CN105024760A - 安装有与mpo连接器配合的mt插芯的光收发器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种可插拔式光收发器，该光收发器属于CFP型并且具有MT插芯。光收发器的光学插座的后部设置有机构，该机构用于将设置在光学插座中的MT插芯朝前推压，以使光收发器的内部得到屏蔽。内部光纤将MT插芯与和光学器件组装在一起的另一MT插芯相连，并且从机构穿过，机构可以由具有弹性功能的金属板和/或与保持架相结合的螺旋弹簧制成，以保持MT插芯。

Description

安装有与MPO连接器配合的MT插芯的光收发器

技术领域

本申请涉及一种光收发器，具体地说，本申请涉及一种设置有与外部MPO(多光纤插拔式)连接器配合的MT插芯的光收发器。

背景技术

在光学通信领域中，MPO连接器是众所周知的。日本专利申请公开No.H10-123366A公开了一种MPO连接器的内部构造。MPO连接器将一侧的光纤与其它侧的光纤相连；即，MPO连接器使多条光纤共同光学耦合。

另一方面，一种类型的多源协议(MSA)规定了被称为百吉比特形状因数可插拔光组件(在下文中表示为CFP)的可插拔光收发器的细节。MSA的原始规范中的CFP收发器提供一种光学插座，该光学插座的类型是所谓的LC连接器、SC连接器等。

最近，随着光学通信***的传输速度的提高(传输速度达到并且有时超过25Gbps)，电磁干扰(EMI)辐射成为更加重要的课题。随着传输速度的提高，也就是随着信号频率的提高，这意味着信号的波长变短，更高频率的EMI噪声容易从留在光收发器的壳体中的小尺寸的间隙和/或空间中泄漏。此外，光收发器已应用于从中继线路和用户线路的领域到数据中心的领域(在数据中心里，数据在许多通道中并行且同时地发送)。因此，最新的光收发器需要安装用于固定多条传输光纤的光学连接器，典型的是MT连接器。本申请旨在提供一种安装有MT连接器并使EMI噪声降低的光收发器。

发明内容

本申请的一方面涉及一种光收发器，所述光收发器包括：光学组件、光学插座、内部光纤、壳体和机构；所述机构不仅确保所述光学插座与外部光学连接器之间的光学耦合，而且使所述光收发器的内部可靠地得到屏蔽。所述光学组件包括光学器件。所述光学插座通过收纳多光纤插拔式(MPO)连接器而借助所述MPO连接器与外部光纤耦合。所述内部光纤借助机械转移(MT)插芯来与所述光学组件耦合，并借助另一MT插芯与所述光学插座耦合。也就是说，所述内部光纤的两端都设置有MT插芯，以便与所述光学组件及所述光学插座光学耦合。所述光学组件、所述光学插座、所述内部光纤和所述机构安装在所述壳体中。本申请的特征在于，所述机构将另一MT插芯朝所述光学插座推压，而不使EMI耐受性降低。

所述机构可以是典型地由金属制成的板，设置在所述光学插座后方并具有U形剖面。所述板***设置在所述壳体中的插口中，所述板将另一MT插芯朝所述光学插座推压，从而使所述板的另一端与所述壳体接触。

所述机构的另一种方案可以是保持架和弹簧的组合体，并且所述壳体设置有凹槽以便将所述组合体设置在所述凹槽中。典型地由金属制成的所述保持架保持另一MT插芯的后部，而所述弹簧设置在所述保持架与所述凹槽的后壁之间，以借助所述保持架将另一MT插芯朝所述光学插座推压。所述弹簧可以是螺旋弹簧。从另一MT插芯的后方延伸的所述内部光纤穿过所述保持架，穿过所述螺旋弹簧的内侧以及形成于构成所述凹槽的壁中的切口。

因此，所述机构使得与外部连接器(即便所述外部连接器是具有MT插芯的MPO连接器)的光学耦合的可靠性得到提高而与EMI容限相一致。

附图说明

根据以下结合附图对本申请的优选实施例所做的详细描述，可以更清楚地理解本申请的以上和其它目的、方面以及优点，其中：

图1是根据本申请的实施例的光收发器的外观；

图2是光收发器的内部的透视图；

图3是安装有光学组件的子板的透视图；

图4也是图3所示的子板的透视图，但图3中出现的透镜组件被移除；

图5是电路板的平面图；

图6是光收发器的内部的透视图，其中，图5所示的电路板上安装有电子电路和子板；

图7是设置有MT插芯的光学插座的透视图；

图8示出包括具有MT插芯的光学插座的组件，其中，该组件设置在壳体的底部主体的预定位置；

图9是壳体的底部主体、光学插座和MT插芯的分解图；

图10示出光学插座和MT插芯的组件，其中，从光收发器的前方观察该组件；

图11是示出设置在壳体的插口中的板的透视图；

图12是图11所示的板的透视图；

图13是根据本申请的第二实施例的光收发器的内部的平面图，该光收发器具有将MT插芯朝前推压的机构；以及

图14放大示出设置在MT插芯的后方并将MT插芯朝前推压的机构。

具体实施方式

下面将参考附图来描述根据本申请的一些实施例。在描述附图时，用彼此相同或相似的附图标记来表示彼此相同或相似的元件，而不重复说明。

(第一实施例)

如图1所示，本申请的光收发器1的类型是所谓的CFP型，其遵循涉及光收发器的多源协议(MSA)之一。光收发器1主要安装在数据中心里，经由多条光纤输出和接收多个光信号，这些光纤的长度最多达好几百米。光收发器1设置有多个垂直腔面发射激光二极管(在下文中表示为VCSEL)作为光信号源，各个VCSEL发射波长短于1微米的光信号。光收发器1包括壳体2、两个螺钉3和前盖4。壳体2包括顶部主体5和底部主体6。

图2是光收发器1的内部的透视图。如图2所示，光收发器1的两个主体5和6之间封闭有三个子板11以及电路板12。子板11借助相应的柔性印刷电路板(在下文中表示为FPC)13与电路板12电连接。各个子板11均安装有光学器件；同时，电路板12安装有电子电路，以驱动光学器件并控制整个光收发器1。电路板12的后端设置有电学插塞12A，以与主机***通信并从主机***获得电力供应。在以下描述中，仅出于说明的目的假定“前方”、“后方”、“上方”和“下方”。设置有前盖4的一侧为前部，而设置有电学插塞12A的另一侧为后部。此外，设置有顶部主体5的一侧为顶部；而设置有底部主体6的另一侧为底部。这些方向仅是出于说明的目的，并不限制本发明的范围。

各个子板11均可以由所谓的FR-4(阻燃剂类型4)制成。如图3所示，子板11设置有电极20、互连线21和透镜组件22，透镜组件22包括两个引导销23、Tx端口24和Rx端口25。在图4中，将透镜组件22的外壳移除，以示出光学器件28、29以及电学器件26、27。具体地说，阵列型VCSEL28集成有四个有源元件，各个有源元件均被驱动器26驱动；同时，阵列型光电二极管(在下文中表示为阵列型PD)29也集成有四个有源元件。

互连线21形成在子板11的表面上。互连线21的一部分安装在阵列型VCSEL28上。集成在阵列型VCSEL28中的各个器件元件独立地受驱动器26驱动。然而，前置放大器27独立地放大由阵列型PD29中相应的PD元件产生的各光电流。驱动器26、前置放大器27、阵列型VCSEL28和阵列型PD29这些器件借助结合引线(bondingwire)互相电连接并与互连线21电连接。结合引线可以被金属带代替。另外，本实施例可以应用倒装芯片结合(flip-chip bonding)等，而不使用任何结合引线和带。

子板11还可以设置有对准标记，该对准标记用与互连线21相同的材料与互连线21同时地形成。对准标记有助于阵列型VCSEL28和阵列型PD29安装在子板11上的工作。粘合剂和导电树脂可以将光学器件28和29固定在子板11的表面上。在将光学器件28和29安装在子板11的表面上并且完成与互连线21的电连接之后，将如图3所示的透镜组件22(其可以由树脂制成，该树脂相对于光学器件28和29所采用的光是透明的并且典型地被称为ULTEM^TM)覆盖光学器件28和29，并且安装在子板11上。

透镜组件22的表面上集成有多个透镜，这些透镜分别与阵列型VCSEL28和阵列型PD29中相应的有源元件相对应。由阵列型VCSEL28中相应的元件产生的光束经由第一透镜进入透镜组件22，第一透镜是准直透镜。进入透镜22的光束被相对于子板11的主表面成45°角的表面内反射向Tx端口24。反射面与Tx端口24之间设置有作为会聚透镜的第二透镜，以将光束会聚到内部光纤F的端部。

引导销23引导MT插芯15。具体地说，设置在透镜组件22的前表面两侧的引导销23***设置在MT插芯15中的孔中，从而使固定在MT插芯15中的内部光纤F与设置在透镜组件22的前凹槽中的透镜对准。另外，使设置在透镜组件22的底面中的销配合到设置在光学器件28、29的紧邻侧的孔11A中，由此执行透镜组件22与安装在子板11的表面上的光学器件28、29的对准。或者，可以通过将暂用MT插芯与引导销23配合并且实际激活光学器件28、29，使经由固定在暂用MT插芯中的光纤而检测到的光束变得最合适，由此执行透镜组件22与光学器件28、29之间的光学对准。在透镜组件22与光学器件28、29之间光学对准之后，利用例如环氧树脂将透镜组件22永久性地固定在子板11上。

图5是电路板12的平面图。电路板12包括三个部分31至33，也就是光纤设置区31、电路区32和插塞区33。电路板12还设置有：孔34，其用于紧固夹具，从而紧固光纤；以及开口35，子板11设置在开口35中。开口35设置在光纤设置区31与电路区32之间。

光纤设置区31中设置有内部光纤F；同时，在电路区32中，电路部件安装在电路板12的正面和背面。电路区的朝向开口35的前端设置有多个电子垫32A，以便FPC板13将电路板12和子板11相连。电路板12的后端的插塞区33的正面和背面同样设置有电子插塞12A，其中，图5中明显地移除了这些插塞。

内部光纤F设置在光纤设置区31中，以确保弯曲曲率大于15mm。通过将设置在孔34中的夹具紧固，可以协助将内部光纤F设置在光纤设置区31中。

图6是示出光收发器1的内部的透视图，其中，顶部主体5被移除，以示出光收发器1的内部。顶部主体5与底部主体6之间形成的空间40大致分成三部分41至43，也就是插座部41、有源部42和安装部43。插座部41的底部主体6中设置有光学插座60，光学插座60收纳外部MPO(多光纤插拔式)连接器并且由树脂(典型的是ULTEM^TM)制成。

图7至图9说明光学插座60和光学插座60周围的底部主体6的结构的细节。光学插座60的后部设置有矩形开口61，开口61收纳固定在内部光纤F的另一端的MT插芯50。同时，光学插座60的前部设置有另一开口62，开口62收纳外部MPO连接器(附图中未示出)。前开口62的形状符合MPO连接器的外形。要与光学插座60配合的MT插芯50用于固定多条内部光纤F。具体地说，如图2和图6所示，本光收发器1设置有三个光学子组件，这些光学子组件分别安装在子板11上。两个子组件输出四条光束并且还接收四条光束；而其余子组件输出两条光束并且接收两条光束，其中，每条光束都在内部光纤F中传输。也就是说，光收发器1设置有10条用于发射光束的内部光纤F以及10条用于接收光束的内部光纤F。MT插芯50固定这20条内部光纤F，内部光纤F设置在光纤设置区31中以及设置于光学插座60的两侧的空间中，以确保曲率大于15mm。

参考图7，图7示出光学插座6的后部，光学插座60的两侧均设置有凸缘63，凸缘63与光学插座60的光轴大致垂直地延伸。凸缘63的顶部和底部具有两个突部63a，也就是说，光学插座60的各侧设置有共计4个突部63a。这些突部63a被设置在形成于底部主体6中的引导部41A中。这样，将光学插座60相对于底部主体6定位。

凸缘63还设置有舌片64，舌片64位于上部突部63a与下部突部63a之间并且向后向外延伸；当使光学插座60抵靠在空间41B周围的侧壁41a上，从而将光学插座60设置在空间41B中时，舌片64具有推斥力。因此，即使当外部MPO连接器设置在光学插座60时，光学插座60仍然稳定地设置在空间41B中。

当MT插芯50与光学插座60配合时，MT插芯50的后表面抵靠在设置于空间41B的后端处的台体41C上，从而将光学插座60沿着光轴稳定地定位。也就是说，台体41C协助可靠地确定光学基准面，该光学基准面是具有足够的精度的MT插芯50的前表面。

如图9和图10所示，MT插芯50设置有引导销51；引导销51穿过MT插芯50的主体，以便与外部MPO连接器配合并光学地对准。也就是说，外部MPO连接器设置有孔，用于收纳引导销51。将引导销51***MPO连接器的这些孔中，固定在MT插芯50中并从MT插芯50的表面露出的内部光纤F可以与固定在MPO连接器中的外部光纤光学耦合。MT插芯50的前表面(内部光纤从该表面露出)变成光学基准面。向MT插芯50的主体的后方突出的引导销51协助MT插芯50在空间41B中定位。如上所述，通过将引导销51设置在MPO连接器的孔中，MT插芯50与外部MPO连接器光学耦合。具体地说，MPO连接器中设置有凹型MT插芯，也就是说，该MT插芯具有收纳引导销的孔。将MT插芯50***MPO连接器中，引导销51与MPO连接器中的另一MT插芯中的孔配合，从而从MT插芯50的前表面露出的光纤可以与固定在MPO连接器中的另一MT插芯的表面中并从该插芯的表面露出的外部光纤光学耦合。如上所述，MT插芯50固定多条光纤；在本实施例中，20条光纤被固定在MT插芯50中并从该插芯的表面露出。MPO连接器中的另一MT插芯同样固定20条外部光纤。为了使MT插芯50中的这20条光纤与MPO连接器中的外部光纤稳定地耦合，MT插芯50的前表面和外部MT插芯的表面需要在整个前表面上均等地、均匀地抵靠。因此，MT插芯优选的是弹性地抵靠。

本实施例的光收发器1设置有板70，板70不仅产生推压MT插芯50的弹力，而且使光收发器1的内部得到电学地屏蔽。图11和图12说明了板70和设置在底部主体6中的板70周围的结构的细节。参考图11，板70设置在形成于用于光学插座60的空间41B后方的插口41D中。也就是说，壳体2设置有两个插口41D，以将台体41C设置在两个插口41D之间。板70设置在插口41D中，从而跨过台体41C。设置在插口41D中的板70设置在MT插芯50的后表面与插口41D的后壁之间，从而可以使封闭有光学器件和电学器件的光收发器1的内部与外部电隔离。

参考图12，板70包括平面部71和从平面部71的下缘伸出的两个腿部72。这两个腿部72和平面部71形成位于腿部72之间的切口70A。切口70A的上缘还设置有：切口71A，内部光纤F从切口71A中穿过；以及其它切口71B，其位于切口71A的两侧并用于使引导销51从中穿过。切口71B具有两个部分：一个部分71a从切口70A的上缘向上延伸并且宽度逐渐变窄；圆形开口71b与前一个部分71a连续。腿部72的根部和弯曲部(72A至72C)形成U形剖面。圆形部分71b的直径比引导销51的直径稍小。

腿部72弯曲三次。具体地说，腿部72的外缘首先向后弯曲从而形成第一部分72A，再向内弯曲从而形成第二部分72B，然后再次向内弯曲从而形成第三部分72C。第三部分72C大致与平面部71平行地延伸。第二部分72B的高度朝第三部分72C逐渐减小，第三部分72C大致呈矩形。

因此，当将板70设置在插口41D中从而使板70跨越台体41C时，第三部分72C抵靠在插口41D的后壁上，平面部71将MT插芯50的后表面朝前推压。此外，因为板70仅通过切割和弯曲金属片材形成而没有使用熔接、焊接等方法，所以板70成为节约成本的部件。

这样详细描述了本申请的一个实施例的光收发器1。光收发器1的特征在于其设置有板70，板70设置在光学插座60的后端，以使安装有光学器件和电学器件的空间S和内部得到屏蔽。电磁干扰EMI得到有效抑制。此外，当板70设置在插口41D中时，板70表现出推斥设置在光学插座60中的MT插芯50的推斥力，从而有效地使MT插芯50的前表面抵靠在固定于MPO连接器中的外部MT插芯的前表面上。因此，内部光纤F可以稳定且均匀地与外部光纤耦合。

板70设置有：切口71A，内部光纤F从切口71A中穿过；以及另一切口71B，其设置在切口71A的两侧，从MT插芯50伸出的引导销51从另一切口71B中穿过。这些切口71A和71B形成与台体41相结合的开口，台体41C设置在插口41D的后部。此外，由两个切口71A和71B形成的开口的面积要尽可能地小，以增强EMI屏蔽性能。

(第二实施例)

下面参考图13和图14描述根据本申请的第二实施例的另一光收发器101。

图13是示出第二实施例的光收发器101的内部的平面图。光收发器101设置有另一个底部主体106，底部主体106包括变型的插座部141；插座部141具有机构170，而不是前述实施例中的板70；机构170推压光学插座60中的MT插芯15。变型的光收发器101的其它布置与第一实施例中的布置大致相同。

图13和图14所示的本实施例的插座部141取消了台体41C。作为台体41C的替代，插座部141设置凹槽141D来收纳机构170。机构170包括：保持架171，其呈矩形并保持MT插芯50；以及弹簧172，其将保持架171推压到MT插芯50上。保持架171覆盖MT插芯50的主体的后部并且设置有：第一开口171A，内部光纤F从第一开口171A中穿过；以及第二开口171B，其位于开口171A两侧且引导销51从第二开口171B中穿过。

弹簧172设置在凹槽141D中并处于稍微偏离平衡条件的状态，也就是说，弹簧172设置在稍微压缩的状态。从MT插芯50引出的内部光纤F穿过保持架171的开口171A、弹簧172以及设置在凹槽141D的后壁中的切口141E，从而伸入光收发器101的内部空间中。因为弹簧172的弹性常数通常大于腿部72的片簧的弹性常数，所以弹簧172可以提供更大的力来朝前推压MT插芯50，从而提高了MT插芯的两个前表面之间的光学耦合的性能。设置在光学插座60中的MPO连接器中具有弹簧，用于朝前推压MT插芯。光收发器1或101中的弹性部件72或172需要克服由MPO连接器产生的力。弹簧172(即，螺旋弹簧)可以有效地克服由MPO连接器产生的力。

当借助机构170来保持MT插芯50并且将该机构170设置在凹槽141D中时，MT插芯50被朝前推压从而抵靠在光学插座60上。凹槽141D的深度大于弹簧172的直径，从而有效地防止弹簧172从凹槽141D中滑出。

参考图14，本实施例的光收发器101还设置有垫圈141F，垫圈141F设置在凹槽141D周围。垫圈141F由例如导电橡胶等导电的弹性材料制成，并且沿着凹槽141D的边缘设置。因此，采用垫圈141F的机构170的布置不仅使MPO连接器的性能(即，许多光纤之间的光学耦合性能)提高，而且确保了电学屏蔽功能。

在以上详细描述中，已参考具体的示例性实施例来描述了本申请的光收发器。然而，显而易见的是，可以在不脱离本发明的更广义的精神和范围的情况下，做出多种修改和变型。因此，本说明书和附图应被视为示例性的，而非限制性的。

Claims (11)

1.一种光收发器，包括：

光学组件，其包括光学器件；

光学插座，其通过在内部收纳多光纤插拔式连接器，与固定在所述多光纤插拔式连接器中的外部光纤耦合；

内部光纤，其借助机械转移插芯来与所述光学组件耦合，并借助另一机械转移插芯与所述光学插座耦合；

机构，其将所述另一机械转移插芯朝所述光学插座推压，以使所述光收发器的内部得到屏蔽；以及

壳体，其构造成将所述光学组件、所述光学插座、所述内部光纤和所述机构安装在所述壳体中，所述壳体由导电材料制成。

2.根据权利要求1所述的光收发器，其中，

所述机构是导电的板，所述壳体设置有插口来收纳所述板的一部分，所述板将所述另一机械转移插芯朝所述光学插座推压。

3.根据权利要求2所述的光收发器，其中，

所述板设置有平面部和两个腿部并且在所述腿部之间形成有切口，所述壳体设置有位于所述光学插座后方的两个插口以及台体，并且

所述腿部***相应的插口中，从而使所述板的切口跨过所述台体。

4.根据权利要求3所述的光收发器，其中，

所述内部光纤穿过在所述台体与所述板之间形成的间隙。

5.根据权利要求3所述的光收发器，其中，

所述板的每个腿部均弯曲多次而形成U形剖面，以产生对另一机械转移插芯的推斥力。

6.根据权利要求5所述的光收发器，其中，

所述板的弯曲部抵靠在所述插口的后壁上，并且所述平面部推压另一机械转移插芯的后表面。

7.根据权利要求3所述的光收发器，其中，

所述板还设置有圆形的开口，所述开口设置成与所述切口平行，所述开口穿过从另一机械转移插芯伸出的引导销。

8.根据权利要求1所述的光收发器，其中，

所述机构包括保持架和弹簧，所述壳体设置有凹槽以便将所述结构设置在所述凹槽中，

所述保持架保持所述另一机械转移插芯，所述弹簧与所述保持架相连并且将所述另一机械转移插芯朝所述光学插座推压。

9.根据权利要求8所述的光收发器，其中，

所述弹簧是螺旋弹簧，从另一机械转移插芯引出的所述内部光纤穿过所述螺旋弹簧的内侧以及设置在形成所述凹槽的壁中的切口。

10.根据权利要求1所述的光收发器，还包括：

多个光学组件，

其中，每个光学组件均设置有多个光学器件、所述机械转移插芯和透镜组件，所述透镜组件构造成使所述光学器件共同与所述机械转移插芯耦合。

11.根据权利要求8所述的光收发器，其中，

设置在所述光学插座中的另一机械转移插芯固定多条内部光纤，所述多条内部光纤的总数量等于所述光学器件的数量。