本發(fā)明涉及光通訊技術(shù)領(lǐng)域，特別地涉及一種低差損的光纖接口組件及其制備方法和光學(xué)次組件。

背景技術(shù)：

光纖接口組件(optical receptacle)是光學(xué)次組件(Optical Subassembly或OSA)的重要組成部分，用來接收及定位光纖連接器。光纖接口組件一般有數(shù)種，一種為含陶瓷插芯的，一種是由塑料注塑成型的。陶瓷插芯一般用來和光纖連接器插針進行物理接觸，來消除光纖連接器插針端面的光信號回向反射。特別需要指出的是：塑料由于質(zhì)地較軟，很容易被插針劃傷，不能做成接觸面來接觸光纖連接器插針。

當(dāng)光學(xué)次組件(OSA)管芯為光發(fā)射芯片時，我們稱此OSA為TOSA(transmitter Optical Subassembly,即光發(fā)射次組件)。當(dāng)管芯為光接收芯片時，我們稱此OSA為ROSA(Receiver Optical Subassembly,即光接收次組件)。當(dāng)然還有其他類型的OSA，例如BOSA(單纖雙向組件，其同時含有一個光發(fā)射管芯和光接收管芯)，Triplexer(單纖三向組件，其同時含有一個光發(fā)射管芯和兩個光接收管芯)等等。

一個典型的光學(xué)次組件OSA(見圖1a)由以下幾個部分組成：金屬管座400、管芯500(光發(fā)射或接收芯片)、金屬管帽600、光學(xué)透鏡700、現(xiàn)有光纖接口組件300。在OSA工作的時候，光纖接口組件300會被插入光纖連接器的插針200(ferrule)。目前常使用的光纖接口組件300主要是由其具有內(nèi)徑d的桶裝結(jié)構(gòu)、用來阻擋光纖連接器插針的面301。

由圖1a所示，當(dāng)管芯500為發(fā)射管芯時，其發(fā)出的光線會經(jīng)過光學(xué)透鏡(700)的上下表面(701)和(702)在光纖連接器插針中的纖芯210下表面211處聚焦，然后光信號在纖芯210中傳播至光纖鏈路系統(tǒng)中。

由圖1a所示，當(dāng)管芯500為接收管芯時，從纖芯210傳播而來的入射光線在其下表面211處發(fā)出并經(jīng)過光學(xué)透鏡700的上表面(701)和下表面(702)在管芯500處聚焦，由接收管芯500接收光線，并把光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴?/p>

由圖1a所示的光學(xué)次組件，在光信號傳播的過程中存在三處折射率有很大變化的界面，分別是面(211)，面(701)和面(702)。通常在折射率變化的界面，反射率可以通過R＝(n1-n0)^2/(n1+n0)^2來計算，其中n1為光密介質(zhì)材料的折射率如光纖纖芯210和玻璃透鏡700，n0為光疏介質(zhì)如空氣的折射率，取n1≈1.5，n0≈1.0，得Rf＝4％，即因為這三個界面大概總共有12％的能量被反射掉了，這大大加大了光學(xué)次組件的插入損耗。如果這些反射掉的回向光被耦合進光纖鏈路系統(tǒng)，比如通過面(211)的入射光線很容易被反射進入光纖鏈路系統(tǒng)，這些回向的反射光線對系統(tǒng)的影響包括：引起發(fā)射光源的中心波長波動；引起發(fā)射光源的光強波動；增加光纖系統(tǒng)噪聲，永久性地損害光源等等，進而影響整個光路系統(tǒng)的穩(wěn)定及帶寬。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有接口組件做成的光學(xué)次組件OSA中光反射面比較多，差損及回損比較大，成本比較高的問題，本發(fā)明提供了一種低差損的塑料光纖接口組件及其制備方法和光學(xué)次組件。本發(fā)明的光纖接口組件反射界面少及低差損性從而可以應(yīng)用到比較高端，速率比較快的光通訊模塊上，這對于降低整個光通訊系統(tǒng)成本具有非常積極的意義。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種低差損的光纖接口組件，包括殼體和玻璃器件，所述玻璃器件位于所述殼體內(nèi)，其具有光滑的上表面和下表面，所述殼體是由光信號可穿透的塑料制成的塑料殼體，塑料殼體具有內(nèi)徑為d的筒狀結(jié)構(gòu)、第一通光面與第二通光面，其中，所述第二通光面為聚光曲面，聚光曲面能夠起到光線聚焦的作用；所述玻璃器件的上表面用于和所述光纖連接器的插針進行物理接觸，下表面和塑料殼體緊密結(jié)合在一起。

進一步地，玻璃器件的上表面和下表面為光滑平面或者略帶有弧度的光滑曲面，所述上表面及下表面的平面中心或者曲面頂點和所述塑料殼體中內(nèi)徑為d的筒狀結(jié)構(gòu)的中軸線重合。

上述玻璃器件的下表面通過光學(xué)膠水和塑料殼體粘結(jié)在一起，所述光學(xué)膠水為光信號可穿透的、且其折射率與所述玻璃器件的折射率相同或相近。

可替代地，所述玻璃器件直接在殼體注塑成型階段壓入殼體，與塑料殼體連在一起。

可替代地，所述玻璃器件通過管狀的小連接件固定在塑料殼體內(nèi)；

上述玻璃器件通過粘接、焊接或壓配的方式封裝在小連接件內(nèi)，小連接件通過壓配或者使用光學(xué)膠水粘接的方式與塑料殼體連在一起。

優(yōu)選地，所述小連接件利用粘接劑封接所述玻璃器件；或者所述玻璃器件直接在所述小零件內(nèi)模壓成型。

一種光學(xué)次組件，包括上述低差損的光纖接口組件。塑料殼體的第二通光面為聚光曲面，聚光曲面有聚焦光線的作用，光學(xué)次組件省卻了光學(xué)透鏡。

一種制備低差損的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將上述步驟1中切割出的玻璃小段上下兩端磨平并拋光，并嚴格控制所述玻璃小段的長度，使其拋光完成后的長度為h，完成玻璃器件的制作；

步驟3：采用光學(xué)膠水直接將所述玻璃小段粘結(jié)至所述光纖接口組件的殼體內(nèi)；

或，將玻璃器件直接在所屬殼體注塑成型階段壓入塑料殼體；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

另一種制備低差損的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將上述步驟1中切割出的玻璃小段上下兩端磨平并拋光，并嚴格控制所述玻璃小段的長度，使其拋光完成后的長度為h，完成玻璃器件的制作；

步驟3：通過小連接件間接將所述玻璃器件組裝至所述光纖接口組件的殼體內(nèi)；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

進一步地，所述步驟3具體包括：

先將所述玻璃器件用粘接劑或者焊料固定在小連接件內(nèi)的適當(dāng)位置，或者通過模壓成型的方法把所述玻璃器件封接在小連接件里面；

然后再把封接有所述玻璃器件的小連接件通過壓配或者粘接的方式固定在所述塑料殼體內(nèi)。

再一種制備低差損的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將尚未研磨的玻璃小段封接在小連接件里面，然后將小連接件和玻璃小段一起研磨并拋光，以便使得它們的上下兩端為平面或略帶有弧度；

步驟3：把封接有玻璃小段的小連接件通過壓配或者粘接的方式固定在所述塑料殼體內(nèi)；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

本發(fā)明提出了一種低差損的光纖接口組件和其對應(yīng)的制備方法和光學(xué)次組件，其利用了玻璃的硬度和透光性來實現(xiàn)其和光纖插針的物理接觸，利用了塑料透光性以及容易注塑成型的特點以用其來形成聚光曲面，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點：

只含有一個反射界面，大大降低了反射損耗，且消除了光纖連接器插針端面處的回向反射；

塑料殼體上含有一個聚光曲面，可以使得在生產(chǎn)光學(xué)次組件的時候省卻一個透鏡；

結(jié)構(gòu)簡單，組裝容易，在工藝上便于自動化生產(chǎn)；

用塑料做殼體，利用注塑成型的工藝，提高了產(chǎn)品一致性并大大降低了成本。

附圖說明

圖1a是傳統(tǒng)型含塑料光纖接口組件的光學(xué)次組件(OSA)的示意圖；

圖1b是與圖1的光纖接口組件相配合的光纖連接器插針示意圖；

圖2是實施例1的光纖接口組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是實施例2的光纖接口組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是實施例3的光纖接口組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實施例5的光學(xué)次組件(OSA)的示意圖；

圖中，100、光纖接口組件，110、塑料殼體，111、第一通光面，112、第二通光面，120、玻璃器件，121、上表面，122、下表面，130、光學(xué)膠水，140、小連接件，180、粘結(jié)劑，200、插針，210、纖芯，300、現(xiàn)有光纖接口組件，400、金屬管座，500、管芯，600、金屬管帽，700、光學(xué)透鏡，701、光學(xué)透鏡的上表面，702、光學(xué)透鏡的下表面。

具體實施方式

結(jié)合附圖1至5對本發(fā)明的具體實施方式做進一步說明，實施例通過本發(fā)明的闡述所提供，并且不旨在作為對本發(fā)明的限制。

光纖接口組件主要用于光學(xué)次組件OSA上，以用于接收及定位光纖連接器(connector)，起到光傳播中的連接作用。

光學(xué)次組件包括光發(fā)射次組件(TOSA)、光接收次組件(ROSA)和單纖雙向組件(BOSA)和單纖三向組件(Triplexer)等等。以及OSA的封裝形式可以包括但不限于桶狀，塊狀,蝶形，COF(chip on flex,封在軟板上的芯片)以及COB(chip on board,封在硬板上的芯片)等等。

光纖連接器的類型則包括但不限于SC、LC、ST、STII、FC、AFC、FDDI、ESCON和SMA光纖連接器。

實施例1：

如圖2所示，一種低差損的光纖接口組件100，包括殼體和玻璃器件120，所述玻璃器件120位于所述殼體內(nèi)，其具有光滑的上表面121和下表面122。

所述殼體是由光信號可穿透的塑料制成塑料殼體110，塑料優(yōu)選為光信號穿透性比較好的PEI塑料，例如ULTEM 1010,ULTEM DT1810EV,ULTEM 1285或ULTEM CRS5011。

塑料殼體110具有內(nèi)徑為d的筒狀結(jié)構(gòu)、第一通光面111、第二通光面112，其中，所述第二通光面112為聚光曲面，聚光曲面能夠起到光線聚焦的作用。所述上表面和下表面為光滑平面或者略帶有弧度的光滑曲面，所述上表面及下表面的平面中心或者曲面頂點和所述塑料殼體中內(nèi)徑為d的筒狀結(jié)構(gòu)的中軸線重合。

桶狀結(jié)構(gòu)的直徑d的大小和深度一般都是個固定的數(shù)值，由所對應(yīng)的光纖連接器種類決定，例如：標(biāo)準(zhǔn)接頭(SC)或者朗訊接頭(LC)等類型的接口。

塑料殼體的第二通光面可以根據(jù)需要進行設(shè)計，其可以為球面，也可以為非球面或其它復(fù)雜曲面。

玻璃器件上表面用于和所述光纖連接器的插針進行物理接觸，所述下表面直接通過光學(xué)膠水130和塑料殼體110緊密結(jié)合在一起。所述玻璃器件由石英玻璃材料或者其他光學(xué)玻璃形成,其折射率為1.5左右，以使得其折射率和光纖插芯的折射率相差較小。

光學(xué)膠水為光信號可穿透的且折射率與所述玻璃器件的折射率相差不大。光學(xué)膠水折射率為1.5左右，例如：353ND，353ND-T，323LP或者F253等等。

玻璃器件的含有兩個端面，不一定必須為圓柱體，也可以為長方體，正方體或者切面為其它多邊形等。玻璃器件的上表面為曲面時，所述曲面的曲率半徑至少要大于4mm。玻璃器件的長度h要適當(dāng)，從而確保光線從玻璃器件的上下表面通過,而不會從所述玻璃器件的柱面(或者側(cè)面)折射出去。

一種制備本實施例的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將上述步驟1中切割出的玻璃小段上下兩端磨平并拋光，并嚴格控制所述玻璃小段的長度，使其拋光完成后的長度為h，完成玻璃器件的制作，其中所述玻璃器件在所述光纖接口組件內(nèi)的作用是和光纖連接器的插針進行物理接觸；

步驟3：采用光學(xué)膠水將所述玻璃小段粘結(jié)至所述光纖接口組件的殼體內(nèi)；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

實施例2：

如圖2所示，本實施例中將玻璃器件與所述塑料殼體熱注塑成型為一體結(jié)構(gòu)，使得玻璃器件下表面和塑料殼體緊密結(jié)合在一起，替代實施例1中采用光學(xué)膠水將所述玻璃小段粘結(jié)至所述光纖接口組件的殼體內(nèi)。

一種制備本實施例的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將上述步驟1中切割出的玻璃小段上下兩端磨平并拋光，并嚴格控制所述玻璃小段的長度，使其拋光完成后的長度為h，完成玻璃器件的制作；

步驟3：將玻璃器件直接在所屬殼體注塑成型階段壓入塑料殼體，從而省卻了光學(xué)膠水；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

實施例3：

與實施例1所述低差損的光纖接口組件不同，本實施例中低差損的光纖接口組件還包括小連接件140，如圖4所示，小連接件連接玻璃器件，小連接件通過壓配或者光學(xué)膠水粘接的方式組裝在所述塑料殼體內(nèi)。

制作小連接件的材料可以選擇金屬、陶瓷或塑料。

一種制備本實施例的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將上述步驟1中切割出的玻璃小段上下兩端磨平并拋光，并嚴格控制所述玻璃小段的長度，使其拋光完成后的長度為h，完成玻璃器件的制作；

步驟3：通過所述小連接件間接將所述玻璃器件組裝至所述光纖接口組件的殼體內(nèi)；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

步驟3包括：先將所述玻璃器件用粘接劑180或者焊料固定在小連接件內(nèi)的適當(dāng)位置，或者通過模壓成型的方法把所述玻璃器件封接在小連接件里面；

然后再把封接有所述玻璃小段的小連接件通過壓配或者粘接的方式組裝在所述塑料殼體內(nèi)。

實施例4：

如實施例3所述，本實施例中，所述小連接件利用粘接劑封接所述玻璃器件；或者所述玻璃器件直接在所述小連接件內(nèi)模壓成型。

利用光學(xué)膠水或其它焊料如玻璃焊料或者釬焊的方法，將尚未研磨的玻璃小段體封接在小連接件里面。

一種制備本實施例的光纖接口組件的方法，包括如下步驟：

步驟1：從玻璃圓棒或者切面為多邊形的玻璃條切割出一個玻璃小段，所述玻璃小段的長度略大于所要求的長度h，以便留出研磨余量；

步驟2：將尚未研磨的玻璃小段封接在小連接件里面，然后將小連接件和玻璃小段一起研磨并拋光，以便使得它們的上下兩端為平面或略帶有弧度；

步驟3：把封接有玻璃小段的小連接件通過壓配或者粘接的方式組裝在所述光纖接口部件的殼體內(nèi)；

步驟4：對所述光纖接口組件進行顯微鏡檢查、光回損及差損檢測，然后包裝。

實施例5：

如圖5所示，一種光學(xué)次組件包含上述任一實施例中的光纖接口組件。塑料殼體的第二通光面為聚光曲面，聚光曲面有聚焦光線的作用，光學(xué)次組件省卻了光學(xué)透鏡。

以實施例1中的光纖接口組件為例，如圖5所示，上述光纖接口組件100安裝于光學(xué)次組件(OSA)中，其中玻璃器件120的上表面121和光纖連接器插針200進行物理接觸。玻璃器件120下表面121通過光學(xué)膠水和塑料殼體的第一通光面111粘接在一起。塑料殼體的第二通光面112為聚光曲面，本身有聚焦光線的作用，所以整個光學(xué)次組件省卻了光學(xué)透鏡。

和圖1a含傳統(tǒng)型光纖接口組件的OSA相比，可以看出，因為玻璃器件和光纖連接器插針200進行物理接觸，接觸面兩側(cè)為折射率相近的玻璃，所以光纖連接器插針200表面的反射被消除了。粘接玻璃的光學(xué)膠水和塑料殼體的折射率也都在1.5左右和玻璃器件的折射率一致，所以塑料殼體的第一通光面111和玻璃器件的下表面122上的反射也被消除了。所以對于本發(fā)明，僅存第二通光面112存在反射損耗，但其反射的光線很難耦合進光纖鏈路系統(tǒng)，所以對光纖鏈路系統(tǒng)影響不大。

光學(xué)次組件包括光發(fā)射次組件(TOSA)、光接收次組件(ROSA)、單纖雙向組件(BOSA)和單纖三向組件(Triplexer)等等中的任意一種。

現(xiàn)有的光學(xué)次組件OSA中光反射面比較多，差損及回損比較大，而應(yīng)用本發(fā)明的光纖接口組件的光學(xué)次組件，具有反射界面少及低差損性的特點，可以應(yīng)用到比較高端、速率比較快的光通訊模塊上，這對于降低整個光通訊系統(tǒng)成本具有非常積極的意義。

當(dāng)然，以上說明僅僅為本發(fā)明的較佳實施例，本發(fā)明并不限于列舉上述實施例，應(yīng)當(dāng)說明的是，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本說明書的指導(dǎo)下，所做出的所有等同替代、明顯變形形式，均落在本說明書的實質(zhì)范圍之內(nèi)，理應(yīng)受到本發(fā)明的保護。