CN104749717A - 光学耦合装置和安装有光学耦合装置的光收发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有两个光连接器的简化光学耦合***。所述光学耦合***包括具有插芯的凸型连接器、具有另一个插芯的凹型连接器以及接纳插芯各自的端部的套筒。连接器之一具有闩锁和螺旋弹簧。闩锁与另一连接器的凸缘卡合，螺旋弹簧放置在具有闩锁的连接器的凸缘与闩锁的基体之间以确保闩锁与凸缘的卡合。

Description

光学耦合装置和安装有光学耦合装置的光收发器

技术领域

本发明涉及一种光学耦合装置，更具体地说，本发明涉及一种结构简单并且安装在有限空间内(如光收发器内部)的光学耦合装置。

背景技术

现有光学通信***为了提高传输能力通常会安装波分复用(WDM)***。例如，遵从如CFP、QSFP(四通道小型可插拔)等多源协议(MSA)的光收发器用于在光纤中多路传输波长栅格(wavelength grid)例如为CWDM(粗波分复用)或LAN-WDM(局域网波分复用)的四路光信号。这样的光收发器安装有光学多路复用器和/或光学多路分用器(de-multiplexer)，以对经由内部光纤与激光二极管和光电二极管的光传感器光学连接的光信号进行复用/分用。

在这样的光学部件与尾纤(pig-tailed fiber)构造永久性地连接起来并且仅有一个光学部件出现故障时，不可避免地需要替换所有安装在光收发器中的光学部件，或者至少进行尾纤切割步骤，替换掉故障光学部件并通过熔接将替代部件的内部光纤与已安装的内部光纤连接起来。为了执行上述步骤，已安装的尾纤须具有冗余长度，这使光收发器内部变得混乱。

据报告，一些背景技术用内部光连接器连接内部光纤。内部光连接器不同于普通的连接器，不需具有防潮性、韧性及耦合便利性等。前两点由光收发器的外壳保证。对于最后一点，一旦开始接合内部光连接器，除非光学部件出现故障，否则不能解除内部光连接器。对于内部光连接器而言，结构简单和因简单带来的紧凑性是首要需求。

发明内容

本申请的一个方面涉及一种光学耦合装置，包括：第一光连接器、第二光连接器和套筒。第一光连接器具有第一插芯、第一凸缘和闩锁。第一凸缘形成在第一插芯的根部。闩锁具有U形形状，该U形形状由与该U形形状的底边对应的基体以及从基体延伸出来的一对臂构成。第二光连接器具有第二插芯和第二凸缘。第二凸缘形成在第二插芯的根部。套筒接纳第一插芯和第二插芯各自的端部。本光学耦合装置的特征是闩锁的基体设置在相对于第一凸缘与第一插芯相反的位置并且闩锁的臂与第二光连接器的第二凸缘卡合。

本申请的另一个方面涉及一种光收发器，其安装有光学部件和与光学部件光学连接的内部光纤。本申请的光收发器包括外壳和光学耦合装置，光学耦合装置包括第一光连接器、第二光连接器和套筒。第一光连接器具有第一插芯、第一凸缘和闩锁，第一插芯附接在一个内部光纤的端部，第一凸缘设置在第一插芯的根部，闩锁具有基体和从基体延伸出来的一对臂。

第二光连接器具有第二插芯和第二凸缘，第二插芯附接在另一个内部光纤的端部，并且第二凸缘设置在第二插芯的根部。套筒接纳第一插芯和第二插芯各自的端部。闩锁的臂与第二凸缘卡合。基体和第二凸缘将第一光连接器的第一凸缘夹持在基体与第二凸缘之间。外壳封闭光学耦合装置并且具有用于将光学耦合装置设置在内部的卡槽。本光收发器的特征是外壳的卡槽具有将所述套筒设置在内部的通道以及位于通道的端部处的引导部，引导部用于接纳光学耦合装置的第一凸缘和第二凸缘中的一者。

附图说明

参考附图通过对本发明优选实施例的以下具体描述能够更好地理解前述的及其他目的、方面和优点，其中：

图1A和图1B示出了根据本发明实施例的光连接器；

图2是示出凸型连接器和凹型连接器相卡合的透视图；

图3A示出了在省略套筒和闩锁时凸型连接器的插芯和凸缘，图3B示出了闩锁14；

图4示出了光学耦合装置的纵截面，其中凸型连接器与凹型连接器相卡合；

图5A到图5C解释了将凸型连接器连接到凹型连接器的步骤；

图6是光收发器的外观，其中光连接器将要安装到该光收发器中；以及

图7A到图7C解释了将光连接器安装在外壳内并且使光连接器与外壳彼此相卡合的实施例。

具体实施方式

下面，将参考附图描述根据本申请的光收发器的一些优选实施例。在关于附图的描述中，相同或相似的数字和符号代表相同或相似的元件，在本文中不再重复解释。

图1A和图1B示出了根据本发明实施例的光连接器，其中图1A示出了凸型连接器10，而图1B示出了凹型连接器20。然而，本实施例的光连接器不能正确辨别凸型连接器10和凹型连接器20，这是因为两个连接器均具有插芯(11和21)以及套筒30，套筒30接纳插芯11和21以使凸型连接器10与凹型连接器20相耦合。

因为图1B所示的连接器20具有用于接纳套筒30的卡槽(pocket)24a，所以接下来给出的描述采取图1A中所示的构件作为凸型连接器，而图1B所示光连接器20被称为凹型连接器。如图3A所示，凸型连接器10具有附接在内部光纤F1的端部上的插芯11以及处于插芯11的根部处的凸缘12。参考图2，凸型连接器10还具有位于凸缘12的外侧的螺旋弹簧13以及在侧视图中具有U形形状的闩锁14。闩锁14的与U形底边对应的部分附接至螺旋弹簧13。本实施例的闩锁14可由金属制成，通常是铜(Cu)。然而，闩锁14还可由树脂制成。

再参考图1A和图1B，凹型连接器20也具有插芯21，插芯21附接在另一个内部光纤F2的端部。在插芯21的根部具有凸缘22。因为插芯11和21所需的物理尺寸的精度不同于凸缘12和22的精度，所以插芯11和21优选地独立于各凸缘12和22而形成。

图2示出了借助套筒30与凹型连接器20耦合的凸型连接器10。两个连接器10和20之间的光学耦合主要得自于套筒30与各插芯11和21之间的配合。具有U形侧视图的闩锁14通过将凹型连接器20的凸缘22闩锁住来帮助两个连接器10和20之间的耦合。本发明的光连接器具有设置在凸型连接器10的凸缘12和U形闩锁14的底边之间的螺旋弹簧13，于是，螺旋弹簧13可以加强闩锁14与凸缘22之间的卡合。如图2所示，即使在凸型连接器10与凹型连接器20相卡合时，套筒30仍暴露在外。

图3A示出了凸型连接器10的插芯11和凸缘12，其中图3A省略了套筒30和闩锁14。图3B示出了闩锁14。如图3A所示，凸缘12在相反的两侧上具有两个切口12a。切口12a接纳U形闩锁14的各个侧边的端部。U形闩锁14的侧边设置在切口12a内的这种布置方式可以有效防止闩锁14绕内部光纤F1和F2的光轴转动。

如图3B所示，U形闩锁14包括矩形平面形状的基体14a，基体14a对应于该U形形状的底边，且基体14a的中心具有让内部光纤F1从中通过的开口14b。从基体14a的相反两侧向插芯11延伸出一对臂14c。臂14c之间的距离基本上等于或稍小于凸缘12的切口12a之间的距离。此外，各个臂14c的末端具有向内弯曲的钩14d，并且臂14c优选地具有比插芯11的外径大的宽度，更优选地具有与套筒30的外径基本上相当的宽度。

基体14a还具有从其余相反两侧延伸的突起部14e，突起部14e朝向臂14c延伸的方向弯曲。这些突起部14e具有两个功能，一个功能是将螺旋弹簧13稳固地设置在形成于基体14a和凸缘12之间的空间中。螺旋弹簧13的内径大于内部光纤F1的外径，但螺旋弹簧13的外径小于弯曲的突起部14e之间的距离，这允许螺旋弹簧13能够围绕光轴运动但可靠地将螺旋弹簧13的运动抑制在凸缘12和基体14a之间的空间中。

突起部14e的第二个功能是加强闩锁14。在凸型连接器10与凹型连接器20相卡合时，螺旋弹簧13被压缩在凸缘12和基体14a之间，这意味着螺旋弹簧13向外按压基体14a。基体14a的突起部14e可提高刚度以抵抗弹簧13带来的压力。

臂14c各自的中部还具有凹座14f以减小臂14c之间的距离。凹座14f能够区分闩锁14的两个状态。即，通过滑动闩锁14使凹座14f处于弹簧13侧而将插芯11露出，从而便于将插芯11***分开的套筒30中。此外，在将凹型连接器20与套筒30卡合时，向后拉动的臂14c有效避免了臂14c的各末端上的钩14d与插芯21的接触。另一方面，通过滑动闩锁14使钩14d将凹型连接器20的凸缘22闩锁住，从而使凹座14f相对于凸缘12处于插芯11侧。

再参考图1B，凹型连接器20具有紧固在另一内部光纤F2的端部中的另一插芯21。插芯21的根部具有凸缘22，凸缘22具有关于内部光纤F2的光轴相反地形成的切口22a。切口22a与切口12a相似，具有使凹型连接器20不能绕内部光纤F2的光轴旋转的功能。

凸缘22的根部形成有斜面22b从而因闩锁14的钩14d的末端在斜面22b上滑动，而有助于钩14d与凸缘22的闩锁。在凸缘22的相反侧不具有斜面，以便即使在沿光轴拉拽闩锁14以使凸型连接器10与凹型连接器20分开时，也可靠地将钩14d与凸缘22闩锁在一起。在凸缘22后的主体23也具有与凸缘22的切口22a连续的切口23a。主体23的切口23a的深度比切口22a的深度更深以接纳闩锁14的钩14d的末端。

凸缘22还具有从凸缘22向前突出而围绕插芯21的盖体24。盖体24相对于插芯21形成卡槽24a以接纳套筒30的与接纳凸型连接器10的插芯11的一侧相反的端部。盖体24还具有保护插芯21的末端的功能。盖体24的内径大于套筒30的外径，以便于将插芯21***套筒30中。

图4示出了在凸型连接器10与凹型连接器20相配合的情况下的纵截面。臂14c的钩14d的末端设置在主体23的切口23a中。而且，连接器10和20各自的切口12a和22a借助臂14c对准。螺旋弹簧13以压缩的形式设置在基体14a和凸缘12之间，来推动基体14a远离凸缘12，这样使钩14d与凹型连接器20的凸缘22牢固地闩锁在一起。在钩14d与凸缘22卡合时，各臂上的凹座14f位于两个凸缘12和22之间的中间。

此外，当两个连接器10和20相卡合时，插芯11和21设置在套筒30中并且插芯11和21的各端部进行物理接触以实现两个内部光纤F1和F2之间的光学耦合。套筒30的末端与凹型连接器20内的卡槽24a的深端隔开。如上所述，螺旋弹簧13将凸型连接器10的凸缘12推向凹型连接器20，同时通过推动基体14a远离凸缘12并由钩14d将凸缘22锁紧，将凹型连接器20的凸缘22拉向凸型连接器10。螺旋弹簧13、闩锁14、两个凸缘12和22以及与卡槽24a的深端形成间隙的套筒30构成的机构使得各插芯11和21的端部的物理接触稳定又可靠。

图5A和图5C解释了将凸型连接器10与凹型连接器20相卡合的步骤。首先，如图5A所示，向后拉动闩锁14使凸型连接器10的插芯11暴露在外，并将套筒30附接在暴露的插芯11上。在这种状态下，凹座14f位于凸缘12后方以显示出不让臂14c向前滑动的功能。

然后，如图5B所示，将套筒30设置在凹型连接器20的卡槽24a内，以使插芯11的端部抵靠在凹型连接器20的插芯21上。最终，如图5C所示，将臂14c向凹型连接器20滑动以使凹座14f越过凸型连接器10的凸缘12，并将钩14d设置在主体23的切口23a中以使钩14d与凹型连接器20的凸缘22卡合。在如图5C所示臂14c滑动期间，螺旋弹簧13被压缩在基体14a和凸缘12之间，使螺旋弹簧13缩短而短于自身的自由长度以向后推动基体14a，从而将钩14d与凹型连接器20的凸缘22牢固地卡合。通过按压凹座14f使钩14d从凸缘22上脱离，可以使凹型连接器20与凸型连接器10分离。

如上所述，在两个连接器10和20卡合时，套筒30的总长度设置为比凸缘12和22之间的距离短，这意味着套筒30的末端与卡槽24a的深端隔开，或者套筒30的另一端与凸缘12隔开。这使得插芯11和21端部之间的物理接触变得可靠。

本文所述的两个连接器10和20的机构加强了沿光轴的保持力而在垂直于光轴的方向上基本上不产生功能或作用。垂直于光轴的保持力仅依靠套筒30保持插芯11和21的功能。本实施例的连接器10和20的特征在于不具有垂直于光轴地保持插芯11和21的外壳，因为连接器10和20被假定为实际用于更狭小的外壳和不经常锁紧/松开的***应用中。

图6示出了安装有本文所述光连接器10和20的光学装置的外观。如图6所示的光学装置50具有由上部外壳和下部外壳构成的外壳以形成用于安装包括光连接器10和20在内的光电部件的空间。图7A到图7C解释了将光连接器10和20安装在外壳60内并彼此卡合的实施例。如图7A所示，底部外壳62具有由壁62a围成的卡槽62b。卡槽62b具有宽度比卡槽62b的其余部位的宽度窄的通道62c。通道62c附带有引导部62d和螺孔62e，引导部62d位于各个侧壁62a的一端。

如图7B所示，光连接器10和20设置在卡槽62b中，以使套筒30设置在通道62c中并且凸缘12和22之一设置在引导部62d中。在闩锁14与凸缘22卡合的情况下，通道62c的长度基本上等于凸缘12和22之间的跨度。此外，通道62c的宽度基本上等于盖体24的外径。因此，卡合在一起的光连接器10和20能够基本无摇晃地设置在通道62c中。

最终，压片70被螺钉71固定在底部外壳62上以覆盖闩锁14，并且将卡合的光连接器10和20安装在底部外壳62中。压片70具有宽度与臂14c的宽度基本上相等的中部卡槽70a，以防止臂14c弹出而解除与凹型连接器20的凸缘22的卡合。而且，压片70在与卡槽70a相对的位置具有突出部分，尽管未在图7C中示出，突出部分设置在臂14c的凹座14f中。突出部分沿臂14c方向上的长度基本上等于凹座14f沿臂14c方向上的长度。因此，压片70的突出部分有效防止臂14c沿套筒30滑动。

虽然图7A所示实施例仅在通道62c的一侧具有引导部62d，但是也可以在通道62c的另一侧具有另一引导部以接纳凹型连接器20的凸缘22。

在上面的详细描述中，已经参考具体示例性实施例描述了本发明的方法和装置。但是显而易见的是可以在不脱离本发明的较广义的精神和范围的情况下做出各种变型和改变。相应地，应该认为本文的说明和附图是示例性的，而不是限制性的。

Claims (8)

1.一种光收发器，其安装有光学部件以及与所述光学部件光学连接的内部光纤，包括：

光学耦合装置，其包括第一光连接器、第二光连接器和套筒，

其中，所述第一光连接器具有第一插芯、第一凸缘和闩锁，所述第一插芯附接在所述内部光纤中一者的端部上，所述第一凸缘设置在所述第一插芯的根部，所述闩锁具有基体和自所述基体延伸的一对臂，

所述第二光连接器具有第二插芯和第二凸缘，所述第二插芯附接在所述内部光纤中另一者的端部上，所述第二凸缘设置在所述第二插芯的根部，

所述套筒接纳所述第一插芯和所述第二插芯各自的端部，并且

所述闩锁的臂与所述第二凸缘卡合，从而所述基体和所述第二凸缘将所述第一光连接器的第一凸缘保持在所述基体与所述第二凸缘之间；以及

外壳，其用于封闭所述光学耦合装置并且具有卡槽，所述光学耦合装置设置在所述卡槽中，

所述外壳的卡槽具有用于将所述套筒设置在内部的通道以及位于所述通道的端部处的引导部，所述引导部用于接纳所述光学耦合装置的第一凸缘和第二凸缘中的一者。

2.根据权利要求1所述的光收发器，

其中，所述第一光连接器还具有螺旋弹簧，所述螺旋弹簧设置在所述第一凸缘和所述闩锁的基体之间，所述螺旋弹簧将所述第一凸缘推向所述第二光连接器并且将所述基体推向与所述第二光连接器相反的方向。

3.根据权利要求1所述的光收发器，

其中，所述闩锁的臂的各端部具有向内弯曲的钩，所述钩与所述第二光连接器的第二凸缘卡合。

4.根据权利要求3所述的光收发器，

其中，所述第一凸缘具有让各所述臂从中穿过的切口，并且所述第二凸缘具有用于接纳各所述臂的另外的切口。

5.根据权利要求1所述的光收发器，

其中，所述臂具有位于所述第一凸缘与所述第二凸缘之间的位置处的凹座。

6.根据权利要求1所述的光收发器，

其中，所述第二光连接器具有盖体，所述盖体围绕所述第二插芯，所述盖体相对于第二插芯形成用于在内部接纳所述套筒的卡槽，并且

所述套筒的长度短于所述第一凸缘与所述第二凸缘之间的距离。

7.根据权利要求1所述的光收发器，

还包括压片，所述压片用于将所述光学耦合装置保持在所述通道内，

其中，所述压片具有用于在内部接纳所述臂和所述套筒的卡槽。

8.根据权利要求7所述的光收发器，

其中，所述臂具有位于所述第一凸缘与所述第二凸缘之间的位置处的凹座，所述压片具有位于与所述压片的卡槽对应的位置处的突出部分，所述突出部分设置在所述臂的凹座中。