結構安置在透鏡架主體的內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在透 鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將至少一個GRIN透鏡與至少一個 透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中。所述方法還 包含將至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過至少一個透鏡開口并與透鏡架主體 的插配面同平面。
[0011] 在另一個實施方式中，提供一種梯度折射率（GRIN)透鏡架。GRIN透鏡架包含單 件式組件透鏡架主體，所述主體包含內(nèi)部腔室。插配面安置在所述單件式組件透鏡架主體 中。至少一個透鏡開口安置在插配面中并且耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中，所述至少一 個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分。至少一個凹槽對齊特征 結構安置在單件式組件透鏡架主體的內(nèi)部腔室中并且與至少一個透鏡開口光學對齊。至少 一個凹槽對齊特征結構配置為支撐安置在內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊至少一 個GRIN透鏡的至少一個末端部分與至少一個透鏡開口。
[0012] 在另一個實施方式中，提供一種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡 的方法。所述方法包含提供單件式組件透鏡架主體，所述主體包含內(nèi)部腔室。所述方法還 包含將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在單 件式組件透鏡架主體的內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在單件式組件 透鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將至少一個GRIN透鏡與至少一 個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中。所述方法 還包含將至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過至少一個透鏡開口并與單件式組 件透鏡架主體的插配面同平面。
[0013] 作為非限制性實例，具有內(nèi)部凹槽特征結構的GRIN透鏡架可由模制工藝制造。作 為另一個非限制性實例，GRIN透鏡架可提供為一體式組件主體或多件式組件主體。作為另 一個非限制性實例，GRIN透鏡架可安置在連接器（例如插頭或插座）中。
[0014] 將在隨后的具體描述中闡述額外特征結構和優(yōu)點，并且對所屬領域的技術人員而 言，根據(jù)所述描述，額外特征結構和優(yōu)點部分地顯而易見，或通過實踐本文（包括隨后的具 體描述、權利要求書以及【專利附圖】
【附圖說明】）所描述的實施方式認識到。
[0015] 應理解，上述一般描述和以下具體描述都展示實施方式，并且都旨在提供用于理 解本公開案的本質和特性的概述或框架。包括附圖以提供進一步理解，并且附圖并入本說 明書中并構成本說明書的一部分。圖式說明各種實施方式，并且與描述一起用于解釋所公 開的概念的原理和操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的示范性電纜插頭的透視圖，所述透鏡架由 采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的無縫透鏡架主體組成；
[0017] 圖2A為圖1的插頭的GRIN透鏡架的透視圖，所述透鏡架與插座的GRIN透鏡架插 配，以光學連接安置在插頭的GRIN透鏡架中的GRIN透鏡與安置在插座的GRIN透鏡架中的 GRIN透鏡；
[0018] 圖2B為未插配的圖1插頭的GRIN透鏡架和圖2A插座的GRIN透鏡架的透視圖；
[0019] 圖2C為插配到圖2A中插座的GRIN透鏡架的圖2A中插頭的GRIN透鏡架的側視 圖；
[0020] 圖3為圖1中插頭的GRIN透鏡架的特寫透視圖，其中GRIN透鏡安置在GRIN透鏡 架的無縫透鏡架主體內(nèi)部的凹槽對齊特征結構中；
[0021] 圖4A為圖2A中GRIN透鏡架和光學裝置的特寫透視圖，其中GRIN透鏡緊固在插 座GRIN透鏡架的無縫透鏡架主體內(nèi)部安置的凹槽對齊特征結構中；
[0022] 圖4B為圖4A中插座GRIN透鏡架的無縫透鏡架主體的特寫橫截面透視圖；
[0023] 圖4C為圖2A中GRIN透鏡架和光學裝置的特寫底部透視圖；
[0024] 圖5A為采用凹形護蓋透鏡架主體的另一個示范性插頭GRIN透鏡架的左透視圖， 所述透鏡架與采用凹形護蓋透鏡架主體的插座GRIN透鏡架插配，以光學連接安置在插頭 中的GRIN透鏡與安置在插座中的GRIN透鏡；
[0025] 圖5B為圖5A的右透視圖；
[0026] 圖5C為插配在一起的圖5A中的GRIN透鏡架的側視圖；
[0027] 圖6A為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫透視圖，其中從凹形透鏡架 主體去除凹形護蓋；
[0028] 圖6B為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0029] 圖6C為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0030] 圖7A為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0031] 圖7B為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0032] 圖7C為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫底部透視圖；
[0033] 圖8為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的另一個示范性電纜插頭的透視圖，所述插 頭由采用凹形護蓋透鏡架主體的GRIN透鏡架組成；
[0034] 圖9A為圖8中安置在插頭中的凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0035] 圖9B為圖9A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖，其中安裝了光纖和GRIN 透鏡；
[0036] 圖9C為圖9A和圖9B中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0037] 圖10為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的另一個示范性電纜插頭的透視圖，所述 插頭由采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的拆分式組件透鏡架組成；
[0038] 圖11A為圖10中GRIN透鏡架的拆分式組件透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0039] 圖11B為圖10中GRIN透鏡架的拆分式組件護蓋透鏡架的特寫分解透視圖；
[0040] 圖12A為圖10中拆分式組件GRIN透鏡架的第一拆分式組件主體的特寫透視圖；
[0041] 圖12B為第二拆分式組件主體的特寫透視圖，所述第二拆分式組件主體與圖12A 中拆分式組件主體互補并將GRIN透鏡支撐在凹槽對齊特征結構中；
[0042] 圖13A為示范性拆分式組件GRIN透鏡架的特寫組裝前透視圖，所述透鏡架可用作 采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的插座；
[0043] 圖13B為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝后透視圖；
[0044] 圖13C為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解頂部透視圖；
[0045] 圖13D為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解底部透視圖；及
[0046] 圖13E為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫橫截面透視圖。
【具體實施方式】
[0047] 現(xiàn)在將詳細參考實施方式，所述實施方式的實例在附圖中加以圖示，在附圖中圖 示一些實施方式而非所有實施方式。事實上，概念可以多種不同形式來體現(xiàn)且在本文中不 應被解釋為限制性的；相反，提供所述實施方式以使得本公開案將滿足適用的法律要求。在 可能的情況下，將使用相同元件符號來表示相同的組件或零件。
[0048] 本文所公開實施方式包括在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度 折射率（GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。連接器的非限制性實例包括插頭和 插座。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結 構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為準 確對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖套管 和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光學地 連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光學裝 置例如激光發(fā)射二極管（LED)、激光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL)或光電裝置。作 為非限制性實例，本文所公開的GRIN透鏡架可提供為用于建立光學連接的含有一或多個 光纖的插頭或插座的一部分。
[0049] 就這點來說，圖1為采用GRIN透鏡架的示范性連接器10的透視圖，所述透鏡架 配置為支撐并對齊GRIN透鏡。所述實施方式中的連接器10提供為插頭12的形式。舉例 來說，插頭12可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭?；蛘撸鳛榉?限制性實例，插頭12還可包括電氣組件，例如安置在插頭12中用于建立電氣連接的電導體 14A、14B。
[0050] 繼續(xù)參看圖1，所述實施方式中的插頭12采用梯度折射率（GRIN)透鏡架16以支 撐用于建立光學連接的光學組件。GRIN透鏡架16安置在插頭12的連接器外殼15中。作 為實例，GRIN透鏡架16可安置在套管17中，所述套管17安置在連接器外殼15中。如下文 更詳細討論，GRIN透鏡架16配置為支撐并對齊安置在GRIN透鏡架16中的一或多個GRIN 透鏡18。舉例來說，圖1中安置在插頭12中的GRIN透鏡架16配置為支撐達四（4)個GRIN 透鏡18。GRIN透鏡18光學耦接或熔合到光纖20,所述光纖20安置在緊固到插頭12的電 纜22中。以此方式，通過插頭12與插座或其他光學組件的插配形成的與安置在GRIN透鏡 架16中的GRIN透鏡18的光學連接，建立與光纖20的光學連接。對齊開口 19A、19B安置 在插頭12中以在將插頭12插配到插座時幫助插頭12與插座的對齊。
[0051] 安置在插頭12的GRIN透鏡架16中的GRIN透鏡18提供對拋光曲率到光纖20的 末端上以形成透鏡的替代方案。GRIN透鏡18通過透鏡材料的折射率從透鏡的光軸到邊緣 的精密受控徑向變化來聚焦光。所述折射率梯度的內(nèi)部結構可大幅減少對嚴格受控表面曲 率的需求并導致簡單的小型透鏡。這允許具有平坦表面的GRIN透鏡18校準從光纖20發(fā) 射的光或將入射光束聚焦到光纖20中。在所述實施方式中，如下文將更詳細描述，GRIN透 鏡18以玻璃棒的形式提供，所述玻璃棒安置在GRIN透鏡架16中。GRIN透鏡18的平坦端 面表面允許GRIN透鏡18的末端容易地粘合或熔合到插頭12內(nèi)部的光纖20的末端部分， 而GRIN透鏡18的另一端安置在GRIN透鏡架16的插配面24上，如圖1中所圖示。GRIN透 鏡18的平坦端面表面還可減少像差。
[0052] 此外，繼續(xù)參看圖1，GRIN透鏡18的端面可拋光為與插配面24同平面或實質上同 平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）。GRIN透鏡18的平坦表面允許容易地清潔GRIN透鏡 18的端面。如下文將更詳細討論，GRIN透鏡架16設計為具有內(nèi)部對齊特征結構，所述特征 結構支撐GRIN透鏡18并使GRIN透鏡18與GRIN透鏡架16和插頭12對齊，以避免或減少 GRIN透鏡18與通過插配到插頭12光學連接到GRIN透鏡18的光學組件之間的耦合損耗。
[0053] 就這點來說，圖2A為圖1插頭12的GRIN透鏡架16的透視圖，所述透鏡架與插座 連接器（未圖示）的GRIN透鏡架26插配。GRIN透鏡架16和GRIN透鏡架26可插配，以光 學連接安置在插頭12的GRIN透鏡架16中的GRIN透鏡18與安置在GRIN透鏡架26中的 GRIN透鏡28。圖2B為未插配的圖2A中GRIN透鏡架16和GRIN透鏡架26的透視圖。圖 2C為圖2A中GRIN透鏡架16插配到GRIN透鏡架26的側視圖。
[0054] 如圖2A和圖2C中所圖示，GRIN透鏡架16的插配面24配置為鄰接GRIN透鏡架 26的插配面30 (圖2C)以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡18、28。重要的是，GRIN透鏡 18、28適當?shù)嘏c各自的GRIN透鏡架16、26和各自的插配面24、30對齊，以避免或減少在將 插配面24、30彼此鄰接以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡18、28時的耦合損耗。就這點來 說，如圖2A和圖2B中所圖示和下文關于圖3至圖4B更詳細討論，GRIN透鏡架16、26都分 別含有凹槽對齊特征結構32、34。凹槽對齊特征結構32、34為安置在GRIN透鏡架16、26的 表面中的切口、缺口或溝槽。凹槽對齊特征結構32、34配置為支撐安置在GRIN透鏡架16、 26中的GRIN透鏡18、28,并且將GRIN透鏡18、28與插配面24、30對齊。通過提供凹槽對 齊特征結構32、34,由GRIN透鏡架16、26提供的GRIN透鏡18、28的對齊可比替代方法更為 準確，所述替代方法例如使用插銷在透鏡架主體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主 體之后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制 鉆孔將需要小模具組件，所述組件需要在彼此內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對 整個部件和對齊準確性的負面影響。
[0055] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構32、34提供為GRIN透鏡架16、26的 整合單件式組件結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構32、34可提供為用于模具或 壓模制造 GRIN透鏡架16、26的模具或壓模的一部分。模具制造 GRIN透鏡架16、26可減少 制造步驟、制造成本并且提供對受支撐GRIN透鏡18、28的準確對齊。
[0056] 如圖2A至圖2C中所圖示，在所述實施方式中用于插頭12的GRIN透鏡架16 (圖 1)由透鏡架主體36組成。內(nèi)部腔室38安置在透鏡架主體36中。GRIN透鏡18安置并設 置在內(nèi)部腔室38中，如下文將關于圖3更詳細討論。GRIN透鏡18可熔合或光學連接到內(nèi) 部腔室38中安置的光纖20的涂布光纖部分20B的裸露光纖部分20A的末端部分40。舉例 來說，作為非限制性實例，裸露光纖部分20A的直徑可為一百二十五（125)微米（μ m)，并 且涂布光纖部分20B的直徑可為二百五十（250) μ m。為將光纖20的末端部分40安置在 透鏡架主體36的內(nèi)部腔室38中，光端口開口 42安置在透鏡架主體36中。光端口開口 42 耦接在到內(nèi)部腔室38的自由空間中。舉例來說，光端口開口 42可為安置在透鏡架主體36 中的孔洞。光纖20的末端部分40可插入光端口開口 42中以光學連接或熔合到GRIN透鏡 18的末端部分44以用于光學連接。
[0057] 繼續(xù)參看圖2A至圖2C，為將GRIN透鏡18定位為緊鄰其他光學組件（例如GRIN 透鏡28)，插配面24安置在透鏡架主體36中。插配面24提供平面的或實質上平面的插配 面46以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡18的端面48與其他光學組件接觸或緊密 接觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面24同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m 至50 μ m內(nèi)）的GRIN透鏡18的端面48光學連接到GRIN透鏡架26中的GRIN透鏡28的 端面50。就這點來說，GRIN透鏡架26包括透鏡架主體52。透鏡架主體52還含有安置在 透鏡架主體52中的內(nèi)部腔室54。GRIN透鏡28安置并設置在內(nèi)部腔室54中，如下文將關 于圖4A和圖4B更詳細討論。
[0058] 參看圖2B，GRIN透鏡28可設置為直接或通過安置在表面56 (圖4B)中的透鏡55 間接傳輸光，所述表面56延伸穿過透鏡架主體52。透鏡架主體52可由在所需波長下的透 光材料制成，使得安置在表面56中的透鏡55可從光源接收光。在所述實施方式中，GRIN透 鏡架26安裝到含有光學裝置59的印刷電路板（PCB) 57中（又參見圖4B)。舉例來說，光 學裝置59可為光學發(fā)射器或接收器，分別例如垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL)和光電二極管 (例如，PIN二極管）。光學裝置59與透鏡55對齊，以通過透鏡55發(fā)射光到GRIN透鏡28 或從GRIN透鏡28接收光，所述GRIN透鏡與透鏡架主體52中的透鏡55對齊。舉例來說， 光學裝置59可以交替方式設置在發(fā)射器與接收器光學裝置59之間。如圖2C中所圖示，全 內(nèi)反射（TIR)表面61提供在透鏡架主體52中，以反射光到透鏡架主體中安置的GRIN透鏡 28并反射來自所述GRIN透鏡28的光。舉例來說，TIR表面61可安置為相對于發(fā)射路徑 EPi成角度?i，在透鏡架主體52的非限制性實例中，所述角度為四十五（45)度。通過透鏡 55接收的從安置在表面56上的發(fā)射器光學裝置59發(fā)射的光沿發(fā)射路徑EPi發(fā)射。所述光 沿發(fā)射路徑EP 2從TIR表面61反射到GRIN透鏡28。類似地，沿發(fā)射路徑EP2從GRIN透鏡 28接收的光沿發(fā)射路徑EPi從TIR表面61反射，以發(fā)射到透鏡55并由接收器光學裝置59 接收。
[0059] 注意，透鏡架主體36、52可由聚合物或適用于支撐安置在透鏡架主體36、52中的 GRIN透鏡18、28和光纖20的任何其他材料構造。作為非限制性實例，透鏡架主體36、52 可在模制工藝中由模具產(chǎn)生。舉例來說，所述實施方式中的透鏡架主體36、52提供為整體 組件以提供無縫插配面24、30。提供無縫插配面24、30可降低碎屑進入或堆積在縫中并與 GRIN透鏡18、28接觸而導致光傳輸損耗的可能性。
[0060] 參看圖2A和圖2C，為提供穿過透鏡架主體36、52到GRIN透鏡18、28的外部接入， GRIN透鏡架16、26分別含有透鏡開口 58、60。透鏡開口 58、60安置在透鏡架主體36、52的 插配面24、30中并且耦接在到各自的內(nèi)部腔室38、54的自由空間中。透鏡開口 58、60配置 為收納GRIN透鏡18、28的端面48、50。各自的透鏡架主體36、52中的凹槽對齊特征結構 32、34分別與透鏡開口 58、60光學對齊。就這點來說，當GRIN透鏡18、28由凹槽對齊特征 結構32、34支撐時，GRIN透鏡18、28和所述透鏡的端面48、50與透鏡開口 58、60和所述開 口的插配面24、30對齊。以此方式，當各自的GRIN透鏡架16、26插配時，GRIN透鏡18、28 彼此對齊。此外，可能需要提供具有一內(nèi)徑的透鏡開口 58、60,所述內(nèi)徑在透鏡開口 58、60 支撐在透鏡架主體中時分別在透鏡開口 58、60與GRIN透鏡18、28之間提供空隙。舉例來 說，空隙可介于五（5) μ m與十（10) μ m之間。
[0061] 繼續(xù)參看圖2A和圖2C，為了將GRIN透鏡18安裝在GRIN透鏡架16中，GRIN透鏡 18可通過透鏡架主體36中的開口安置在內(nèi)部腔室38中的凹槽對齊特征結構32中?；蛘撸?GRIN透鏡18可插入穿過安置在透鏡架主體36的插配面24中的透鏡開口 58,直至GRIN透 鏡18的端面48與插配面24同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）。具有 用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口 64中，以將GRIN透鏡18 緊固在透鏡架主體36的凹槽對齊特征結構32中，并且封閉對透鏡架主體36的內(nèi)部腔室38 中的GRIN透鏡18的接入。如上文討論，光纖20可通過光端口開口 42安置在透鏡架主體 36中。通過從涂布光纖部分20B去除涂層提供的裸露光纖部分20A的末端部分40可穿過 光端口開口 42插入。裸露光纖部分20A可與GRIN透鏡18的末端部分44接觸、熔合或緊 密接觸，以光學連接光纖20與GRIN透鏡18。
[0062] 類似地，繼續(xù)參看圖2A和圖2C，為將GRIN透鏡28安裝在GRIN透鏡架26中，GRIN 透鏡28可通過透鏡架主體52中的開口 66安置在內(nèi)部腔室54中的凹槽對齊特征結構34 中?；蛘撸珿RIN透鏡28可插入穿過安置在透鏡架主體52的插配面30中的透鏡開口 60,直 至GRIN透鏡28的端面50與插配面30同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m 內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口 66中，以將 GRIN透鏡28緊固在透鏡架主體52的凹槽對齊特征結構34中，并且封閉對透鏡架主體52 的內(nèi)部腔室54中的GRIN透鏡28的接入。
[0063] 為進一步提供關于安置在圖1的插頭12的GRIN透鏡架16中的凹槽對齊特征結 構32的細節(jié)，提供圖3。圖3為圖1中插頭12的GRIN透鏡架16的特寫透視圖。圖2C和 圖3圖示關于GRIN透鏡18的更多細節(jié)，所述GRIN透鏡18安置在凹槽對齊特征結構32中 以將GRIN透鏡18與透鏡開口 58、插配面24和/或光端口開口 42對齊。在所述實施方式 中，凹槽對齊特征結構32安置在GRIN透鏡架16的內(nèi)部腔室38中的凹形底板68中。凹槽 特征結構32通過將楔形構件70并排安置在內(nèi)部腔室38的凹形底板68 (圖2C)的每一側 上來形成。并排楔形構件70在楔形構件70之間形成V形凹槽72,所述凹槽可將GRIN透鏡 18的每一端支撐在內(nèi)部腔室38中。
[0064] 繼續(xù)參看圖3,楔形構件70安置在內(nèi)部腔室38中，使得V形凹槽72與透鏡開口 58 對齊。在所述實施方式中，V形凹槽72不延伸到透鏡開口 58中。安置在V形凹槽72中的 GRIN透鏡18因而與透鏡開口 58對齊。V形凹槽72也可安置于內(nèi)部腔室38中以與提供在 透鏡架主體36中的光端口開口 42對齊。V形凹槽72還提供用于將GRIN透鏡18安置為與 內(nèi)部腔室38的凹形底板68 (圖2C)具有間隙74的間距。提供間隙74允許收集內(nèi)部腔室 38內(nèi)部的任何碎屑或其他材料使其不接觸GRIN透鏡18,以避免光傳輸損耗。
[0065] 為進一步提供關于安置在圖2A至圖2C中GRIN透鏡架26中的凹槽對齊特征結構 34的細節(jié)，提供圖4A至圖4C。圖4A為圖2A中安裝在PCB57上的插座GRIN透鏡架26的 特寫透視圖，而且其中GRIN透鏡28緊固在GRIN透鏡架26內(nèi)部安置的凹槽對齊特征結構 中。圖4B為圖4A中GRIN透鏡架26的特寫橫截面透視圖。圖4C為圖4A中GRIN透鏡架 26的特寫底部透視圖。圖4A至圖4C更詳細圖示GRIN透鏡28,所述GRIN透鏡28安置在 凹槽對齊特征結構34中以將GRIN透鏡28與透鏡開口 60、插配面30和/或透鏡55對齊。 在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構34安置在GRIN透鏡架26的內(nèi)部腔室54中的凹形 底板76中。凹槽對齊特征結構34通過將楔形構件78并排安置在內(nèi)部腔室54的凹形底板 76的每一側上來形成。并排楔形構件78在楔形構件78之間形成V形凹槽80,所述V形凹 槽80可將GRIN透鏡28的每一端支撐在內(nèi)部腔室54中。楔形構件78安置在內(nèi)部腔室54 中，使得V形凹槽80與透鏡開口 60對齊。
[0066] 參看圖4A和圖4B，在所述實施方式中，V形凹槽80不延伸到透鏡開口 60中。安 置在V形凹槽80中的GRIN透鏡28因而與透鏡開口 60對齊。V形凹槽80也可安置于內(nèi)部 腔室54中以與提供在透鏡架主體52中的透鏡55對齊。V形凹槽80還提供用于將GRIN透 鏡28安置為與內(nèi)部腔室54的凹形底板76具有間隙82的間距。提供間隙82允許收集內(nèi) 部腔室54內(nèi)部的任何碎屑或其他材料使其不接觸GRIN透鏡28,以避免光傳輸損耗。參看 圖4C，圖示透鏡55,所述透鏡55由透鏡架主體52的透光材料提供并沿傳輸路徑EPi對齊， 如圖2C中所圖示。
[0067] 可提供其他形式的GRIN透鏡架，所述透鏡架包含用于支撐并對齊GRIN透鏡的凹 槽對齊特征結構。就這點來說，圖5A和圖5B分別為替代性示范GRIN透鏡架90的左透視圖 和右透視圖，所述替代性示范GRIN透鏡架90可與替代性示范GRIN透鏡架92插配。圖5C 為插配在一起的圖5A中GRIN透鏡架90、92的側視圖。舉例來說，GRIN透鏡架90可安置在 插頭中，而GRIN透鏡架92可安置在插座中，使得當插座與插頭插配時，GRIN透鏡架90、92 插配。GRIN透鏡架90、92的插配光學連接安置在GRIN透鏡架90中的GRIN透鏡94與安置 在GRIN透鏡架92中的GRIN透鏡96。在所述實施方式中，GRIN透鏡架90、92采用透鏡架 主體98、100,所述透鏡架主體98、100配置有開口凹部102、104 (圖6A、圖6B、圖7A)以將凹 形護蓋106、108分別收納在透鏡架主體98、100處或下方，以封閉安置在透鏡架主體98、100 中的內(nèi)部腔室11〇、112(圖6A、圖6B、圖7A)。GRIN透鏡94、96安置在內(nèi)部腔室110、112中 處于凹槽對齊特征結構114、116中，以將GRIN透鏡94、96與透鏡架主體98、100和透鏡開 口 118、120 (圖6C、圖7B)對齊，所述透鏡開口 118、120通過將凹形護蓋106、108安置在透 鏡架主體98、100的開口凹部102、104中來形成。或者，凹槽對齊特征結構114、116可分別 安置在凹形護蓋106、108中，而不是安置在透鏡架主體98、100中。
[0068] 繼續(xù)參看圖5A至圖5C，通過在透鏡架主體98、100中提供開口凹部102、104,當去 除凹形護蓋106、108時，GRIN透鏡94、96可穿過內(nèi)部腔室110、112安置在透鏡架主體98、 100中。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可接著安置在內(nèi)部腔室 110、112和開口凹部102、104中安置的凹形護蓋106、108中，以封閉內(nèi)部腔室110、112并將 GRIN透鏡94、96緊固在透鏡架主體98、100內(nèi)部。這與必須穿過透鏡開口 118U20和光端 口開口 122以及透鏡124安置GRIN透鏡94、96相反。
[0069] 繼續(xù)參看圖5A至圖5C，作為非限制性實例，具有分離透鏡主體98、100和凹形護蓋 106、108的GRIN透鏡架90、92還可更容易地模制或沖壓，或模制的成本更低。然而，提供分 離透鏡架主體98、100和凹形護蓋106、108提供兩件式插配面126A、126B和128A、128B (圖 5A、圖5B、圖6C、圖7B)，所述插配面包括在GRIN透鏡架90、92中沿透鏡架主體98、100與 凹形護蓋106、108的界面的縫130、132。凹形護蓋106和透鏡架主體98分別提供插配面 126AU26B，所述插配面在凹形護蓋106適當?shù)匕仓迷谕哥R架主體98中時形成組合的平面 或實質上平面表面。類似地，凹形護蓋108和透鏡架主體100分別提供插配面128AU28B， 所述插配面在凹形護蓋108適當?shù)匕仓迷谕哥R架主體100中時形成組合的平面或實質上 平面表面。由于GRIN透鏡架90、92中的分離插配面126A、126B和128AU28B分別形成的 縫130、132在未完全密封時為碎屑提供進入內(nèi)部腔室110、112的額外入口位置。此外，如 下文討論，所述實施方式中的透鏡架主體98、100還分別設計有凸起側129A、129B和131A、 131B，所述凸起側限定用于容納凹形護蓋106U08的內(nèi)部腔室110、112。凸起側129A、129B 和131A、131B可為透鏡架主體98、100提供在Y軸方向上的增加的穩(wěn)定性。
[0070] 如圖5A和圖5B中所圖示，GRIN透鏡架90的插配面126、128配置為鄰接GRIN透 鏡架92的插配面128,以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡94、96。重要的是，GRIN透鏡94、 96適當?shù)嘏c各自的GRIN透鏡架90、92和各自的插配面126、128對齊，以避免或減少插配 面126U28彼此鄰接以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡94、96時的耦合損耗。就這點來 說，如圖6A至圖7B中所圖示，GRIN透鏡架90、92都分別含有凹槽對齊特征結構114、116。 凹槽對齊特征結構114、116配置為支撐安置在GRIN透鏡架90、92中的GRIN透鏡94、96并 將GRIN透鏡94、96與插配面126、128對齊。而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構 114、116可提供為GRIN透鏡架90、92的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構 114、116可提供為用以模具制造 GRIN透鏡架90、92的模具的部分。模具制造 GRIN透鏡架 90、92可減少制造步驟、制造成本并提供受支撐GRIN透鏡94、96的準確對齊。
[0071] 如圖5C中所圖示，TIR表面133提供在透鏡架主體92中，以反射光到透鏡架主體 92中安置的GRIN透鏡96并反射來自所述GRIN透鏡96的光。舉例來說，TIR表面133可 安置為相對于發(fā)射路徑EP 3成角度Θ2，在透鏡架主體100的非限制性實例中，所述角度為 四十五（45)度?？赏ㄟ^透鏡124接收的來自安置在襯底（圖示為印刷電路板144)上的發(fā) 射光學裝置146的光沿發(fā)射路徑EP2發(fā)射。所述光沿發(fā)射路徑EP4從TIR表面133反射到 GRIN透鏡96。類似地，沿發(fā)射路徑EP4從GRIN透鏡96接收的光沿發(fā)射路徑EP3從TIR表 面133反射并發(fā)射到透鏡124,所述光可由接收光學裝置146接收。
[0072] 現(xiàn)在將討論關于圖6A至圖6C中的GRIN透鏡架90和圖7A與圖7B中的GRIN透 鏡架92的更多細節(jié)。圖6A為圖5A和圖5B的GRIN透鏡架90的特寫透視圖，其中凹形護 蓋106從凹形透鏡架主體98去除。圖6B和圖6C分別為圖5A和圖5B中GRIN透鏡架90的 特寫分解透視圖和特寫組裝透視圖。參看圖6A和圖6B，安置在GRIN透鏡架90的透鏡架主 體98中的GRIN透鏡94可熔合或光學連接到安置在內(nèi)部腔室110中的光纖20的涂布光纖 部分20B的裸露光纖部分20A的末端部分40。光纖20的末端部分40安置在凹槽對齊特征 結構中，所述特征結構提供為安置在透鏡架主體98的內(nèi)部腔室110的凹形底板138中的V 形凹槽136。凹形底板138安置在形成內(nèi)部腔室110的凸起側129AU29B之間。V形凹槽 136支撐并對齊透鏡架主體98中的光纖20和GRIN透鏡94。V形凹槽136在透鏡架主體94 中的凹形底板138中延伸，以形成通向光端口開口 122的透鏡開口 118,所述開口都耦接在 到內(nèi)部腔室110的自由空間中。所述實施方式中的V形凹槽136也由三個不同的凹槽區(qū)段 136A、136B、136C組成，所述區(qū)段各具有不同的凹槽大小以分別容納并緊固地支撐具有不同 外徑大小的涂布光纖20B、裸露光纖20A和GRIN透鏡94。
[0073] 繼續(xù)參看圖6A至圖6C，為將GRIN透鏡94定位為緊鄰其他光學組件（例如GRIN 透鏡96)，插配面126、128安置在透鏡架主體90中。插配面126、128提供平面的或實質上 平面的插配面以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡94的端面140與其他光學組件接 觸或緊密接觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面126AU26B和128AU28B同平面或實 質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）的GRIN透鏡94的端面140光學連接到GRIN透 鏡架92中的GRIN透鏡96的端面142,如圖7A和圖7B中所圖示。參看圖7A和圖7B，GRIN 透鏡96可設置為直接或通過安置在透鏡架主體100的表面125中的透鏡124間接傳輸光。 GRIN透鏡96可設置為直接或通過安置在表面125中的透鏡124間接傳輸光，所述表面125 延伸穿過透鏡架主體100。透鏡架主體100可由在所需波長下的透光材料制成，使得安置在 表面125中的透鏡124可從光源接收光。在所述實施方式中，如圖7A中所圖示，GRIN透鏡 架92安裝到含有光學裝置146的印刷電路板（PCB) 144。光學裝置146與透鏡124對齊，以 用于引導光到透鏡124和GRIN透鏡96或從透鏡124和GRIN透鏡96接收光，所述GRIN透 鏡96與透鏡架主體100中的透鏡124對齊。
[0074] 繼續(xù)參看圖6A至圖6C，為了將GRIN透鏡94安裝在GRIN透鏡架90中，GRIN透鏡 94可安置在內(nèi)部腔室110中的V形凹槽136中。GRIN透鏡94的端面140與插配面126、 128同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率 的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部102中，以將GRIN透鏡94緊固在透鏡架主體 98的V形凹槽136中，并且封閉對透鏡架主體98的內(nèi)部腔室110中的GRIN透鏡94的接 入。如上文討論，光纖20可安置在透鏡架主體98中的V形凹槽136中。通過從涂布光纖 部分20B去除涂層提供的裸露光纖部分20A的末端部分40可插入V形凹槽136中。裸露 光纖部分20A可與GRIN透鏡94的末端部分148接觸、熔合或緊密接觸，如圖6B中所圖示， 以光學連接光纖20與GRIN透鏡94。
[0075] 在將GRIN透鏡94和光纖20安裝在圖6A中透鏡架主體98中的V形凹槽136中 并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室110之后，即可安裝凹形護蓋106。如圖6B中 所圖示，凹形護蓋106含有兩個插配特征結構150A、150B，所述特征結構配置為與安置在透 鏡架主體98中的兩個插配凹部152AU52B界接。凹形護蓋106插入開口凹部102中，其中 插配特征結構150A、150B安置在凹部152A、152B中。凹形護蓋106與開口凹部102的插配 在GRIN透鏡架90中形成透鏡開口 118和光端口開口 122。
[0076] 圖7A和圖7B分別為圖5A至圖5C中GRIN透鏡架92的特寫分解透視圖和特寫組 裝透視圖。圖7C為圖5A至圖5C中組裝GRIN透鏡架92的底部透視圖，所述透視圖圖示安 置在透鏡架主體100的表面125中的透鏡124。為了將GRIN透鏡96安裝在GRIN透鏡架 92中，GRIN透鏡96可安置在內(nèi)部腔室112中的V形凹槽139中。GRIN透鏡96的端面142 與插配面128同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配 的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部104中，以將GRIN透鏡96緊固在透 鏡架主體100的V形凹槽139中并封閉對透鏡架主體100的內(nèi)部腔室112中的GRIN透鏡 96的接入。
[0077] 參看圖7A和圖7B，在將GRIN透鏡96安裝在透鏡架主體100中的V形凹槽139中 并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室112之后，即可安裝凹形護蓋108。如圖7A中 所圖示，凹形護蓋108含有兩個插配表面154A、154B，所述表面配置為與安置在透鏡架主體 100中的兩個插配凹部156A、156B界接。凹形護蓋108插入開口凹部104中，其中插配表 面154A、154B安置在凹部156A、156B中。凹形護蓋108與開口凹部104的插配在GRIN透 鏡架92中形成透鏡開口 120和透鏡124。
[0078] 圖8為采用替代凹形護蓋GRIN透鏡架166的另一個示范性連接器160的透視圖， 所述GRIN透鏡架166配置為支撐并對齊GRIN透鏡。如下文更詳細討論，在所述實施方式 中，GRIN透鏡架166包括內(nèi)部凹槽對齊特征結構以支撐GRIN透鏡，所述GRIN透鏡為正方 形或矩形形狀，而非橢圓形、圓形或V形。所述實施方式中的連接器160提供為插頭162的 形式。舉例來說，插頭162可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭。 或者，插頭162還可包括用于建立電氣連接的電氣組件，例如安置在插頭162中的電導體 164A、164B。
[0079] 繼續(xù)參看圖8,類似于圖1中的插頭12,所述實施方式中的插頭162采用梯度折射 率（GRIN)透鏡架166,以支撐用于建立光學連接的光學組件。如下文將更詳細討論，在所述 實施方式中，GRIN透鏡架166由拆分式組件主體而不是一體式組件組成。GRIN透鏡架166 安置在插頭162的連接器外殼165中。GRIN透鏡架166原本可安置在套管167中，所述套 管167安置在連接器外殼165中。GRIN透鏡架166配置為支撐并對齊GRIN透鏡架166中 安置的一或多個GRIN透鏡168。舉例來說，安置在圖8中插頭162中的GRIN透鏡架166配 置為支撐達四（4)個GRIN透鏡168。GRIN透鏡168光學耦接或熔合到光纖170,所述光纖 170安置在緊固到插頭162的電纜172中。以此方式，通過插頭162與插座或其他光學組件 的插配形成的與安置在GRIN透鏡架166中的GRIN透鏡168的光學連接建立與光纖170的 光學連接。對齊開口 169AU69B安置在插頭162中以在將插頭162插配到插座時幫助插頭 162與插座的對齊。
[0080] 圖9A為圖8中安置在插頭162中的凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫分解透視圖。 圖9B為圖9A中凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫分解透視圖，其中安裝了光纖和GRIN透 鏡。圖9C為圖9A和圖9B中凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫組裝透視圖。所述實施方式 中的GRIN透鏡架166采用透鏡架主體174,所述透鏡架主體174配置有開口凹部176,以將 凹形護蓋178收納在透鏡架主體174處或下方，以封閉安置在透鏡架主體174中的內(nèi)部腔 室180。GRIN透鏡168安置在內(nèi)部腔室180中處于凹槽對齊特征結構182中，以將GRIN透 鏡168與透鏡架主體174和透鏡開口 184對齊，所述透鏡開口 184通過將凹形護蓋178安 置在透鏡架主體174的開口凹部176中來形成?；蛘?，凹槽對齊特征結構182可安置在凹 形護蓋178中，而不是安置在透鏡架主體174中。
[0081] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，通過在透鏡架主體174中提供開口凹部176,當去除凹形 護蓋178時，GRIN透鏡168可穿過內(nèi)部腔室180安置在透鏡架主體174中。具有用于折射 率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可接著安置在內(nèi)部腔室180和開口凹部176中 安置的凹形護蓋178中，以封閉內(nèi)部腔室180并將GRIN透鏡168緊固在透鏡架主體174內(nèi) 部。通過提供分離的透鏡架主體174和凹形護蓋178,提供兩件式插配面186AU86B，所述 插配面形成沿透鏡架主體174與凹形護蓋178的界面的縫188,如圖9C中所圖示。GRIN透 鏡架166中的縫188在未完全密封時為碎屑提供進入內(nèi)部腔室180的額外進入位置。此 夕卜，如下文討論，所述實施方式中的透鏡架主體174還設計有凸起側191AU91B，所述凸起 側191AU91B限定用于收納凹形護蓋178的內(nèi)部腔室180。凸起側191AU91B可為透鏡架 主體174提供在Y軸方向上的增加的穩(wěn)定性。
[0082] 如圖9A至圖9C中所圖示，GRIN透鏡架166的插配面186A、186B配置為鄰接另一 個GRIN透鏡架的插配面，以光學連接受支撐的GRIN透鏡168。重要的是，GRIN透鏡168適 當?shù)嘏cGRIN透鏡架166和插配面186A、186B對齊，以避免或減少在將插配面186A、186B與 另一個插配面鄰接以光學連接受支撐GRIN透鏡168時的耦合損耗。就這點來說，如圖9A至 圖9C中所圖示，GRIN透鏡架166含有凹槽對齊特征結構182。凹槽對齊特征結構182配置 為支撐安置在GRIN透鏡架166中的GRIN透鏡168,并且將GRIN透鏡168與插配面186A、 186B對齊。而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構182可提供為GRIN透鏡架166的 整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構182可提供為用以模具制造 GRIN透鏡架 166的模具的一部分。模具制造 GRIN透鏡架166可減少制造步驟、制造成本并提供受支撐 GRIN透鏡168的準確對齊。
[0083] 現(xiàn)在將討論關于圖9A至圖9C中的GRIN透鏡架166的更多細節(jié)。參看圖9A，安置 在GRIN透鏡架166的透鏡架主體174中的GRIN透鏡168可熔合或光學連接到安置在內(nèi)部 腔室180中的光纖170的涂布光纖部分170B的裸露光纖部分170A的末端部分190。光纖 170的末端部分190安置在正方形凹槽182中，所述正方形凹槽182安置在透鏡架主體174 的內(nèi)部腔室180的凹形底板194中。凹形底板194安置在凸起側190A、190B之間。正方形 凹槽192支撐并對齊透鏡架174中的光纖170和GRIN透鏡168。正方形凹槽192在透鏡 架主體174中的凹形底板194中延伸，以形成通向光端口開口 198 (圖9B中所圖示）的透 鏡開口 196。所述實施方式中的正方形凹槽192也由三個不同的凹槽區(qū)段192A、192B、192C 組成（圖9B)，所述區(qū)段各具有不同的凹槽大小以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑大 小的涂布光纖170B、裸露光纖170A和GRIN透鏡168。
[0084] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，為將GRIN透鏡168定位為緊鄰其他光學組件，插配面 186AU86B安置在透鏡架主體174中。插配面186A、186B提供平面的或實質上平面的插配 面以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡168的端面200與其他光學組件接觸或緊密接 觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面186AU86B同平面或實質上同平面（例如，在 25μπι至50μπι內(nèi)）的GRIN透鏡168的端面200可光學連接至IJ圖5B中另一個插配GRIN透 鏡架92中的其他GRIN透鏡96的端面。
[0085] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，為了將GRIN透鏡168安裝在GRIN透鏡架166中，GRIN透 鏡168可安置在內(nèi)部腔室180中的正方形凹槽192中。GRIN透鏡168的端面200與插配面 186AU86B同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配的 折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部176中，以將GRIN透鏡168緊固在透 鏡架主體174的正方形凹槽192中，并且封閉對透鏡架主體174的內(nèi)部腔室180中的GRIN 透鏡168的接入。如上文討論，光纖170可安置在透鏡架主體174中的正方形凹槽192中。 通過從涂布光纖部分170B去除涂層提供的裸露光纖部分170A的末端部分190可插入正方 形凹槽192。裸露光纖部分170A可與GRIN透鏡168的末端202接觸、熔合或緊密接觸，以 光學連接光纖170與GRIN透鏡168。
[0086] 在將GRIN透鏡168和光纖170安裝在圖9B中透鏡架主體174中的正方形凹槽192 中并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室180之后，即可安裝凹形護蓋178。如圖9C 中所圖示，凹形護蓋178含有兩個插配特征結構204A、204B，所述特征結構配置為與安置在 透鏡架主體174中的兩個插配凹部206A、206B界接。凹形護蓋178插入開口凹部176中， 其中插配特征結構204A、204B安置在凹部206A、206B中。凹形護蓋178與開口凹部176的 插配在GRIN透鏡架166中形成透鏡開口 196和光端口開口 198。
[0087] 圖10為采用GRIN透鏡架的另一個示范性連接器210的透視圖，所述GRIN透鏡架 配置為支撐并對齊GRIN透鏡。所述實施方式中的連接器210提供為插頭212的形式。舉 例來說，插頭212可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭?；蛘撸孱^ 212還可包括用于建立電氣連接的電氣組件，例如安置在插頭212中的電導體214A、214B。
[0088] 繼續(xù)參看圖10,類似于圖1中的插頭12,所述實施方式中的插頭212采用梯度折 射率（GRIN)透鏡架216,以支撐用于建立光學連接的光學組件。如下文將更詳細討論，在 所述實施方式中，GRIN透鏡架216由拆分式組件主體而不是一體式組件組成。GRIN透鏡 架216安置在插頭212的連接器外殼215中。GRIN透鏡架216原本可安置在套管217中， 所述套管216安置在連接器外殼215中。GRIN透鏡架216配置為支撐并對齊GRIN透鏡架 216中安置的一或多個GRIN透鏡218。舉例來說，安置在圖10中插頭212中的GRIN透鏡 架216配置為支撐達四（4)個GRIN透鏡218。GRIN透鏡218光學耦接或熔合到光纖220， 所述光纖220安置在緊固到插頭212的電纜222中。以此方式，通過插頭212與插座或其 他光學組件的插配形成的與安置在GRIN透鏡架216中的GRIN透鏡218的光學連接建立與 光纖220的光學連接。對齊開口 219A、219B安置在插頭212中以在將插頭212插配到插座 時幫助插頭212與插座的對齊。
[0089] 圖11A和圖11B分別為圖10中插頭212的拆分式組件GRIN透鏡架216的特寫組 裝透視圖和特寫分解透視圖。如圖11B中所圖示，GRIN透鏡架216由透鏡架主體224組成， 所述透鏡架主體224由兩個拆分式組件主體226A、226B組成。兩個拆分式組件主體226A、 226B彼此互補，使得當拆分式組件主體226A安置在拆分式組件主體226B上時，總成形成 透鏡架主體224。當兩個拆分式組件主體226A、226B配合在一起時，形成對齊開口 219A、 219B、光端口開口 227和透鏡開口 228,如圖11A和圖11B中所圖示。當兩個拆分式組件主 體226A、226B彼此配合時，內(nèi)部腔室232也形成在兩個拆分式組件主體226A、226B內(nèi)部。通 過提供兩個拆分式組件主體226A、226B，透鏡架主體224和兩個拆分式組件主體226A、226B 的制造可更容易或更成本低廉，并且如果需要，提供為模制或沖壓組件可更容易。GRIN透鏡 218和光纖220可容易地安置在透鏡架主體224中，因為GRIN透鏡218和光纖220可安置 在拆分式組件主體226B中而無需穿過透鏡開口 228和光端口開口 227插入。
[0090] 如圖11A中所圖示，當兩個拆分式組件主體226A、226B彼此配合時，形成GRIN透 鏡架216的插配面234。插配面234配置為鄰接另一個光學組件的插配面，以光學連接受支 撐GRIN透鏡218。插配面234由平面的或實質上平面的插配面242A、242B形成，所述插配 面242A、242B安置在聚合在一起的拆分式組件主體226A、226B中。提供插配面234以與另 一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡218的端面230與其他光學組件接觸或緊密接觸，以用 于光傳輸。
[0091] 重要的是，GRIN透鏡218在插配面234處適當?shù)嘏cGRIN透鏡架216對齊，以避免 或減少在將插配面234與另一個光學組件鄰接時的耦合損耗。就這點來說，如圖12A和圖 12B中所圖示和下文更詳細討論，拆分式組件主體226A、226B分別含有凹槽對齊特征結構 236A、236B。當拆分式組件主體226A、226B配合在一起時，凹槽對齊特征結構236A、236B聚 合在一起，以在透鏡架主體224中形成光端口開口 227和透鏡開口 228。凹槽對齊特征結 構236A、236B配置為支撐GRIN透鏡218并在拆分式組件主體226B與拆分式組件主體226A 配合時對齊GRIN透鏡218與插配面234。通過提供凹槽對齊特征結構236A、236B，GRIN透 鏡218的對齊可比替代方法更為準確，所述替代方法例如在制造期間使用插銷在透鏡架主 體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主體之后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆 孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制鉆孔將需要小模具組件，所述組件需要在彼此 內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對整個部件和對齊準確性有負面影響。
[0092] 注意，關于圖12A，所述實施方式中安置在拆分式組件主體226A中的凹槽對齊特 征結構236A也由三個不同的凹槽區(qū)段236A(1)、236A⑵、236A(3)組成。每一凹槽區(qū)段 236A(1)、236A(2)、236A(3)具有不同的凹槽大小，以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑 大小的涂布光纖20B與裸露光纖20A(未圖示）以及GRIN透鏡218。類似地，關于圖12B， 所述實施方式中安置在拆分式組件主體226B中的凹槽對齊特征結構236B也由三個不同的 凹槽區(qū)段 2368(1)、2368(2)、2368(3)組成。每一凹槽區(qū)段 2368(1)、2368(2)、2368(3)中的 每一個區(qū)段具有不同的凹槽大小，以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑大小的涂布光纖 240B與裸露光纖240A (未圖示）以及GRIN透鏡218。
[0093] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構236A、236B提供為拆分式組件主體 226A、226B的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構236A、236B可提供為用以模 具制造透鏡架主體224的模具的一部分。模具制造透鏡架主體224可減少制造步驟、制造 成本并且提供受支撐GRIN透鏡218的準確對齊。
[0094] 注意，拆分式組件主體226A、226B可由聚合物或適用于支撐透鏡架主體224中安 置的GRIN透鏡218和光纖220的任何其他材料構造，所述透鏡架主體224由拆分式組件主 體226A、226B形成。作為非限制性實例，拆分式組件主體226A、226B可在模制工藝中由模 具產(chǎn)生。
[0095] 如圖11B中所圖示，GRIN透鏡218可熔合或光學連接到安置在凹槽對齊特征結構 236B (圖12B)中的光纖220的涂布光纖部分240B的裸露光纖部分240A的末端部分238。 舉例來說，作為非限制性實例，裸露光纖部分240A直徑可為一百二十五（125) μ m，而涂布 光纖部分240B的直徑可為二百五十（250) μ m。
[0096] 為了將GRIN透鏡218安裝在透鏡架224中，GRIN透鏡218安置在凹槽對齊特征 結構236B中，如圖12B中所圖示。GRIN透鏡218安置在凹槽對齊特征結構236B中，使得 GRIN透鏡218的端面230與插配面242B同平面或實質上同平面（例如，25μπι至50μπι 內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可在圖12Α的拆分式組件 主體226Α配合到拆分式組件主體226Β之前安置在拆分式組件主體226Β的凹形底板246 上，以將GRIN透鏡218緊固在凹槽對齊特征結構236Α、236Β中并封閉對GRIN透鏡218的 接入。
[0097] 圖13A至圖13E為包含拆分式組件主體的插座GRIN透鏡架250的視圖，所述插座 GRIN透鏡架250可用作采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固并對齊GRIN透鏡的插座。GRIN透 鏡架250配置為與圖11A和圖11B中的GRIN透鏡架216插配。圖13A和圖13B分別為拆 分式組件GRIN透鏡架250的特寫前組裝透視圖和特寫后組裝透視圖。圖13C和圖13D分 別為拆分式組件GRIN透鏡架250的特寫頂部分解透視圖和特寫底部分解透視圖。圖13E 為拆分式組件GRIN透鏡架250的特寫橫截面透視圖。
[0098] 參看圖13A和圖13B，GRIN透鏡架250由透鏡架主體252組成，所述透鏡架主體 252由兩個拆分式組件主體245A、254B組成。兩個拆分式組件主體254A、254B彼此互補， 使得當拆分式組件主體254A安置在拆分式組件主體254B上時，總成形成透鏡架主體252。 當兩個拆分式組件主體254A、254B配合在一起時，形成對齊開口 256A、256B、透鏡258和透 鏡開口 260(圖13A和圖13E)，如圖13A和圖13E中所圖示。當兩個拆分式組件主體254A、 254B彼此配合時，內(nèi)部腔室262 (圖13C)也形成在兩個拆分式組件主體254A、254B內(nèi)部。通 過提供兩個拆分式組件主體254A、254B，透鏡架主體252和兩個拆分式組件主體254A、254B 的制造可更容易或更成本低廉，并且如果需要，提供為模制或沖壓組件可更容易。GRIN透鏡 264可容易地安置在透鏡架主體252中，因為GRIN透鏡264可安置在拆分式組件主體254B 中而無需穿過透鏡開口 260插入。
[0099] 如圖13A中所圖示，當兩個拆分式組件主體254A、254B彼此配合時，形成GRIN透 鏡架250的插配面266。插配面266配置為鄰接另一個光學組件的插配面，以光學連接受支 撐GRIN透鏡264。插配面266由平面的或實質上平面的插配面268A、268B形成，所述插配 面242A、242B安置在聚合在一起的拆分式組件主體254A、254B中。提供插配面266以與另 一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡264的端面270與其他光學組件接觸或緊密接觸，以用 于光傳輸。
[0100] 重要的是，GRIN透鏡264在插配面266處適當?shù)嘏c透鏡架主體252對齊，以避免 或減少在將插配面266與另一個光學組件鄰接時的耦合損耗。就這點來說，如圖13C中所 圖示，拆分式組件主體254A、254B分別含有凹槽對齊特征結構272A、272B。當拆分式組件 主體254A、254B配合在一起時，凹槽對齊特征結構272A、272B聚合在一起，以在透鏡架主體 252中形成透鏡開口 260。凹槽對齊特征結構272A、272B配置為支撐GRIN透鏡264并在拆 分式組件主體254B與拆分式組件主體254A配合時對齊GRIN透鏡264與插配面266。通過 提供凹槽對齊特征結構272A、272B，GRIN透鏡264的對齊可比替代方法更為準確，所述替代 方法例如在制造期間使用插銷在透鏡架主體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主體之 后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制鉆孔 將需要小模具組件，所述組件需要在彼此內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對整個 部件和對齊準確性的負面影響。
[0101] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構272A、272B提供為拆分式組件主體 254A、254B的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構272A、272B可提供為用以模 具制造透鏡架主體252的模具的部分。模具制造透鏡架主體252可減少制造步驟、制造成 本并且提供受支撐GRIN透鏡264的準確對齊。
[0102] 參看圖13C至圖13E，GRIN透鏡264可設置為直接或通過安置在表面280中的透 鏡258間接傳輸光，所述表面280延伸穿過拆分式組件主體254B。拆分式組件主體254B可 由在所需波長下的透光材料制成，使得安置在表面280中的透鏡258可從光源接收光。在 所述實施方式中，GRIN透鏡架250安裝到含有光學裝置284的印刷電路板（PCB) 282中（參 見圖13C至圖13E)。光學裝置284與透鏡258對齊，以用于引導光到透鏡258和GRIN透鏡 264或從透鏡258和GRIN透鏡264接收光，所述GRIN透鏡264與拆分式組件主體254B中 的透鏡258對齊。
[0103] 如圖13B中所圖示，TIR表面277提供在透鏡架主體252中。TIR表面277反射光 到透鏡架主體252中安置的GRIN透鏡264并反射來自所述透鏡的光。TIR表面277可安置 在分離TIR主體279中，所述分離TIR主體279安置在拆分式組件主體254A、254B之間，如 圖13C至圖13E中所圖示。舉例來說，拆分式組件主體254A、254B各具有腔室281A、281B， 如圖13C和圖13D中所圖示，以將TIR主體279緊固在GRIN透鏡架250的內(nèi)部，所述GRIN 透鏡架250由插配在一起的拆分式組件主體254A、254B形成。TIR主體279可由透光材料 構造。TIR表面277可安置為相對于光學裝置284之間的發(fā)射路徑成角度。通過安置在TIR 主體279中的透鏡258從安置在PCB282中的發(fā)射器光學裝置284接收的光沿第一發(fā)射路 徑發(fā)射，所述第一發(fā)射路徑與GRIN透鏡264的光軸正交。所述光沿與GRIN透鏡264的光 軸對齊的第二發(fā)射路徑從TIR表面277反射。類似地，沿第二發(fā)射路徑從GRIN透鏡264接 收的光沿第一發(fā)射路徑從TIR表面277反射，以發(fā)射到透鏡258并由接收器光學裝置284 接收。
[0104] 注意，拆分式組件主體254A、254B可由聚合物或適用于支撐GRIN透鏡264的任何 其他材料構造。作為非限制性實例，拆分式組件主體254A、254B可在模制工藝中由模具產(chǎn) 生。拆分式組件主體254A、254B可由塑料或金屬構造。
[0105] 參看圖13C，為了將GRIN透鏡264安裝在拆分式組件主體254B中，GRIN透鏡264 安置在凹槽對齊特征結構272B中，如圖13E中所圖示。GRIN透鏡264安置在凹槽對齊特 征結構272B中，使得GRIN透鏡264的端面270與插配面268B同平面或實質上同平面（例 如，25 μ m至50 μ m內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可在拆 分式組件主體254A配合到拆分式組件主體254B之前安置在拆分式組件主體254B的凹形 底板276上，如圖13C中所圖示，以將GRIN透鏡264緊固在凹槽對齊特征結構272A、272B 中并封閉對GRIN透鏡264的接入。
[0106] 作為非限制性實例，本文公開的GRIN透鏡可包含具有徑向變化折射率的大致圓 柱形的玻璃構件，所述玻璃構件具有一長度，以使得透鏡具有小于約0. 23的間距。如本文 中所使用，透鏡的間距長度Lo為2 π /A ;分數(shù)間距或以下的間距為L/Lo = LA/2 π，其中L為 透鏡的實體長度。在各種實施方式中，間距介于約〇. 08與0. 23之間，例如透鏡具有0. 22、 0·21、0·20、0·19、0·18、0·17、0·16、0·15、0·14、0·13、0·12、0·11、0·10、0·09 和 0· 08 的間 距。一些實施方式涉及小直徑透鏡，例如，具有小于或等于約一（1)毫米（例如，〇.8_)的 直徑的透鏡。在某些實施方式中，在用具有約10. 4μ m的模場直徑的光束照射時，具有小于 約1mm的直徑的透鏡操作以產(chǎn)生具有約350 μ m與450 μ m之間的模場直徑的光束。
[0107] 可與本文公開的透鏡架總成中公開的GRIN透鏡接口連接的光學裝置的實例包括 但不限于光纖校準器、DWDM、0ADM、隔離器、循環(huán)器、混合光學裝置、光學衰減器、MEM裝置和 光學開關。
[0108] 另外，如本文所使用，術語"光纖電纜"和/或"光纖"旨在包括所有類型的單模和 多模光波導，所述單模和多模光波導包括一或多個光纖，在電纜中，所述一或多個光纖可經(jīng) 上涂覆、著色、緩沖、帶狀化和/或具有其他組織或保護結構，例如一或多個管、強度構件、 護套等。本文所公開的光纖可為單模或多模光纖。同樣，其他類型的適合的光纖包括對彎 曲不敏感的光纖或用于傳輸光信號的任何其他合理的介質。彎曲不敏感光纖或耐彎曲光纖 的實例為可從Corning公司購買的ClearCurve?多模光纖。在（例如）美國專利申請公 開案第2008/0166094號和第2009/0169163號中公開此類型的適合的光纖，所述公開案的 公開內(nèi)容全部以引用的方式并入本文中。
[0109] 得益于前文描述和相關聯(lián)圖式中呈現(xiàn)的教示，所述實施方式所屬領域的技術人員 將想到本文所闡述的實施方式的多種修改和其他實施方式。因此，應理解，本說明書和權利 要求書不受限于所公開的【具體實施方式】，且旨在將所述修改和其他實施方式包括于所附權 利要求書的范圍內(nèi)。如果實施方式的修改和變化屬于所附權利要求書和權利要求書的等效 物的范圍內(nèi)，那么本文旨在涵蓋所述修改和變化。盡管本文中使用特定術語，但所述術語僅 以一般意義和描述意義使用，而并非為了限制。
【權利要求】
1. 一種梯度折射率（GRIN)透鏡架，所述透鏡架包含： 透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在所述內(nèi)部腔室中的凹形底板、安置 在所述凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在所述凹形底板的第二側上的第二凸起 側； 插配面，所述插配面安置在所述透鏡架主體中； 至少一個透鏡開口，所述透鏡開口安置在所述插配面中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的 自由空間中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分； 和 至少一個凹槽對齊特征結構，所述特征結構安置在所述透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室的 所述凹形底板中并且與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個凹槽對齊特征結構 配置為支撐安置在所述內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊所述至少一個GRIN透鏡的 至少一個末端部分與所述至少一個透鏡開口。
2. 如權利要求1所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含凹形護蓋，所述凹形護蓋 安置在所述內(nèi)部腔室中處于所述透鏡架主體的所述第一凸起側與所述第二凸起側之間。
3. 如權利要求2所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個插配特征結構， 所述特征結構安置在所述透鏡架主體中并配置為收納安置在所述內(nèi)部腔室中的所述凹形 護蓋的至少一個插配特征結構。
4. 如權利要求1至3所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由至少 一個V形凹槽組成。
5. 如權利要求1至4所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構不延伸 到所述至少一個透鏡開口中，或其中所述至少一個凹槽對齊特征結構延伸到所述至少一個 透鏡開口中。
6. 如權利要求1至5所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含TIR表面，所述TIR 表面沿所述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述透鏡架主體中，所述TIR表面配置為 沿所述第一光軸TIR反射光。
7. 如權利要求6所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個透鏡，所述透鏡 沿第二光軸安置在所述透鏡架主體中，所述至少一個透鏡配置為沿所述第二光軸發(fā)射光到 所述TIR表面。
8. -種梯度折射率（GRIN)透鏡架，所述透鏡架包含： 單件式組件透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室； 插配面，所述插配面安置在所述單件式組件透鏡架主體中； 至少一個透鏡開口，所述透鏡開口安置在所述插配面中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的 自由空間中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分； 和 至少一個凹槽對齊特征結構，所述特征結構安置在所述單件式組件透鏡架主體的所述 內(nèi)部腔室中并且與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個凹槽對齊特征結構配置 為支撐安置在所述內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊所述至少一個GRIN透鏡的至少 一個末端部分與所述至少一個透鏡開口。
9. 如權利要求8所述的GRIN透鏡架，其中所述單件式組件透鏡架主體進一步由無縫透 鏡架主體組成，其中所述插配面由無縫插配面組成。
10. 如權利要求8或9所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含TIR表面，所述TIR 表面沿所述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述TIR 表面配置為沿所述第一光軸TIR反射光。
11. 如權利要求10所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個透鏡，所述透 鏡沿第二光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述至少一個透鏡配置為沿所述第二 光軸發(fā)射光到所述TIR表面。
12. 如權利要求1至11所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構安置 在底板中，所述底板安置在所述內(nèi)部腔室中，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構配置為 支撐所述至少一個GRIN透鏡，同時在所述至少一個GRIN透鏡與所述底板之間具有間隙。
13. 如權利要求1至12所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由安 置在所述內(nèi)部腔室的第一末端部分上的至少一個第一凹槽和安置在所述內(nèi)部腔室鄰近所 述至少一個透鏡開口的第二末端部分上的至少一個第二凹槽組成。
14. 如權利要求1至13所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由多 個不同大小的凹槽區(qū)段組成。
15. 如權利要求1至14所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個光端口開 口，所述光端口開口安置在所述單件式組件透鏡架主體中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的自 由空間中，所述至少一個光端口開口配置為收納至少一個光纖的所述至少一個末端部分。
16. 如權利要求15所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個光端口開口配置為與光學裝 置的至少一個光發(fā)射器或光端口光學對齊。
17. 如權利要求7或16所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個透鏡由安置在所述單件 式組件透鏡架主體中的透光材料形成。
18. -種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡的方法，所述方法包含： 提供透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在所述內(nèi)部腔室中的凹形底板、 安置在所述凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在所述凹形底板的第二側上的第二 凸起側； 將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在所 述透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在所述透鏡架主 體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將所述至少一個GRIN透鏡與所述至少一 個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到所述內(nèi)部腔室的自由空間中；和 將所述至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過所述至少一個透鏡開口并與所 述透鏡架主體的所述插配面同平面。
19. 如權利要求18所述的方法，所述方法進一步包含將凹形護蓋安置在所述內(nèi)部腔室 中處于所述第一凸起側與所述第二凸起側之間。
20. 如權利要求18或19所述的方法，所述方法包含將所述至少一個GRIN透鏡安置在 所述至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在底板中，所述底板安置在所述透 鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，以在所述底板與所述至少一個GRIN透鏡之間提供間隙。
21. 如權利要求18至20所述的方法，其中提供所述透鏡架主體包含模制或沖壓所述透 鏡架主體，使得所述至少一個凹槽對齊特征結構由通過模具或壓模形成在所述透鏡架主體 中的空腔形成。
22. 如權利要求18至21所述的方法，所述方法進一步包含： 將至少一個光纖安置為穿過至少一個光端口開口，所述光端口開口安置在所述透鏡架 主體中并耦接在到所述內(nèi)部空腔的自由空間中；和 將安置在所述內(nèi)部空間中的所述至少一個光纖的末端部分光學連接到所述至少一個 GRIN透鏡的第二末端部分，以將所述至少一個光纖光學連接到所述至少一個GRIN透鏡。
23. 如權利要求18至22所述方法，所述方法進一步包含TIR表面，所述TIR表面沿所 述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述透鏡架主體中，所述TIR表面沿所述第一光軸 TIR反射光。
24. -種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡的方法，所述方法包含： 提供單件式組件透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室； 將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在所 述單件式組件透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在所 述單件式組件透鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將所述至少一個 GRIN透鏡與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到所述內(nèi)部腔 室的自由空間中；和 將所述至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過所述至少一個透鏡開口并與所 述單件式組件透鏡架主體的所述插配面同平面。
25. 如權利要求24所述的方法，所述方法包含將所述至少一個GRIN透鏡安置在所述至 少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在底板中，所述底板安置在所述單件式組 件透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，以在所述底板與所述至少一個GRIN透鏡之間提供間隙。
26. 如權利要求24或25所述的方法，所述方法進一步包含： 將至少一個光纖安置為穿過至少一個光端口開口，所述光端口開口安置在所述單件式 組件透鏡架主體中并耦接在到所述內(nèi)部空腔的自由空間中；和 將安置在所述內(nèi)部空間中的所述至少一個光纖的末端部分光學連接到所述至少一個 GRIN透鏡的第二末端部分，以將所述至少一個光纖光學連接到所述至少一個GRIN透鏡。
27. 如權利要求24至26所述方法，所述方法進一步包含TIR表面，所述TIR表面沿所 述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述TIR表面沿所 述第一光軸TIR反射光。
28. 如權利要求18至27所述的方法，所述方法進一步包含至少一個透鏡，所述透鏡沿 第二光軸安置在所述透鏡架主體中，所述至少一個透鏡沿所述第二光軸發(fā)射光到所述TIR 表面。
【文檔編號】G02B6/38GK104160315SQ201280064247
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權日:2011年12月9日
【發(fā)明者】邁克爾·德容, 邁卡·科倫·艾森豪爾, 丹尼斯·邁克爾·克內(nèi)克特, 詹姆斯·菲利浦·盧瑟 申請人:康寧光電通信有限責任公司
【專利摘要】本文公開在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度折射率(GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為準確對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖套管和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光學地連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光學裝置例如激光發(fā)射二極管(LED)、激光二極管或光電裝置。
【專利說明】在凹形護蓋中采用凹槽對齊特征結構的梯度折射率 (GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器與方法
[0001] 相關申請案
[0002] 本申請案為2012年12月6日提出申請的國際申請案第PCT/US12/68144號的接 續(xù)申請案，所述申請案請求2011年12月9日提出申請的美國申請案第61/568, 951號的優(yōu) 先權權利，兩個申請案以引用的方式并入本文中。
【技術領域】
[0003] 本公開案的技術涉及配置為支撐梯度折射率（gradient index ;GRIN)透鏡的 GRIN透鏡架，其中所述GRIN透鏡架可用于插頭與插座中以便于光學連接。
【背景技術】
[0004] 光纖的益處包括極寬的帶寬和低操作噪音。由于所述優(yōu)點，光纖正日益被用于各 種應用，包括（但不限于）寬帶語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。采用光纖的光纖網(wǎng)絡正在開發(fā)中并 被用以通過專用網(wǎng)絡和公共網(wǎng)絡向用戶傳送語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。所述光纖網(wǎng)絡通常包 括分離連接點，所述分離連接點鏈接光纖以將〃現(xiàn)場光纖（live fiber)"從一個連接點提供 到另一個連接點。就這點來說，光纖設備位于數(shù)據(jù)分配中心或總局以支持光纖互連。
[0005] 提供光纖連接器以便于與光纖的光學連接，以用于光傳輸。舉例來說，光纖可光學 連接到另一個光學裝置（例如發(fā)光二極管（LED)、激光二極管或光電裝置）以用于光傳輸。 作為另一個實例，光纖可通過插配光纖連接器光學地連接到其他光纖。在所述情況中的任 一情況下，重要的是光學連接光纖的端面與光學裝置或其他光纖精密對齊以避免或降低耦 合損耗。舉例來說，光纖通過套管安置，所述套管使光纖關于光纖連接器外殼精密定位。 [0006] 常見提供平坦端面多光纖套管以更加容易地便于支撐套管的光纖連接器與其他 光纖連接器或其他光學裝置之間的多個光纖連接。就這點來說，重要的是，光纖連接器設 計為允許安置在套管中的光纖的端面放置為與光學裝置或其他光纖接觸或緊密間隔，以用 于光傳輸。如果光纖與光學裝置或其他光纖之間安置有空氣間隙，那么將光纖的末端切裂 (例如，激光切裂）并拋光成彎曲形狀以允許所述末端充當透鏡。當光纖的端面切裂并拋光 成彎曲形狀時可能發(fā)生球面像差，從而引入光學損耗。
[0007] 梯度折射率（GRIN)透鏡提供對拋光曲率至光纖末端上以形成透鏡的替代方案。 GRIN透鏡通過透鏡材料的折射率從透鏡的光軸到邊緣的精密受控徑向變化來聚焦光。所 述折射率梯度的內(nèi)部結構可急劇減少對嚴格受控表面曲率的需求并產(chǎn)生簡單的小型透鏡。 這允許具有平坦表面的GRIN透鏡校準從光纖發(fā)射的光或將入射光束聚焦到光纖中。GRIN 透鏡可以玻璃棒的形式提供，所述玻璃棒安置在透鏡架中作為光纖連接器的一部分。GRIN 透鏡的平坦表面允許一個末端容易地粘合或熔合到安置在光纖連接器內(nèi)部的光纖，而GRIN 透鏡的另一端安置在套管端面上。GRIN透鏡的端面上的平坦表面可減少像差，因為端面可 拋光為與套管的端面同平面的或實質上同平面的。GRIN透鏡的平坦表面允許容易地清潔 GRIN透鏡的端面。重要的是，GRIN透鏡架設計有內(nèi)部支架，所述內(nèi)部支架將GRIN透鏡放置 并緊固為以所需角度準確度對齊，以避免或降低耦合損耗。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本文所公開實施方式包括在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度 折射率（GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。連接器的非限制性實例包括插頭和 插座。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結 構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為 精密對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖 套管和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光 學地連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光 學裝置例如激光發(fā)射二極管（LED)、激光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器（vertical-cavity surface-emitting laser ;VCSEL)或光電裝置。作為非限制性實例，本文所公開的GRIN透 鏡架可提供為用于建立光學連接的含有一或多個光纖的插頭或插座的一部分。
[0009] 就這點來說，在一個實施方式中，提供一種梯度折射率（GRIN)透鏡架。GRIN透鏡 架包含透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在內(nèi)部腔室中的凹形底板、安置在 凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在凹形底板的第二側上的第二凸起側。插配面安 置在透鏡架主體中。至少一個透鏡開口安置在插配面中并且耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間 中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分。至少一個 凹槽對齊特征結構安置在透鏡架主體的內(nèi)部腔室的凹形底板中并且與至少一個透鏡開口 光學對齊。至少一個凹槽對齊特征結構配置為支撐安置在內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透 鏡并對齊至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分與至少一個透鏡開口。
[0010] 在另一個實施方式中，提供一種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡 的方法。所述方法包含提供透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在內(nèi)部腔室中 的凹形底板、安置在凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在凹形底板的第二側上的第 二凸起側。所述方法還包含將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所 述特征結構安置在透鏡架主體的內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在透 鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將至少一個GRIN透鏡與至少一個 透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中。所述方法還 包含將至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過至少一個透鏡開口并與透鏡架主體 的插配面同平面。
[0011] 在另一個實施方式中，提供一種梯度折射率（GRIN)透鏡架。GRIN透鏡架包含單 件式組件透鏡架主體，所述主體包含內(nèi)部腔室。插配面安置在所述單件式組件透鏡架主體 中。至少一個透鏡開口安置在插配面中并且耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中，所述至少一 個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分。至少一個凹槽對齊特征 結構安置在單件式組件透鏡架主體的內(nèi)部腔室中并且與至少一個透鏡開口光學對齊。至少 一個凹槽對齊特征結構配置為支撐安置在內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊至少一 個GRIN透鏡的至少一個末端部分與至少一個透鏡開口。
[0012] 在另一個實施方式中，提供一種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡 的方法。所述方法包含提供單件式組件透鏡架主體，所述主體包含內(nèi)部腔室。所述方法還 包含將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在單 件式組件透鏡架主體的內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在單件式組件 透鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將至少一個GRIN透鏡與至少一 個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到內(nèi)部腔室的自由空間中。所述方法 還包含將至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過至少一個透鏡開口并與單件式組 件透鏡架主體的插配面同平面。
[0013] 作為非限制性實例，具有內(nèi)部凹槽特征結構的GRIN透鏡架可由模制工藝制造。作 為另一個非限制性實例，GRIN透鏡架可提供為一體式組件主體或多件式組件主體。作為另 一個非限制性實例，GRIN透鏡架可安置在連接器（例如插頭或插座）中。
[0014] 將在隨后的具體描述中闡述額外特征結構和優(yōu)點，并且對所屬領域的技術人員而 言，根據(jù)所述描述，額外特征結構和優(yōu)點部分地顯而易見，或通過實踐本文（包括隨后的具 體描述、權利要求書以及【專利附圖】
【附圖說明】）所描述的實施方式認識到。
[0015] 應理解，上述一般描述和以下具體描述都展示實施方式，并且都旨在提供用于理 解本公開案的本質和特性的概述或框架。包括附圖以提供進一步理解，并且附圖并入本說 明書中并構成本說明書的一部分。圖式說明各種實施方式，并且與描述一起用于解釋所公 開的概念的原理和操作。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016] 圖1為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的示范性電纜插頭的透視圖，所述透鏡架由 采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的無縫透鏡架主體組成；
[0017] 圖2A為圖1的插頭的GRIN透鏡架的透視圖，所述透鏡架與插座的GRIN透鏡架插 配，以光學連接安置在插頭的GRIN透鏡架中的GRIN透鏡與安置在插座的GRIN透鏡架中的 GRIN透鏡；
[0018] 圖2B為未插配的圖1插頭的GRIN透鏡架和圖2A插座的GRIN透鏡架的透視圖；
[0019] 圖2C為插配到圖2A中插座的GRIN透鏡架的圖2A中插頭的GRIN透鏡架的側視 圖；
[0020] 圖3為圖1中插頭的GRIN透鏡架的特寫透視圖，其中GRIN透鏡安置在GRIN透鏡 架的無縫透鏡架主體內(nèi)部的凹槽對齊特征結構中；
[0021] 圖4A為圖2A中GRIN透鏡架和光學裝置的特寫透視圖，其中GRIN透鏡緊固在插 座GRIN透鏡架的無縫透鏡架主體內(nèi)部安置的凹槽對齊特征結構中；
[0022] 圖4B為圖4A中插座GRIN透鏡架的無縫透鏡架主體的特寫橫截面透視圖；
[0023] 圖4C為圖2A中GRIN透鏡架和光學裝置的特寫底部透視圖；
[0024] 圖5A為采用凹形護蓋透鏡架主體的另一個示范性插頭GRIN透鏡架的左透視圖， 所述透鏡架與采用凹形護蓋透鏡架主體的插座GRIN透鏡架插配，以光學連接安置在插頭 中的GRIN透鏡與安置在插座中的GRIN透鏡；
[0025] 圖5B為圖5A的右透視圖；
[0026] 圖5C為插配在一起的圖5A中的GRIN透鏡架的側視圖；
[0027] 圖6A為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫透視圖，其中從凹形透鏡架 主體去除凹形護蓋；
[0028] 圖6B為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0029] 圖6C為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0030] 圖7A為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0031] 圖7B為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0032] 圖7C為圖5A至圖5C中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫底部透視圖；
[0033] 圖8為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的另一個示范性電纜插頭的透視圖，所述插 頭由采用凹形護蓋透鏡架主體的GRIN透鏡架組成；
[0034] 圖9A為圖8中安置在插頭中的凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖；
[0035] 圖9B為圖9A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解透視圖，其中安裝了光纖和GRIN 透鏡；
[0036] 圖9C為圖9A和圖9B中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0037] 圖10為采用梯度折射率（GRIN)透鏡架的另一個示范性電纜插頭的透視圖，所述 插頭由采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的拆分式組件透鏡架組成；
[0038] 圖11A為圖10中GRIN透鏡架的拆分式組件透鏡架的特寫組裝透視圖；
[0039] 圖11B為圖10中GRIN透鏡架的拆分式組件護蓋透鏡架的特寫分解透視圖；
[0040] 圖12A為圖10中拆分式組件GRIN透鏡架的第一拆分式組件主體的特寫透視圖；
[0041] 圖12B為第二拆分式組件主體的特寫透視圖，所述第二拆分式組件主體與圖12A 中拆分式組件主體互補并將GRIN透鏡支撐在凹槽對齊特征結構中；
[0042] 圖13A為示范性拆分式組件GRIN透鏡架的特寫組裝前透視圖，所述透鏡架可用作 采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固和對齊GRIN透鏡的插座；
[0043] 圖13B為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫組裝后透視圖；
[0044] 圖13C為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解頂部透視圖；
[0045] 圖13D為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫分解底部透視圖；及
[0046] 圖13E為圖13A中凹形護蓋GRIN透鏡架的特寫橫截面透視圖。
【具體實施方式】
[0047] 現(xiàn)在將詳細參考實施方式，所述實施方式的實例在附圖中加以圖示，在附圖中圖 示一些實施方式而非所有實施方式。事實上，概念可以多種不同形式來體現(xiàn)且在本文中不 應被解釋為限制性的；相反，提供所述實施方式以使得本公開案將滿足適用的法律要求。在 可能的情況下，將使用相同元件符號來表示相同的組件或零件。
[0048] 本文所公開實施方式包括在凹形護蓋中采用一或多個凹槽對齊特征結構的梯度 折射率（GRIN)透鏡架以及單件式組件、連接器和方法。連接器的非限制性實例包括插頭和 插座。在一個實施方式中，GRIN透鏡架含有一或多個內(nèi)部凹槽對齊特征結構，所述特征結 構配置為將一或多個GRIN透鏡緊固在GRIN透鏡架中。所述凹槽對齊特征結構還配置為準 確對齊GRIN透鏡的端面。本文公開的GRIN透鏡架可提供為用于形成光學連接的光纖套管 和/或光纖組件或連接器的一部分。本文公開的含有GRIN透鏡架的光纖連接器可光學地 連接到另一個光纖連接器中的一或多個光纖或連接到光學裝置以用于光傳輸，所述光學裝 置例如激光發(fā)射二極管（LED)、激光二極管、垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL)或光電裝置。作 為非限制性實例，本文所公開的GRIN透鏡架可提供為用于建立光學連接的含有一或多個 光纖的插頭或插座的一部分。
[0049] 就這點來說，圖1為采用GRIN透鏡架的示范性連接器10的透視圖，所述透鏡架 配置為支撐并對齊GRIN透鏡。所述實施方式中的連接器10提供為插頭12的形式。舉例 來說，插頭12可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭?；蛘撸鳛榉?限制性實例，插頭12還可包括電氣組件，例如安置在插頭12中用于建立電氣連接的電導體 14A、14B。
[0050] 繼續(xù)參看圖1，所述實施方式中的插頭12采用梯度折射率（GRIN)透鏡架16以支 撐用于建立光學連接的光學組件。GRIN透鏡架16安置在插頭12的連接器外殼15中。作 為實例，GRIN透鏡架16可安置在套管17中，所述套管17安置在連接器外殼15中。如下文 更詳細討論，GRIN透鏡架16配置為支撐并對齊安置在GRIN透鏡架16中的一或多個GRIN 透鏡18。舉例來說，圖1中安置在插頭12中的GRIN透鏡架16配置為支撐達四（4)個GRIN 透鏡18。GRIN透鏡18光學耦接或熔合到光纖20,所述光纖20安置在緊固到插頭12的電 纜22中。以此方式，通過插頭12與插座或其他光學組件的插配形成的與安置在GRIN透鏡 架16中的GRIN透鏡18的光學連接，建立與光纖20的光學連接。對齊開口 19A、19B安置 在插頭12中以在將插頭12插配到插座時幫助插頭12與插座的對齊。
[0051] 安置在插頭12的GRIN透鏡架16中的GRIN透鏡18提供對拋光曲率到光纖20的 末端上以形成透鏡的替代方案。GRIN透鏡18通過透鏡材料的折射率從透鏡的光軸到邊緣 的精密受控徑向變化來聚焦光。所述折射率梯度的內(nèi)部結構可大幅減少對嚴格受控表面曲 率的需求并導致簡單的小型透鏡。這允許具有平坦表面的GRIN透鏡18校準從光纖20發(fā) 射的光或將入射光束聚焦到光纖20中。在所述實施方式中，如下文將更詳細描述，GRIN透 鏡18以玻璃棒的形式提供，所述玻璃棒安置在GRIN透鏡架16中。GRIN透鏡18的平坦端 面表面允許GRIN透鏡18的末端容易地粘合或熔合到插頭12內(nèi)部的光纖20的末端部分， 而GRIN透鏡18的另一端安置在GRIN透鏡架16的插配面24上，如圖1中所圖示。GRIN透 鏡18的平坦端面表面還可減少像差。
[0052] 此外，繼續(xù)參看圖1，GRIN透鏡18的端面可拋光為與插配面24同平面或實質上同 平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）。GRIN透鏡18的平坦表面允許容易地清潔GRIN透鏡 18的端面。如下文將更詳細討論，GRIN透鏡架16設計為具有內(nèi)部對齊特征結構，所述特征 結構支撐GRIN透鏡18并使GRIN透鏡18與GRIN透鏡架16和插頭12對齊，以避免或減少 GRIN透鏡18與通過插配到插頭12光學連接到GRIN透鏡18的光學組件之間的耦合損耗。
[0053] 就這點來說，圖2A為圖1插頭12的GRIN透鏡架16的透視圖，所述透鏡架與插座 連接器（未圖示）的GRIN透鏡架26插配。GRIN透鏡架16和GRIN透鏡架26可插配，以光 學連接安置在插頭12的GRIN透鏡架16中的GRIN透鏡18與安置在GRIN透鏡架26中的 GRIN透鏡28。圖2B為未插配的圖2A中GRIN透鏡架16和GRIN透鏡架26的透視圖。圖 2C為圖2A中GRIN透鏡架16插配到GRIN透鏡架26的側視圖。
[0054] 如圖2A和圖2C中所圖示，GRIN透鏡架16的插配面24配置為鄰接GRIN透鏡架 26的插配面30 (圖2C)以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡18、28。重要的是，GRIN透鏡 18、28適當?shù)嘏c各自的GRIN透鏡架16、26和各自的插配面24、30對齊，以避免或減少在將 插配面24、30彼此鄰接以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡18、28時的耦合損耗。就這點來 說，如圖2A和圖2B中所圖示和下文關于圖3至圖4B更詳細討論，GRIN透鏡架16、26都分 別含有凹槽對齊特征結構32、34。凹槽對齊特征結構32、34為安置在GRIN透鏡架16、26的 表面中的切口、缺口或溝槽。凹槽對齊特征結構32、34配置為支撐安置在GRIN透鏡架16、 26中的GRIN透鏡18、28,并且將GRIN透鏡18、28與插配面24、30對齊。通過提供凹槽對 齊特征結構32、34,由GRIN透鏡架16、26提供的GRIN透鏡18、28的對齊可比替代方法更為 準確，所述替代方法例如使用插銷在透鏡架主體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主 體之后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制 鉆孔將需要小模具組件，所述組件需要在彼此內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對 整個部件和對齊準確性的負面影響。
[0055] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構32、34提供為GRIN透鏡架16、26的 整合單件式組件結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構32、34可提供為用于模具或 壓模制造 GRIN透鏡架16、26的模具或壓模的一部分。模具制造 GRIN透鏡架16、26可減少 制造步驟、制造成本并且提供對受支撐GRIN透鏡18、28的準確對齊。
[0056] 如圖2A至圖2C中所圖示，在所述實施方式中用于插頭12的GRIN透鏡架16 (圖 1)由透鏡架主體36組成。內(nèi)部腔室38安置在透鏡架主體36中。GRIN透鏡18安置并設 置在內(nèi)部腔室38中，如下文將關于圖3更詳細討論。GRIN透鏡18可熔合或光學連接到內(nèi) 部腔室38中安置的光纖20的涂布光纖部分20B的裸露光纖部分20A的末端部分40。舉例 來說，作為非限制性實例，裸露光纖部分20A的直徑可為一百二十五（125)微米（μ m)，并 且涂布光纖部分20B的直徑可為二百五十（250) μ m。為將光纖20的末端部分40安置在 透鏡架主體36的內(nèi)部腔室38中，光端口開口 42安置在透鏡架主體36中。光端口開口 42 耦接在到內(nèi)部腔室38的自由空間中。舉例來說，光端口開口 42可為安置在透鏡架主體36 中的孔洞。光纖20的末端部分40可插入光端口開口 42中以光學連接或熔合到GRIN透鏡 18的末端部分44以用于光學連接。
[0057] 繼續(xù)參看圖2A至圖2C，為將GRIN透鏡18定位為緊鄰其他光學組件（例如GRIN 透鏡28)，插配面24安置在透鏡架主體36中。插配面24提供平面的或實質上平面的插配 面46以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡18的端面48與其他光學組件接觸或緊密 接觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面24同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m 至50 μ m內(nèi)）的GRIN透鏡18的端面48光學連接到GRIN透鏡架26中的GRIN透鏡28的 端面50。就這點來說，GRIN透鏡架26包括透鏡架主體52。透鏡架主體52還含有安置在 透鏡架主體52中的內(nèi)部腔室54。GRIN透鏡28安置并設置在內(nèi)部腔室54中，如下文將關 于圖4A和圖4B更詳細討論。
[0058] 參看圖2B，GRIN透鏡28可設置為直接或通過安置在表面56 (圖4B)中的透鏡55 間接傳輸光，所述表面56延伸穿過透鏡架主體52。透鏡架主體52可由在所需波長下的透 光材料制成，使得安置在表面56中的透鏡55可從光源接收光。在所述實施方式中，GRIN透 鏡架26安裝到含有光學裝置59的印刷電路板（PCB) 57中（又參見圖4B)。舉例來說，光 學裝置59可為光學發(fā)射器或接收器，分別例如垂直腔面發(fā)射激光器（VCSEL)和光電二極管 (例如，PIN二極管）。光學裝置59與透鏡55對齊，以通過透鏡55發(fā)射光到GRIN透鏡28 或從GRIN透鏡28接收光，所述GRIN透鏡與透鏡架主體52中的透鏡55對齊。舉例來說， 光學裝置59可以交替方式設置在發(fā)射器與接收器光學裝置59之間。如圖2C中所圖示，全 內(nèi)反射（TIR)表面61提供在透鏡架主體52中，以反射光到透鏡架主體中安置的GRIN透鏡 28并反射來自所述GRIN透鏡28的光。舉例來說，TIR表面61可安置為相對于發(fā)射路徑 EPi成角度?i，在透鏡架主體52的非限制性實例中，所述角度為四十五（45)度。通過透鏡 55接收的從安置在表面56上的發(fā)射器光學裝置59發(fā)射的光沿發(fā)射路徑EPi發(fā)射。所述光 沿發(fā)射路徑EP 2從TIR表面61反射到GRIN透鏡28。類似地，沿發(fā)射路徑EP2從GRIN透鏡 28接收的光沿發(fā)射路徑EPi從TIR表面61反射，以發(fā)射到透鏡55并由接收器光學裝置59 接收。
[0059] 注意，透鏡架主體36、52可由聚合物或適用于支撐安置在透鏡架主體36、52中的 GRIN透鏡18、28和光纖20的任何其他材料構造。作為非限制性實例，透鏡架主體36、52 可在模制工藝中由模具產(chǎn)生。舉例來說，所述實施方式中的透鏡架主體36、52提供為整體 組件以提供無縫插配面24、30。提供無縫插配面24、30可降低碎屑進入或堆積在縫中并與 GRIN透鏡18、28接觸而導致光傳輸損耗的可能性。
[0060] 參看圖2A和圖2C，為提供穿過透鏡架主體36、52到GRIN透鏡18、28的外部接入， GRIN透鏡架16、26分別含有透鏡開口 58、60。透鏡開口 58、60安置在透鏡架主體36、52的 插配面24、30中并且耦接在到各自的內(nèi)部腔室38、54的自由空間中。透鏡開口 58、60配置 為收納GRIN透鏡18、28的端面48、50。各自的透鏡架主體36、52中的凹槽對齊特征結構 32、34分別與透鏡開口 58、60光學對齊。就這點來說，當GRIN透鏡18、28由凹槽對齊特征 結構32、34支撐時，GRIN透鏡18、28和所述透鏡的端面48、50與透鏡開口 58、60和所述開 口的插配面24、30對齊。以此方式，當各自的GRIN透鏡架16、26插配時，GRIN透鏡18、28 彼此對齊。此外，可能需要提供具有一內(nèi)徑的透鏡開口 58、60,所述內(nèi)徑在透鏡開口 58、60 支撐在透鏡架主體中時分別在透鏡開口 58、60與GRIN透鏡18、28之間提供空隙。舉例來 說，空隙可介于五（5) μ m與十（10) μ m之間。
[0061] 繼續(xù)參看圖2A和圖2C，為了將GRIN透鏡18安裝在GRIN透鏡架16中，GRIN透鏡 18可通過透鏡架主體36中的開口安置在內(nèi)部腔室38中的凹槽對齊特征結構32中?；蛘撸?GRIN透鏡18可插入穿過安置在透鏡架主體36的插配面24中的透鏡開口 58,直至GRIN透 鏡18的端面48與插配面24同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）。具有 用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口 64中，以將GRIN透鏡18 緊固在透鏡架主體36的凹槽對齊特征結構32中，并且封閉對透鏡架主體36的內(nèi)部腔室38 中的GRIN透鏡18的接入。如上文討論，光纖20可通過光端口開口 42安置在透鏡架主體 36中。通過從涂布光纖部分20B去除涂層提供的裸露光纖部分20A的末端部分40可穿過 光端口開口 42插入。裸露光纖部分20A可與GRIN透鏡18的末端部分44接觸、熔合或緊 密接觸，以光學連接光纖20與GRIN透鏡18。
[0062] 類似地，繼續(xù)參看圖2A和圖2C，為將GRIN透鏡28安裝在GRIN透鏡架26中，GRIN 透鏡28可通過透鏡架主體52中的開口 66安置在內(nèi)部腔室54中的凹槽對齊特征結構34 中?；蛘撸珿RIN透鏡28可插入穿過安置在透鏡架主體52的插配面30中的透鏡開口 60,直 至GRIN透鏡28的端面50與插配面30同平面或實質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m 內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口 66中，以將 GRIN透鏡28緊固在透鏡架主體52的凹槽對齊特征結構34中，并且封閉對透鏡架主體52 的內(nèi)部腔室54中的GRIN透鏡28的接入。
[0063] 為進一步提供關于安置在圖1的插頭12的GRIN透鏡架16中的凹槽對齊特征結 構32的細節(jié)，提供圖3。圖3為圖1中插頭12的GRIN透鏡架16的特寫透視圖。圖2C和 圖3圖示關于GRIN透鏡18的更多細節(jié)，所述GRIN透鏡18安置在凹槽對齊特征結構32中 以將GRIN透鏡18與透鏡開口 58、插配面24和/或光端口開口 42對齊。在所述實施方式 中，凹槽對齊特征結構32安置在GRIN透鏡架16的內(nèi)部腔室38中的凹形底板68中。凹槽 特征結構32通過將楔形構件70并排安置在內(nèi)部腔室38的凹形底板68 (圖2C)的每一側 上來形成。并排楔形構件70在楔形構件70之間形成V形凹槽72,所述凹槽可將GRIN透鏡 18的每一端支撐在內(nèi)部腔室38中。
[0064] 繼續(xù)參看圖3,楔形構件70安置在內(nèi)部腔室38中，使得V形凹槽72與透鏡開口 58 對齊。在所述實施方式中，V形凹槽72不延伸到透鏡開口 58中。安置在V形凹槽72中的 GRIN透鏡18因而與透鏡開口 58對齊。V形凹槽72也可安置于內(nèi)部腔室38中以與提供在 透鏡架主體36中的光端口開口 42對齊。V形凹槽72還提供用于將GRIN透鏡18安置為與 內(nèi)部腔室38的凹形底板68 (圖2C)具有間隙74的間距。提供間隙74允許收集內(nèi)部腔室 38內(nèi)部的任何碎屑或其他材料使其不接觸GRIN透鏡18,以避免光傳輸損耗。
[0065] 為進一步提供關于安置在圖2A至圖2C中GRIN透鏡架26中的凹槽對齊特征結構 34的細節(jié)，提供圖4A至圖4C。圖4A為圖2A中安裝在PCB57上的插座GRIN透鏡架26的 特寫透視圖，而且其中GRIN透鏡28緊固在GRIN透鏡架26內(nèi)部安置的凹槽對齊特征結構 中。圖4B為圖4A中GRIN透鏡架26的特寫橫截面透視圖。圖4C為圖4A中GRIN透鏡架 26的特寫底部透視圖。圖4A至圖4C更詳細圖示GRIN透鏡28,所述GRIN透鏡28安置在 凹槽對齊特征結構34中以將GRIN透鏡28與透鏡開口 60、插配面30和/或透鏡55對齊。 在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構34安置在GRIN透鏡架26的內(nèi)部腔室54中的凹形 底板76中。凹槽對齊特征結構34通過將楔形構件78并排安置在內(nèi)部腔室54的凹形底板 76的每一側上來形成。并排楔形構件78在楔形構件78之間形成V形凹槽80,所述V形凹 槽80可將GRIN透鏡28的每一端支撐在內(nèi)部腔室54中。楔形構件78安置在內(nèi)部腔室54 中，使得V形凹槽80與透鏡開口 60對齊。
[0066] 參看圖4A和圖4B，在所述實施方式中，V形凹槽80不延伸到透鏡開口 60中。安 置在V形凹槽80中的GRIN透鏡28因而與透鏡開口 60對齊。V形凹槽80也可安置于內(nèi)部 腔室54中以與提供在透鏡架主體52中的透鏡55對齊。V形凹槽80還提供用于將GRIN透 鏡28安置為與內(nèi)部腔室54的凹形底板76具有間隙82的間距。提供間隙82允許收集內(nèi) 部腔室54內(nèi)部的任何碎屑或其他材料使其不接觸GRIN透鏡28,以避免光傳輸損耗。參看 圖4C，圖示透鏡55,所述透鏡55由透鏡架主體52的透光材料提供并沿傳輸路徑EPi對齊， 如圖2C中所圖示。
[0067] 可提供其他形式的GRIN透鏡架，所述透鏡架包含用于支撐并對齊GRIN透鏡的凹 槽對齊特征結構。就這點來說，圖5A和圖5B分別為替代性示范GRIN透鏡架90的左透視圖 和右透視圖，所述替代性示范GRIN透鏡架90可與替代性示范GRIN透鏡架92插配。圖5C 為插配在一起的圖5A中GRIN透鏡架90、92的側視圖。舉例來說，GRIN透鏡架90可安置在 插頭中，而GRIN透鏡架92可安置在插座中，使得當插座與插頭插配時，GRIN透鏡架90、92 插配。GRIN透鏡架90、92的插配光學連接安置在GRIN透鏡架90中的GRIN透鏡94與安置 在GRIN透鏡架92中的GRIN透鏡96。在所述實施方式中，GRIN透鏡架90、92采用透鏡架 主體98、100,所述透鏡架主體98、100配置有開口凹部102、104 (圖6A、圖6B、圖7A)以將凹 形護蓋106、108分別收納在透鏡架主體98、100處或下方，以封閉安置在透鏡架主體98、100 中的內(nèi)部腔室11〇、112(圖6A、圖6B、圖7A)。GRIN透鏡94、96安置在內(nèi)部腔室110、112中 處于凹槽對齊特征結構114、116中，以將GRIN透鏡94、96與透鏡架主體98、100和透鏡開 口 118、120 (圖6C、圖7B)對齊，所述透鏡開口 118、120通過將凹形護蓋106、108安置在透 鏡架主體98、100的開口凹部102、104中來形成。或者，凹槽對齊特征結構114、116可分別 安置在凹形護蓋106、108中，而不是安置在透鏡架主體98、100中。
[0068] 繼續(xù)參看圖5A至圖5C，通過在透鏡架主體98、100中提供開口凹部102、104,當去 除凹形護蓋106、108時，GRIN透鏡94、96可穿過內(nèi)部腔室110、112安置在透鏡架主體98、 100中。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可接著安置在內(nèi)部腔室 110、112和開口凹部102、104中安置的凹形護蓋106、108中，以封閉內(nèi)部腔室110、112并將 GRIN透鏡94、96緊固在透鏡架主體98、100內(nèi)部。這與必須穿過透鏡開口 118U20和光端 口開口 122以及透鏡124安置GRIN透鏡94、96相反。
[0069] 繼續(xù)參看圖5A至圖5C，作為非限制性實例，具有分離透鏡主體98、100和凹形護蓋 106、108的GRIN透鏡架90、92還可更容易地模制或沖壓，或模制的成本更低。然而，提供分 離透鏡架主體98、100和凹形護蓋106、108提供兩件式插配面126A、126B和128A、128B (圖 5A、圖5B、圖6C、圖7B)，所述插配面包括在GRIN透鏡架90、92中沿透鏡架主體98、100與 凹形護蓋106、108的界面的縫130、132。凹形護蓋106和透鏡架主體98分別提供插配面 126AU26B，所述插配面在凹形護蓋106適當?shù)匕仓迷谕哥R架主體98中時形成組合的平面 或實質上平面表面。類似地，凹形護蓋108和透鏡架主體100分別提供插配面128AU28B， 所述插配面在凹形護蓋108適當?shù)匕仓迷谕哥R架主體100中時形成組合的平面或實質上 平面表面。由于GRIN透鏡架90、92中的分離插配面126A、126B和128AU28B分別形成的 縫130、132在未完全密封時為碎屑提供進入內(nèi)部腔室110、112的額外入口位置。此外，如 下文討論，所述實施方式中的透鏡架主體98、100還分別設計有凸起側129A、129B和131A、 131B，所述凸起側限定用于容納凹形護蓋106U08的內(nèi)部腔室110、112。凸起側129A、129B 和131A、131B可為透鏡架主體98、100提供在Y軸方向上的增加的穩(wěn)定性。
[0070] 如圖5A和圖5B中所圖示，GRIN透鏡架90的插配面126、128配置為鄰接GRIN透 鏡架92的插配面128,以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡94、96。重要的是，GRIN透鏡94、 96適當?shù)嘏c各自的GRIN透鏡架90、92和各自的插配面126、128對齊，以避免或減少插配 面126U28彼此鄰接以光學連接各自的受支撐GRIN透鏡94、96時的耦合損耗。就這點來 說，如圖6A至圖7B中所圖示，GRIN透鏡架90、92都分別含有凹槽對齊特征結構114、116。 凹槽對齊特征結構114、116配置為支撐安置在GRIN透鏡架90、92中的GRIN透鏡94、96并 將GRIN透鏡94、96與插配面126、128對齊。而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構 114、116可提供為GRIN透鏡架90、92的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構 114、116可提供為用以模具制造 GRIN透鏡架90、92的模具的部分。模具制造 GRIN透鏡架 90、92可減少制造步驟、制造成本并提供受支撐GRIN透鏡94、96的準確對齊。
[0071] 如圖5C中所圖示，TIR表面133提供在透鏡架主體92中，以反射光到透鏡架主體 92中安置的GRIN透鏡96并反射來自所述GRIN透鏡96的光。舉例來說，TIR表面133可 安置為相對于發(fā)射路徑EP 3成角度Θ2，在透鏡架主體100的非限制性實例中，所述角度為 四十五（45)度?？赏ㄟ^透鏡124接收的來自安置在襯底（圖示為印刷電路板144)上的發(fā) 射光學裝置146的光沿發(fā)射路徑EP2發(fā)射。所述光沿發(fā)射路徑EP4從TIR表面133反射到 GRIN透鏡96。類似地，沿發(fā)射路徑EP4從GRIN透鏡96接收的光沿發(fā)射路徑EP3從TIR表 面133反射并發(fā)射到透鏡124,所述光可由接收光學裝置146接收。
[0072] 現(xiàn)在將討論關于圖6A至圖6C中的GRIN透鏡架90和圖7A與圖7B中的GRIN透 鏡架92的更多細節(jié)。圖6A為圖5A和圖5B的GRIN透鏡架90的特寫透視圖，其中凹形護 蓋106從凹形透鏡架主體98去除。圖6B和圖6C分別為圖5A和圖5B中GRIN透鏡架90的 特寫分解透視圖和特寫組裝透視圖。參看圖6A和圖6B，安置在GRIN透鏡架90的透鏡架主 體98中的GRIN透鏡94可熔合或光學連接到安置在內(nèi)部腔室110中的光纖20的涂布光纖 部分20B的裸露光纖部分20A的末端部分40。光纖20的末端部分40安置在凹槽對齊特征 結構中，所述特征結構提供為安置在透鏡架主體98的內(nèi)部腔室110的凹形底板138中的V 形凹槽136。凹形底板138安置在形成內(nèi)部腔室110的凸起側129AU29B之間。V形凹槽 136支撐并對齊透鏡架主體98中的光纖20和GRIN透鏡94。V形凹槽136在透鏡架主體94 中的凹形底板138中延伸，以形成通向光端口開口 122的透鏡開口 118,所述開口都耦接在 到內(nèi)部腔室110的自由空間中。所述實施方式中的V形凹槽136也由三個不同的凹槽區(qū)段 136A、136B、136C組成，所述區(qū)段各具有不同的凹槽大小以分別容納并緊固地支撐具有不同 外徑大小的涂布光纖20B、裸露光纖20A和GRIN透鏡94。
[0073] 繼續(xù)參看圖6A至圖6C，為將GRIN透鏡94定位為緊鄰其他光學組件（例如GRIN 透鏡96)，插配面126、128安置在透鏡架主體90中。插配面126、128提供平面的或實質上 平面的插配面以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡94的端面140與其他光學組件接 觸或緊密接觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面126AU26B和128AU28B同平面或實 質上同平面（例如，在25 μ m至50 μ m內(nèi)）的GRIN透鏡94的端面140光學連接到GRIN透 鏡架92中的GRIN透鏡96的端面142,如圖7A和圖7B中所圖示。參看圖7A和圖7B，GRIN 透鏡96可設置為直接或通過安置在透鏡架主體100的表面125中的透鏡124間接傳輸光。 GRIN透鏡96可設置為直接或通過安置在表面125中的透鏡124間接傳輸光，所述表面125 延伸穿過透鏡架主體100。透鏡架主體100可由在所需波長下的透光材料制成，使得安置在 表面125中的透鏡124可從光源接收光。在所述實施方式中，如圖7A中所圖示，GRIN透鏡 架92安裝到含有光學裝置146的印刷電路板（PCB) 144。光學裝置146與透鏡124對齊，以 用于引導光到透鏡124和GRIN透鏡96或從透鏡124和GRIN透鏡96接收光，所述GRIN透 鏡96與透鏡架主體100中的透鏡124對齊。
[0074] 繼續(xù)參看圖6A至圖6C，為了將GRIN透鏡94安裝在GRIN透鏡架90中，GRIN透鏡 94可安置在內(nèi)部腔室110中的V形凹槽136中。GRIN透鏡94的端面140與插配面126、 128同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率 的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部102中，以將GRIN透鏡94緊固在透鏡架主體 98的V形凹槽136中，并且封閉對透鏡架主體98的內(nèi)部腔室110中的GRIN透鏡94的接 入。如上文討論，光纖20可安置在透鏡架主體98中的V形凹槽136中。通過從涂布光纖 部分20B去除涂層提供的裸露光纖部分20A的末端部分40可插入V形凹槽136中。裸露 光纖部分20A可與GRIN透鏡94的末端部分148接觸、熔合或緊密接觸，如圖6B中所圖示， 以光學連接光纖20與GRIN透鏡94。
[0075] 在將GRIN透鏡94和光纖20安裝在圖6A中透鏡架主體98中的V形凹槽136中 并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室110之后，即可安裝凹形護蓋106。如圖6B中 所圖示，凹形護蓋106含有兩個插配特征結構150A、150B，所述特征結構配置為與安置在透 鏡架主體98中的兩個插配凹部152AU52B界接。凹形護蓋106插入開口凹部102中，其中 插配特征結構150A、150B安置在凹部152A、152B中。凹形護蓋106與開口凹部102的插配 在GRIN透鏡架90中形成透鏡開口 118和光端口開口 122。
[0076] 圖7A和圖7B分別為圖5A至圖5C中GRIN透鏡架92的特寫分解透視圖和特寫組 裝透視圖。圖7C為圖5A至圖5C中組裝GRIN透鏡架92的底部透視圖，所述透視圖圖示安 置在透鏡架主體100的表面125中的透鏡124。為了將GRIN透鏡96安裝在GRIN透鏡架 92中，GRIN透鏡96可安置在內(nèi)部腔室112中的V形凹槽139中。GRIN透鏡96的端面142 與插配面128同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配 的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部104中，以將GRIN透鏡96緊固在透 鏡架主體100的V形凹槽139中并封閉對透鏡架主體100的內(nèi)部腔室112中的GRIN透鏡 96的接入。
[0077] 參看圖7A和圖7B，在將GRIN透鏡96安裝在透鏡架主體100中的V形凹槽139中 并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室112之后，即可安裝凹形護蓋108。如圖7A中 所圖示，凹形護蓋108含有兩個插配表面154A、154B，所述表面配置為與安置在透鏡架主體 100中的兩個插配凹部156A、156B界接。凹形護蓋108插入開口凹部104中，其中插配表 面154A、154B安置在凹部156A、156B中。凹形護蓋108與開口凹部104的插配在GRIN透 鏡架92中形成透鏡開口 120和透鏡124。
[0078] 圖8為采用替代凹形護蓋GRIN透鏡架166的另一個示范性連接器160的透視圖， 所述GRIN透鏡架166配置為支撐并對齊GRIN透鏡。如下文更詳細討論，在所述實施方式 中，GRIN透鏡架166包括內(nèi)部凹槽對齊特征結構以支撐GRIN透鏡，所述GRIN透鏡為正方 形或矩形形狀，而非橢圓形、圓形或V形。所述實施方式中的連接器160提供為插頭162的 形式。舉例來說，插頭162可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭。 或者，插頭162還可包括用于建立電氣連接的電氣組件，例如安置在插頭162中的電導體 164A、164B。
[0079] 繼續(xù)參看圖8,類似于圖1中的插頭12,所述實施方式中的插頭162采用梯度折射 率（GRIN)透鏡架166,以支撐用于建立光學連接的光學組件。如下文將更詳細討論，在所述 實施方式中，GRIN透鏡架166由拆分式組件主體而不是一體式組件組成。GRIN透鏡架166 安置在插頭162的連接器外殼165中。GRIN透鏡架166原本可安置在套管167中，所述套 管167安置在連接器外殼165中。GRIN透鏡架166配置為支撐并對齊GRIN透鏡架166中 安置的一或多個GRIN透鏡168。舉例來說，安置在圖8中插頭162中的GRIN透鏡架166配 置為支撐達四（4)個GRIN透鏡168。GRIN透鏡168光學耦接或熔合到光纖170,所述光纖 170安置在緊固到插頭162的電纜172中。以此方式，通過插頭162與插座或其他光學組件 的插配形成的與安置在GRIN透鏡架166中的GRIN透鏡168的光學連接建立與光纖170的 光學連接。對齊開口 169AU69B安置在插頭162中以在將插頭162插配到插座時幫助插頭 162與插座的對齊。
[0080] 圖9A為圖8中安置在插頭162中的凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫分解透視圖。 圖9B為圖9A中凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫分解透視圖，其中安裝了光纖和GRIN透 鏡。圖9C為圖9A和圖9B中凹形護蓋GRIN透鏡架166的特寫組裝透視圖。所述實施方式 中的GRIN透鏡架166采用透鏡架主體174,所述透鏡架主體174配置有開口凹部176,以將 凹形護蓋178收納在透鏡架主體174處或下方，以封閉安置在透鏡架主體174中的內(nèi)部腔 室180。GRIN透鏡168安置在內(nèi)部腔室180中處于凹槽對齊特征結構182中，以將GRIN透 鏡168與透鏡架主體174和透鏡開口 184對齊，所述透鏡開口 184通過將凹形護蓋178安 置在透鏡架主體174的開口凹部176中來形成?；蛘?，凹槽對齊特征結構182可安置在凹 形護蓋178中，而不是安置在透鏡架主體174中。
[0081] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，通過在透鏡架主體174中提供開口凹部176,當去除凹形 護蓋178時，GRIN透鏡168可穿過內(nèi)部腔室180安置在透鏡架主體174中。具有用于折射 率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可接著安置在內(nèi)部腔室180和開口凹部176中 安置的凹形護蓋178中，以封閉內(nèi)部腔室180并將GRIN透鏡168緊固在透鏡架主體174內(nèi) 部。通過提供分離的透鏡架主體174和凹形護蓋178,提供兩件式插配面186AU86B，所述 插配面形成沿透鏡架主體174與凹形護蓋178的界面的縫188,如圖9C中所圖示。GRIN透 鏡架166中的縫188在未完全密封時為碎屑提供進入內(nèi)部腔室180的額外進入位置。此 夕卜，如下文討論，所述實施方式中的透鏡架主體174還設計有凸起側191AU91B，所述凸起 側191AU91B限定用于收納凹形護蓋178的內(nèi)部腔室180。凸起側191AU91B可為透鏡架 主體174提供在Y軸方向上的增加的穩(wěn)定性。
[0082] 如圖9A至圖9C中所圖示，GRIN透鏡架166的插配面186A、186B配置為鄰接另一 個GRIN透鏡架的插配面，以光學連接受支撐的GRIN透鏡168。重要的是，GRIN透鏡168適 當?shù)嘏cGRIN透鏡架166和插配面186A、186B對齊，以避免或減少在將插配面186A、186B與 另一個插配面鄰接以光學連接受支撐GRIN透鏡168時的耦合損耗。就這點來說，如圖9A至 圖9C中所圖示，GRIN透鏡架166含有凹槽對齊特征結構182。凹槽對齊特征結構182配置 為支撐安置在GRIN透鏡架166中的GRIN透鏡168,并且將GRIN透鏡168與插配面186A、 186B對齊。而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構182可提供為GRIN透鏡架166的 整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構182可提供為用以模具制造 GRIN透鏡架 166的模具的一部分。模具制造 GRIN透鏡架166可減少制造步驟、制造成本并提供受支撐 GRIN透鏡168的準確對齊。
[0083] 現(xiàn)在將討論關于圖9A至圖9C中的GRIN透鏡架166的更多細節(jié)。參看圖9A，安置 在GRIN透鏡架166的透鏡架主體174中的GRIN透鏡168可熔合或光學連接到安置在內(nèi)部 腔室180中的光纖170的涂布光纖部分170B的裸露光纖部分170A的末端部分190。光纖 170的末端部分190安置在正方形凹槽182中，所述正方形凹槽182安置在透鏡架主體174 的內(nèi)部腔室180的凹形底板194中。凹形底板194安置在凸起側190A、190B之間。正方形 凹槽192支撐并對齊透鏡架174中的光纖170和GRIN透鏡168。正方形凹槽192在透鏡 架主體174中的凹形底板194中延伸，以形成通向光端口開口 198 (圖9B中所圖示）的透 鏡開口 196。所述實施方式中的正方形凹槽192也由三個不同的凹槽區(qū)段192A、192B、192C 組成（圖9B)，所述區(qū)段各具有不同的凹槽大小以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑大 小的涂布光纖170B、裸露光纖170A和GRIN透鏡168。
[0084] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，為將GRIN透鏡168定位為緊鄰其他光學組件，插配面 186AU86B安置在透鏡架主體174中。插配面186A、186B提供平面的或實質上平面的插配 面以與另一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡168的端面200與其他光學組件接觸或緊密接 觸而用于光傳輸。在所述實例中，與插配面186AU86B同平面或實質上同平面（例如，在 25μπι至50μπι內(nèi)）的GRIN透鏡168的端面200可光學連接至IJ圖5B中另一個插配GRIN透 鏡架92中的其他GRIN透鏡96的端面。
[0085] 繼續(xù)參看圖9A至圖9C，為了將GRIN透鏡168安裝在GRIN透鏡架166中，GRIN透 鏡168可安置在內(nèi)部腔室180中的正方形凹槽192中。GRIN透鏡168的端面200與插配面 186AU86B同平面或實質上同平面（例如，在25μπι至50μπι內(nèi)）。具有用于折射率匹配的 折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可安置在開口凹部176中，以將GRIN透鏡168緊固在透 鏡架主體174的正方形凹槽192中，并且封閉對透鏡架主體174的內(nèi)部腔室180中的GRIN 透鏡168的接入。如上文討論，光纖170可安置在透鏡架主體174中的正方形凹槽192中。 通過從涂布光纖部分170B去除涂層提供的裸露光纖部分170A的末端部分190可插入正方 形凹槽192。裸露光纖部分170A可與GRIN透鏡168的末端202接觸、熔合或緊密接觸，以 光學連接光纖170與GRIN透鏡168。
[0086] 在將GRIN透鏡168和光纖170安裝在圖9B中透鏡架主體174中的正方形凹槽192 中并且將環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑插入內(nèi)部腔室180之后，即可安裝凹形護蓋178。如圖9C 中所圖示，凹形護蓋178含有兩個插配特征結構204A、204B，所述特征結構配置為與安置在 透鏡架主體174中的兩個插配凹部206A、206B界接。凹形護蓋178插入開口凹部176中， 其中插配特征結構204A、204B安置在凹部206A、206B中。凹形護蓋178與開口凹部176的 插配在GRIN透鏡架166中形成透鏡開口 196和光端口開口 198。
[0087] 圖10為采用GRIN透鏡架的另一個示范性連接器210的透視圖，所述GRIN透鏡架 配置為支撐并對齊GRIN透鏡。所述實施方式中的連接器210提供為插頭212的形式。舉 例來說，插頭212可為專門支撐用于建立光學連接的光學組件的光纖連接插頭?；蛘撸孱^ 212還可包括用于建立電氣連接的電氣組件，例如安置在插頭212中的電導體214A、214B。
[0088] 繼續(xù)參看圖10,類似于圖1中的插頭12,所述實施方式中的插頭212采用梯度折 射率（GRIN)透鏡架216,以支撐用于建立光學連接的光學組件。如下文將更詳細討論，在 所述實施方式中，GRIN透鏡架216由拆分式組件主體而不是一體式組件組成。GRIN透鏡 架216安置在插頭212的連接器外殼215中。GRIN透鏡架216原本可安置在套管217中， 所述套管216安置在連接器外殼215中。GRIN透鏡架216配置為支撐并對齊GRIN透鏡架 216中安置的一或多個GRIN透鏡218。舉例來說，安置在圖10中插頭212中的GRIN透鏡 架216配置為支撐達四（4)個GRIN透鏡218。GRIN透鏡218光學耦接或熔合到光纖220， 所述光纖220安置在緊固到插頭212的電纜222中。以此方式，通過插頭212與插座或其 他光學組件的插配形成的與安置在GRIN透鏡架216中的GRIN透鏡218的光學連接建立與 光纖220的光學連接。對齊開口 219A、219B安置在插頭212中以在將插頭212插配到插座 時幫助插頭212與插座的對齊。
[0089] 圖11A和圖11B分別為圖10中插頭212的拆分式組件GRIN透鏡架216的特寫組 裝透視圖和特寫分解透視圖。如圖11B中所圖示，GRIN透鏡架216由透鏡架主體224組成， 所述透鏡架主體224由兩個拆分式組件主體226A、226B組成。兩個拆分式組件主體226A、 226B彼此互補，使得當拆分式組件主體226A安置在拆分式組件主體226B上時，總成形成 透鏡架主體224。當兩個拆分式組件主體226A、226B配合在一起時，形成對齊開口 219A、 219B、光端口開口 227和透鏡開口 228,如圖11A和圖11B中所圖示。當兩個拆分式組件主 體226A、226B彼此配合時，內(nèi)部腔室232也形成在兩個拆分式組件主體226A、226B內(nèi)部。通 過提供兩個拆分式組件主體226A、226B，透鏡架主體224和兩個拆分式組件主體226A、226B 的制造可更容易或更成本低廉，并且如果需要，提供為模制或沖壓組件可更容易。GRIN透鏡 218和光纖220可容易地安置在透鏡架主體224中，因為GRIN透鏡218和光纖220可安置 在拆分式組件主體226B中而無需穿過透鏡開口 228和光端口開口 227插入。
[0090] 如圖11A中所圖示，當兩個拆分式組件主體226A、226B彼此配合時，形成GRIN透 鏡架216的插配面234。插配面234配置為鄰接另一個光學組件的插配面，以光學連接受支 撐GRIN透鏡218。插配面234由平面的或實質上平面的插配面242A、242B形成，所述插配 面242A、242B安置在聚合在一起的拆分式組件主體226A、226B中。提供插配面234以與另 一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡218的端面230與其他光學組件接觸或緊密接觸，以用 于光傳輸。
[0091] 重要的是，GRIN透鏡218在插配面234處適當?shù)嘏cGRIN透鏡架216對齊，以避免 或減少在將插配面234與另一個光學組件鄰接時的耦合損耗。就這點來說，如圖12A和圖 12B中所圖示和下文更詳細討論，拆分式組件主體226A、226B分別含有凹槽對齊特征結構 236A、236B。當拆分式組件主體226A、226B配合在一起時，凹槽對齊特征結構236A、236B聚 合在一起，以在透鏡架主體224中形成光端口開口 227和透鏡開口 228。凹槽對齊特征結 構236A、236B配置為支撐GRIN透鏡218并在拆分式組件主體226B與拆分式組件主體226A 配合時對齊GRIN透鏡218與插配面234。通過提供凹槽對齊特征結構236A、236B，GRIN透 鏡218的對齊可比替代方法更為準確，所述替代方法例如在制造期間使用插銷在透鏡架主 體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主體之后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆 孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制鉆孔將需要小模具組件，所述組件需要在彼此 內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對整個部件和對齊準確性有負面影響。
[0092] 注意，關于圖12A，所述實施方式中安置在拆分式組件主體226A中的凹槽對齊特 征結構236A也由三個不同的凹槽區(qū)段236A(1)、236A⑵、236A(3)組成。每一凹槽區(qū)段 236A(1)、236A(2)、236A(3)具有不同的凹槽大小，以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑 大小的涂布光纖20B與裸露光纖20A(未圖示）以及GRIN透鏡218。類似地，關于圖12B， 所述實施方式中安置在拆分式組件主體226B中的凹槽對齊特征結構236B也由三個不同的 凹槽區(qū)段 2368(1)、2368(2)、2368(3)組成。每一凹槽區(qū)段 2368(1)、2368(2)、2368(3)中的 每一個區(qū)段具有不同的凹槽大小，以分別容納并緊固地支撐具有不同外徑大小的涂布光纖 240B與裸露光纖240A (未圖示）以及GRIN透鏡218。
[0093] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構236A、236B提供為拆分式組件主體 226A、226B的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構236A、236B可提供為用以模 具制造透鏡架主體224的模具的一部分。模具制造透鏡架主體224可減少制造步驟、制造 成本并且提供受支撐GRIN透鏡218的準確對齊。
[0094] 注意，拆分式組件主體226A、226B可由聚合物或適用于支撐透鏡架主體224中安 置的GRIN透鏡218和光纖220的任何其他材料構造，所述透鏡架主體224由拆分式組件主 體226A、226B形成。作為非限制性實例，拆分式組件主體226A、226B可在模制工藝中由模 具產(chǎn)生。
[0095] 如圖11B中所圖示，GRIN透鏡218可熔合或光學連接到安置在凹槽對齊特征結構 236B (圖12B)中的光纖220的涂布光纖部分240B的裸露光纖部分240A的末端部分238。 舉例來說，作為非限制性實例，裸露光纖部分240A直徑可為一百二十五（125) μ m，而涂布 光纖部分240B的直徑可為二百五十（250) μ m。
[0096] 為了將GRIN透鏡218安裝在透鏡架224中，GRIN透鏡218安置在凹槽對齊特征 結構236B中，如圖12B中所圖示。GRIN透鏡218安置在凹槽對齊特征結構236B中，使得 GRIN透鏡218的端面230與插配面242B同平面或實質上同平面（例如，25μπι至50μπι 內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可在圖12Α的拆分式組件 主體226Α配合到拆分式組件主體226Β之前安置在拆分式組件主體226Β的凹形底板246 上，以將GRIN透鏡218緊固在凹槽對齊特征結構236Α、236Β中并封閉對GRIN透鏡218的 接入。
[0097] 圖13A至圖13E為包含拆分式組件主體的插座GRIN透鏡架250的視圖，所述插座 GRIN透鏡架250可用作采用內(nèi)部凹槽對齊特征結構緊固并對齊GRIN透鏡的插座。GRIN透 鏡架250配置為與圖11A和圖11B中的GRIN透鏡架216插配。圖13A和圖13B分別為拆 分式組件GRIN透鏡架250的特寫前組裝透視圖和特寫后組裝透視圖。圖13C和圖13D分 別為拆分式組件GRIN透鏡架250的特寫頂部分解透視圖和特寫底部分解透視圖。圖13E 為拆分式組件GRIN透鏡架250的特寫橫截面透視圖。
[0098] 參看圖13A和圖13B，GRIN透鏡架250由透鏡架主體252組成，所述透鏡架主體 252由兩個拆分式組件主體245A、254B組成。兩個拆分式組件主體254A、254B彼此互補， 使得當拆分式組件主體254A安置在拆分式組件主體254B上時，總成形成透鏡架主體252。 當兩個拆分式組件主體254A、254B配合在一起時，形成對齊開口 256A、256B、透鏡258和透 鏡開口 260(圖13A和圖13E)，如圖13A和圖13E中所圖示。當兩個拆分式組件主體254A、 254B彼此配合時，內(nèi)部腔室262 (圖13C)也形成在兩個拆分式組件主體254A、254B內(nèi)部。通 過提供兩個拆分式組件主體254A、254B，透鏡架主體252和兩個拆分式組件主體254A、254B 的制造可更容易或更成本低廉，并且如果需要，提供為模制或沖壓組件可更容易。GRIN透鏡 264可容易地安置在透鏡架主體252中，因為GRIN透鏡264可安置在拆分式組件主體254B 中而無需穿過透鏡開口 260插入。
[0099] 如圖13A中所圖示，當兩個拆分式組件主體254A、254B彼此配合時，形成GRIN透 鏡架250的插配面266。插配面266配置為鄰接另一個光學組件的插配面，以光學連接受支 撐GRIN透鏡264。插配面266由平面的或實質上平面的插配面268A、268B形成，所述插配 面242A、242B安置在聚合在一起的拆分式組件主體254A、254B中。提供插配面266以與另 一個光學組件鄰接，以使GRIN透鏡264的端面270與其他光學組件接觸或緊密接觸，以用 于光傳輸。
[0100] 重要的是，GRIN透鏡264在插配面266處適當?shù)嘏c透鏡架主體252對齊，以避免 或減少在將插配面266與另一個光學組件鄰接時的耦合損耗。就這點來說，如圖13C中所 圖示，拆分式組件主體254A、254B分別含有凹槽對齊特征結構272A、272B。當拆分式組件 主體254A、254B配合在一起時，凹槽對齊特征結構272A、272B聚合在一起，以在透鏡架主體 252中形成透鏡開口 260。凹槽對齊特征結構272A、272B配置為支撐GRIN透鏡264并在拆 分式組件主體254B與拆分式組件主體254A配合時對齊GRIN透鏡264與插配面266。通過 提供凹槽對齊特征結構272A、272B，GRIN透鏡264的對齊可比替代方法更為準確，所述替代 方法例如在制造期間使用插銷在透鏡架主體中安置對齊通孔或鉆孔。在制造透鏡架主體之 后使用插銷在透鏡架主體中安置通孔或鉆孔可引入對齊不準確。在透鏡架主體中模制鉆孔 將需要小模具組件，所述組件需要在彼此內(nèi)部滑動。所述情況又產(chǎn)生排熱問題以及對整個 部件和對齊準確性的負面影響。
[0101] 而且，在所述實施方式中，凹槽對齊特征結構272A、272B提供為拆分式組件主體 254A、254B的整合結構的一部分。舉例來說，凹槽對齊特征結構272A、272B可提供為用以模 具制造透鏡架主體252的模具的部分。模具制造透鏡架主體252可減少制造步驟、制造成 本并且提供受支撐GRIN透鏡264的準確對齊。
[0102] 參看圖13C至圖13E，GRIN透鏡264可設置為直接或通過安置在表面280中的透 鏡258間接傳輸光，所述表面280延伸穿過拆分式組件主體254B。拆分式組件主體254B可 由在所需波長下的透光材料制成，使得安置在表面280中的透鏡258可從光源接收光。在 所述實施方式中，GRIN透鏡架250安裝到含有光學裝置284的印刷電路板（PCB) 282中（參 見圖13C至圖13E)。光學裝置284與透鏡258對齊，以用于引導光到透鏡258和GRIN透鏡 264或從透鏡258和GRIN透鏡264接收光，所述GRIN透鏡264與拆分式組件主體254B中 的透鏡258對齊。
[0103] 如圖13B中所圖示，TIR表面277提供在透鏡架主體252中。TIR表面277反射光 到透鏡架主體252中安置的GRIN透鏡264并反射來自所述透鏡的光。TIR表面277可安置 在分離TIR主體279中，所述分離TIR主體279安置在拆分式組件主體254A、254B之間，如 圖13C至圖13E中所圖示。舉例來說，拆分式組件主體254A、254B各具有腔室281A、281B， 如圖13C和圖13D中所圖示，以將TIR主體279緊固在GRIN透鏡架250的內(nèi)部，所述GRIN 透鏡架250由插配在一起的拆分式組件主體254A、254B形成。TIR主體279可由透光材料 構造。TIR表面277可安置為相對于光學裝置284之間的發(fā)射路徑成角度。通過安置在TIR 主體279中的透鏡258從安置在PCB282中的發(fā)射器光學裝置284接收的光沿第一發(fā)射路 徑發(fā)射，所述第一發(fā)射路徑與GRIN透鏡264的光軸正交。所述光沿與GRIN透鏡264的光 軸對齊的第二發(fā)射路徑從TIR表面277反射。類似地，沿第二發(fā)射路徑從GRIN透鏡264接 收的光沿第一發(fā)射路徑從TIR表面277反射，以發(fā)射到透鏡258并由接收器光學裝置284 接收。
[0104] 注意，拆分式組件主體254A、254B可由聚合物或適用于支撐GRIN透鏡264的任何 其他材料構造。作為非限制性實例，拆分式組件主體254A、254B可在模制工藝中由模具產(chǎn) 生。拆分式組件主體254A、254B可由塑料或金屬構造。
[0105] 參看圖13C，為了將GRIN透鏡264安裝在拆分式組件主體254B中，GRIN透鏡264 安置在凹槽對齊特征結構272B中，如圖13E中所圖示。GRIN透鏡264安置在凹槽對齊特 征結構272B中，使得GRIN透鏡264的端面270與插配面268B同平面或實質上同平面（例 如，25 μ m至50 μ m內(nèi)）。具有用于折射率匹配的折射率的環(huán)氧樹脂、凝膠或粘合劑可在拆 分式組件主體254A配合到拆分式組件主體254B之前安置在拆分式組件主體254B的凹形 底板276上，如圖13C中所圖示，以將GRIN透鏡264緊固在凹槽對齊特征結構272A、272B 中并封閉對GRIN透鏡264的接入。
[0106] 作為非限制性實例，本文公開的GRIN透鏡可包含具有徑向變化折射率的大致圓 柱形的玻璃構件，所述玻璃構件具有一長度，以使得透鏡具有小于約0. 23的間距。如本文 中所使用，透鏡的間距長度Lo為2 π /A ;分數(shù)間距或以下的間距為L/Lo = LA/2 π，其中L為 透鏡的實體長度。在各種實施方式中，間距介于約〇. 08與0. 23之間，例如透鏡具有0. 22、 0·21、0·20、0·19、0·18、0·17、0·16、0·15、0·14、0·13、0·12、0·11、0·10、0·09 和 0· 08 的間 距。一些實施方式涉及小直徑透鏡，例如，具有小于或等于約一（1)毫米（例如，〇.8_)的 直徑的透鏡。在某些實施方式中，在用具有約10. 4μ m的模場直徑的光束照射時，具有小于 約1mm的直徑的透鏡操作以產(chǎn)生具有約350 μ m與450 μ m之間的模場直徑的光束。
[0107] 可與本文公開的透鏡架總成中公開的GRIN透鏡接口連接的光學裝置的實例包括 但不限于光纖校準器、DWDM、0ADM、隔離器、循環(huán)器、混合光學裝置、光學衰減器、MEM裝置和 光學開關。
[0108] 另外，如本文所使用，術語"光纖電纜"和/或"光纖"旨在包括所有類型的單模和 多模光波導，所述單模和多模光波導包括一或多個光纖，在電纜中，所述一或多個光纖可經(jīng) 上涂覆、著色、緩沖、帶狀化和/或具有其他組織或保護結構，例如一或多個管、強度構件、 護套等。本文所公開的光纖可為單模或多模光纖。同樣，其他類型的適合的光纖包括對彎 曲不敏感的光纖或用于傳輸光信號的任何其他合理的介質。彎曲不敏感光纖或耐彎曲光纖 的實例為可從Corning公司購買的ClearCurve?多模光纖。在（例如）美國專利申請公 開案第2008/0166094號和第2009/0169163號中公開此類型的適合的光纖，所述公開案的 公開內(nèi)容全部以引用的方式并入本文中。
[0109] 得益于前文描述和相關聯(lián)圖式中呈現(xiàn)的教示，所述實施方式所屬領域的技術人員 將想到本文所闡述的實施方式的多種修改和其他實施方式。因此，應理解，本說明書和權利 要求書不受限于所公開的【具體實施方式】，且旨在將所述修改和其他實施方式包括于所附權 利要求書的范圍內(nèi)。如果實施方式的修改和變化屬于所附權利要求書和權利要求書的等效 物的范圍內(nèi)，那么本文旨在涵蓋所述修改和變化。盡管本文中使用特定術語，但所述術語僅 以一般意義和描述意義使用，而并非為了限制。
【權利要求】
1. 一種梯度折射率（GRIN)透鏡架，所述透鏡架包含： 透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在所述內(nèi)部腔室中的凹形底板、安置 在所述凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在所述凹形底板的第二側上的第二凸起 側； 插配面，所述插配面安置在所述透鏡架主體中； 至少一個透鏡開口，所述透鏡開口安置在所述插配面中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的 自由空間中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分； 和 至少一個凹槽對齊特征結構，所述特征結構安置在所述透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室的 所述凹形底板中并且與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個凹槽對齊特征結構 配置為支撐安置在所述內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊所述至少一個GRIN透鏡的 至少一個末端部分與所述至少一個透鏡開口。
2. 如權利要求1所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含凹形護蓋，所述凹形護蓋 安置在所述內(nèi)部腔室中處于所述透鏡架主體的所述第一凸起側與所述第二凸起側之間。
3. 如權利要求2所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個插配特征結構， 所述特征結構安置在所述透鏡架主體中并配置為收納安置在所述內(nèi)部腔室中的所述凹形 護蓋的至少一個插配特征結構。
4. 如權利要求1至3所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由至少 一個V形凹槽組成。
5. 如權利要求1至4所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構不延伸 到所述至少一個透鏡開口中，或其中所述至少一個凹槽對齊特征結構延伸到所述至少一個 透鏡開口中。
6. 如權利要求1至5所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含TIR表面，所述TIR 表面沿所述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述透鏡架主體中，所述TIR表面配置為 沿所述第一光軸TIR反射光。
7. 如權利要求6所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個透鏡，所述透鏡 沿第二光軸安置在所述透鏡架主體中，所述至少一個透鏡配置為沿所述第二光軸發(fā)射光到 所述TIR表面。
8. -種梯度折射率（GRIN)透鏡架，所述透鏡架包含： 單件式組件透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室； 插配面，所述插配面安置在所述單件式組件透鏡架主體中； 至少一個透鏡開口，所述透鏡開口安置在所述插配面中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的 自由空間中，所述至少一個透鏡開口配置為收納至少一個GRIN透鏡的至少一個末端部分； 和 至少一個凹槽對齊特征結構，所述特征結構安置在所述單件式組件透鏡架主體的所述 內(nèi)部腔室中并且與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個凹槽對齊特征結構配置 為支撐安置在所述內(nèi)部腔室中的至少一個GRIN透鏡并對齊所述至少一個GRIN透鏡的至少 一個末端部分與所述至少一個透鏡開口。
9. 如權利要求8所述的GRIN透鏡架，其中所述單件式組件透鏡架主體進一步由無縫透 鏡架主體組成，其中所述插配面由無縫插配面組成。
10. 如權利要求8或9所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含TIR表面，所述TIR 表面沿所述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述TIR 表面配置為沿所述第一光軸TIR反射光。
11. 如權利要求10所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個透鏡，所述透 鏡沿第二光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述至少一個透鏡配置為沿所述第二 光軸發(fā)射光到所述TIR表面。
12. 如權利要求1至11所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構安置 在底板中，所述底板安置在所述內(nèi)部腔室中，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構配置為 支撐所述至少一個GRIN透鏡，同時在所述至少一個GRIN透鏡與所述底板之間具有間隙。
13. 如權利要求1至12所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由安 置在所述內(nèi)部腔室的第一末端部分上的至少一個第一凹槽和安置在所述內(nèi)部腔室鄰近所 述至少一個透鏡開口的第二末端部分上的至少一個第二凹槽組成。
14. 如權利要求1至13所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個凹槽對齊特征結構由多 個不同大小的凹槽區(qū)段組成。
15. 如權利要求1至14所述的GRIN透鏡架，所述透鏡架進一步包含至少一個光端口開 口，所述光端口開口安置在所述單件式組件透鏡架主體中并且耦接在到所述內(nèi)部腔室的自 由空間中，所述至少一個光端口開口配置為收納至少一個光纖的所述至少一個末端部分。
16. 如權利要求15所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個光端口開口配置為與光學裝 置的至少一個光發(fā)射器或光端口光學對齊。
17. 如權利要求7或16所述的GRIN透鏡架，其中所述至少一個透鏡由安置在所述單件 式組件透鏡架主體中的透光材料形成。
18. -種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡的方法，所述方法包含： 提供透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室、安置在所述內(nèi)部腔室中的凹形底板、 安置在所述凹形底板的第一側上的第一凸起側和安置在所述凹形底板的第二側上的第二 凸起側； 將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在所 述透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在所述透鏡架主 體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將所述至少一個GRIN透鏡與所述至少一 個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到所述內(nèi)部腔室的自由空間中；和 將所述至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過所述至少一個透鏡開口并與所 述透鏡架主體的所述插配面同平面。
19. 如權利要求18所述的方法，所述方法進一步包含將凹形護蓋安置在所述內(nèi)部腔室 中處于所述第一凸起側與所述第二凸起側之間。
20. 如權利要求18或19所述的方法，所述方法包含將所述至少一個GRIN透鏡安置在 所述至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在底板中，所述底板安置在所述透 鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，以在所述底板與所述至少一個GRIN透鏡之間提供間隙。
21. 如權利要求18至20所述的方法，其中提供所述透鏡架主體包含模制或沖壓所述透 鏡架主體，使得所述至少一個凹槽對齊特征結構由通過模具或壓模形成在所述透鏡架主體 中的空腔形成。
22. 如權利要求18至21所述的方法，所述方法進一步包含： 將至少一個光纖安置為穿過至少一個光端口開口，所述光端口開口安置在所述透鏡架 主體中并耦接在到所述內(nèi)部空腔的自由空間中；和 將安置在所述內(nèi)部空間中的所述至少一個光纖的末端部分光學連接到所述至少一個 GRIN透鏡的第二末端部分，以將所述至少一個光纖光學連接到所述至少一個GRIN透鏡。
23. 如權利要求18至22所述方法，所述方法進一步包含TIR表面，所述TIR表面沿所 述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述透鏡架主體中，所述TIR表面沿所述第一光軸 TIR反射光。
24. -種提供用于光纖連接器的梯度折射率（GRIN)透鏡的方法，所述方法包含： 提供單件式組件透鏡架主體，所述透鏡架主體包含內(nèi)部腔室； 將至少一個GRIN透鏡安置在至少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在所 述單件式組件透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，所述至少一個凹槽對齊特征結構與安置在所 述單件式組件透鏡架主體的插配面中的至少一個透鏡開口光學對齊，以將所述至少一個 GRIN透鏡與所述至少一個透鏡開口光學對齊，所述至少一個透鏡開口耦接在到所述內(nèi)部腔 室的自由空間中；和 將所述至少一個GRIN透鏡的第一末端部分安置為穿過所述至少一個透鏡開口并與所 述單件式組件透鏡架主體的所述插配面同平面。
25. 如權利要求24所述的方法，所述方法包含將所述至少一個GRIN透鏡安置在所述至 少一個凹槽對齊特征結構中，所述特征結構安置在底板中，所述底板安置在所述單件式組 件透鏡架主體的所述內(nèi)部腔室中，以在所述底板與所述至少一個GRIN透鏡之間提供間隙。
26. 如權利要求24或25所述的方法，所述方法進一步包含： 將至少一個光纖安置為穿過至少一個光端口開口，所述光端口開口安置在所述單件式 組件透鏡架主體中并耦接在到所述內(nèi)部空腔的自由空間中；和 將安置在所述內(nèi)部空間中的所述至少一個光纖的末端部分光學連接到所述至少一個 GRIN透鏡的第二末端部分，以將所述至少一個光纖光學連接到所述至少一個GRIN透鏡。
27. 如權利要求24至26所述方法，所述方法進一步包含TIR表面，所述TIR表面沿所 述至少一個透鏡開口的第一光軸安置在所述單件式組件透鏡架主體中，所述TIR表面沿所 述第一光軸TIR反射光。
28. 如權利要求18至27所述的方法，所述方法進一步包含至少一個透鏡，所述透鏡沿 第二光軸安置在所述透鏡架主體中，所述至少一個透鏡沿所述第二光軸發(fā)射光到所述TIR 表面。
【文檔編號】G02B6/38GK104160315SQ201280064247
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權日:2011年12月9日
【發(fā)明者】邁克爾·德容, 邁卡·科倫·艾森豪爾, 丹尼斯·邁克爾·克內(nèi)克特, 詹姆斯·菲利浦·盧瑟 申請人:康寧光電通信有限責任公司
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