JP2014095861A - 光コネクタおよび光学部品 - Google Patents

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裕紀 安田
Shugen Ryu
主鉉 柳
Yoshiaki Ishigami
良明 石神
Masatsugu Kojima
正嗣 小島
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Abstract

【課題】接続損失が小さく信頼性が高い光コネクタおよび光学部品を提供する。
【解決手段】光ファイバ3は、その先端部がV溝14から接着剤充填溝33上に突出するように、かつ、その先端部とフェルール壁31とが離間するように配置され、フェルール壁31との間の隙間、および接着剤充填溝33を含む光ファイバ3の周囲に充填された接着剤を硬化することにより、レンズ付フェルール2に固定されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、コリメート型の光コネクタおよび光学部品に関するものである。
従来より、先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、レンズ付フェルールのレンズ(コリメートレンズ)を介して光ファイバ同士を光学的に接続するコリメート型の光コネクタが知られている。
このコリメート型の光コネクタでは、一方のコネクタ部において、一方の光ファイバから出射され拡がった光をレンズで平行光に変換して出射し、他方のコネクタ部において、入射された平行光を、レンズにより集光して他方の光ファイバに入射する。
コリメート型の光コネクタでは、レンズ間でビーム径が大きくなっているため、コネクタ部同士の相対的な位置ずれ(対向するレンズ付フェルール同士の相対的な位置ずれ)による光損失を比較的小さくすることが可能である。
このような光コネクタでは、光ファイバを載置するV溝が形成されレンズと一体に形成されたファイバ固定部を備えたレンズ付フェルールを用い、光ファイバをV溝に載置することで光ファイバのレンズに対する位置合わせを行うパッシブ実装が広く用いられている。
より具体的には、パッシブ実装を行う光コネクタでは、ファイバ固定部のV溝に光ファイバを載置すると共に、光ファイバの周囲に接着剤を充填し、押さえ板により光ファイバをV溝側に押さえつけ接着剤を硬化させることで、光ファイバがレンズ付フェルールに固定されている。
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、特許文献1〜3がある。
特開2008−151843号公報 特開2009−145427号公報 特開2003−43313号公報
しかしながら、上述のようなパッシブ実装を行う際には、光ファイバの先端部に応力集中が発生し易く、光ファイバの先端部にて接着剤の気泡や剥がれが生じやすい、という問題がある。接着剤に気泡や剥がれが生じると、接続損失が増加したり、信頼性が劣化してしまう。
本発明は上記事情に鑑み為されたものであり、接続損失が小さく信頼性が高い光コネクタおよび光学部品を提供することを目的とする。
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバを載置するV溝が形成され前記レンズと一体に形成されたファイバ固定部を備え、前記ファイバ固定部の前記V溝に前記光ファイバを載置すると共に、前記光ファイバの周囲に接着剤を充填し、押さえ板により前記光ファイバを前記V溝側に押さえつけ前記接着剤を硬化させることで、前記光ファイバを前記レンズ付フェルールに固定するように構成され、前記ファイバ固定部は、前記レンズが固定されるフェルール壁と、該フェルール壁の前記レンズと反対側に一体に形成されると共に、その表面に前記V溝が形成され前記光ファイバが載置される台座部と、該台座部の表面の前記フェルール壁側の端部に前記V溝と連通するように形成され、前記接着剤が充填される接着剤充填溝と、を備え、前記光ファイバは、その先端部が前記V溝から前記接着剤充填溝上に突出するように、かつ、その先端部と前記フェルール壁とが離間するように配置され、前記フェルール壁との間の隙間、および前記接着剤充填溝を含む前記光ファイバの周囲に充填された接着剤を硬化することにより、前記レンズ付フェルールに固定されている光コネクタである。
前記接着剤充填溝に、前記光ファイバの先端面のクラッドに当接し、前記光ファイバの先端位置を決定する先端位置決定用突起を形成してもよい。
対向配置される前記両レンズ付フェルールが前記光ファイバの周方向に相対的に180度回転して配置されていてもよい。
前記レンズ付フェルールは、射出成型により成型されたものであり、前記両光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールとして、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いてもよい。
また、本発明は、光ファイバの先端にレンズ付フェルールを装着した光学部品であって、前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバを載置するV溝が形成され前記レンズと一体に形成されたファイバ固定部を備え、前記ファイバ固定部の前記V溝に前記光ファイバを載置すると共に、前記光ファイバの周囲に接着剤を充填し、押さえ板により前記光ファイバを前記V溝側に押さえつけ前記接着剤を硬化させることで、前記光ファイバを前記レンズ付フェルールに固定するように構成され、前記ファイバ固定部は、前記レンズが固定されるフェルール壁と、該フェルール壁の前記レンズと反対側に一体に形成されると共に、その表面に前記V溝が形成され前記光ファイバが載置される台座部と、該台座部の表面の前記フェルール壁側の端部に前記V溝と連通するように形成され、前記接着剤が充填される接着剤充填溝と、を備え、前記光ファイバは、その先端部が前記V溝から前記接着剤充填溝上に突出するように、かつ、その先端部と前記フェルール壁とが離間するように配置され、前記フェルール壁との間の隙間、および前記接着剤充填溝を含む前記光ファイバの周囲に充填された接着剤を硬化することにより、前記レンズ付フェルールに固定されている光学部品である。
本発明によれば、接続損失が小さく信頼性が高い光コネクタおよび光学部品を提供できる。
本発明の一実施の形態に係る光コネクタを示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図とその要部拡大図である。 図1の光コネクタの接続状態を説明する図である。 図1の光コネクタにおけるレンズ付フェルールを示す図であり、(a)は斜視図、(b)はガラス板を省略した斜視図、(c)は(a)の3C−3C線断面図である。 図1の光コネクタに用いるレンズ付フェルールの一変形例を示す断面図である。 (a)は図1の光コネクタにおけるハウジングの斜視図、(b)はハウジングにレンズ付フェルールを挿入したときの断面図である。 図1の光コネクタにおけるハウジングの斜視図である。
以下、本発明の実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
図1は、本実施の形態に係る光コネクタを示す図であり、(a)は斜視図、(b)は断面図とその要部拡大図である。
図1(a),(b)に示すように、光コネクタ1は、先端にレンズ付フェルール2を装着した光ファイバ3を対向配置し、レンズ付フェルール2のレンズ4を介して光ファイバ3同士を光学的に接続するものである。
光コネクタ1は、2本の光ファイバ3の先端部にそれぞれ設けたコネクタ部5同士を嵌合させて、両光ファイバ3の光学的接続を行うものである。本実施の形態では、両コネクタ部5として全く同じものを用いているため、特に両コネクタ部5を区別して説明しないが、両コネクタ部5として形状の異なるものを用いることも当然に可能である。
コネクタ部5は、光ファイバ3の先端に装着されるレンズ付フェルール2と、レンズ付フェルール2の先端に装着される筒状のハウジング6と、を備えている。光ファイバ3の先端にレンズ付フェルール2を装着したものが、本実施の形態に係る光学部品100である。
レンズ付フェルール2は、樹脂からなり、射出成型により成型されたものである。レンズ4はコリメートレンズであり、射出成型時にインサートすることで樹脂部分と一体化されている。レンズ付フェルール2の詳細な形状については後述する。
レンズ付フェルール2は、その先端部がハウジング6の中空部7内に挿入され固定されている。ハウジング6は、機器等に固定される横断面視が略矩形状(角を丸めた矩形状)のフランジ部8と、フランジ部8の後方に一体に形成された円筒状のフェルール保持部9と、から構成されている。フランジ部8には、機器等に固定する際に固定用のネジを通すネジ穴8aが形成されている。ハウジング6は、例えば金属からなる。中空部7のレンズ付フェルール2の挿入側と反対側には、中空部7の開口を塞ぐようにガラス板21が接着剤等により固定されている。なお、ガラス板21は省略可能である。
光コネクタ1では、両ハウジング6の先端面同士(フランジ部8の先端面同士)を当接させ固定することにより、両光ファイバ3を対向配置した状態で固定するように構成されている。本実施の形態では、図示しない固定部材で両ハウジング6を固定するように構成したが、ハウジング6自体に両ハウジング6を固定するための機構を設けることも可能である。
本実施の形態に係る光コネクタ1では、両レンズ付フェルール2が光ファイバ3の周方向に相対的に180度回転して配置されている。つまり、光コネクタ1は、両コネクタ部5を固定する際に、対向する両レンズ付フェルール2が上下左右反転して向かい合うように構成されている。
上述のように、射出成型により成型されたレンズ付フェルール2では、金型の製作公差により、レンズ4の焦点位置と光ファイバ3の実装位置(つまり、レンズ4の中心位置と光ファイバ3の中心位置)に微少な公差が発生してしまう。
本実施の形態では、図2に示すように、両レンズ付フェルール2を光ファイバ3の周方向に相対的に180度回転して配置しているため、両コネクタ部5において、レンズ4の中心位置に対する光ファイバ3の中心位置の位置ずれの方向が逆方向(両光ファイバ3の中心位置がレンズ4の中心位置に対して点対称の位置)となる。その結果、レンズ4と光ファイバ3の中心位置がずれている場合であっても、光学的にずれがキャンセルされるため、対向するレンズ4の中心位置同士が精度良く位置合わせされていれば、光の接続損失を最も少なくすることが可能になる。なお、図2における下側の図は、ハウジング6の先端側から見たときのレンズ4と光ファイバ3、V溝14の位置関係を示している。
ここで、レンズ付フェルール2やハウジング6の具体的な形状について詳細に説明しておく。まず、レンズ付フェルール2について説明する。
図1および図3に示すように、レンズ付フェルール2は、光ファイバ3を載置するV溝14が形成されレンズ4と一体に形成されたファイバ固定部10と、ファイバ固定部10の後方に一体に形成され、光ファイバ3を通す挿通穴12が形成された筒状部11と、を備えている。
ファイバ固定部10は、レンズ4が固定される(レンズ4と一体に形成される)フェルール壁31と、フェルール壁31のレンズ4と反対側に一体に形成されると共に、その表面にV溝14が形成され光ファイバ3が載置される台座部32と、を備えている。台座部32は、レンズ4と略同じ径の円柱体(中実円筒体)の側面に断面矩形状の凹部(切欠き)13を形成した形状となっている。
ファイバ固定部10のV溝14に光ファイバ3を載置すると共に、光ファイバ3の周囲に接着剤(図示せず)を充填し、ガラス板などの押さえ板15により光ファイバ3をV溝14側に押さえつけた状態で接着剤を硬化させることで、光ファイバ3がレンズ付フェルール2に固定される。また、筒状部11の挿通穴12にも接着剤が充填され、硬化される。接着剤としては、例えば、紫外線硬化性樹脂を用いることができる。
なお、光コネクタ1において上述の金型の製作公差が問題となるのは、レンズ4とV溝14の相対的な位置ずれである。レンズ4とV溝14の相対的な位置がずれると、レンズ4と光ファイバ3の中心位置がずれることになる。
さて、本実施の形態に係る光コネクタ1では、図1(b)および図3(b)に示すように、台座部32の表面のフェルール壁31側の端部に、V溝14と連通するように、接着剤が充填される接着剤充填溝33を形成している。接着剤充填溝33は、台座部32の表面に凹状に形成された溝であり、上面視でV溝14を中心として両側方に延びるように形成されている。
光ファイバ3は、その先端部がV溝14から接着剤充填溝33上に突出するように、かつ、その先端部とフェルール壁31とが離間するように配置される。光ファイバ3は、その先端部とフェルール壁31との間の隙間、および接着剤充填溝33を含む光ファイバ3の周囲に充填された接着剤を硬化することにより、レンズ付フェルール2に固定される。
光ファイバ3を実装する際には、特に、フェルール壁31と台座部32の間の角部(図1(b)の拡大図における右下の角部)に気泡が発生し易い。本実施の形態では、接着剤充填溝33を形成しているため、接着剤を充填する際の流れがよくなり、気泡の発生を低減することが可能になる。また、接着剤充填溝33を形成することにより、気泡が発生し易い角部を光ファイバ3から離すことが可能となり、たとえ角部に気泡が発生した場合であっても、気泡による接続損失の増加を抑制することが可能になる。さらには、接着剤充填溝33に充填された接着剤により、光ファイバ3とレンズ付フェルール2(ファイバ固定部10)間の応力集中を緩和することも可能になり、応力集中による接着剤の剥がれを抑制できる。
また、本実施の形態では、光ファイバ3の先端部とフェルール壁31とを離間させ、その間の隙間に接着剤を充填しているため、接着剤充填時の接着剤の流れをよくし、なおかつその隙間に充填された接着剤により光ファイバ3の先端部を強固に固定し、応力集中による接着剤の剥がれを抑制できる。なお、本実施の形態では、光ファイバ3の先端部とフェルール壁31とを離間させているため、レンズ4としては、その焦点がフェルール壁31よりも後方となるように設計されたものを用いる必要がある。
光ファイバ3は、その先端位置がレンズ4の焦点位置と一致するように精度よく位置決めされる必要がある。そこで、図4に示すように、接着剤充填溝33に、光ファイバ3の先端面のクラッド3b(コア3aから離れた位置)に当接し、光ファイバ3の先端位置を決定する先端位置決定用突起34を形成することで、光ファイバ3の先端位置の位置決めを容易とし、生産性の向上を図ることも可能である。
図1,3に戻り、筒状部11は、円筒体(中空円筒体)の両側を平行に(ファイバ固定部10の台座部32の表面と平行に)切り欠いた形状に形成されている。切欠きにより形成された2つの対向した平行部16のうち、凹部13側(押さえ板15を設ける側、図1の上側)の平行部16には、後述するロック機構17の係止爪18を係止する係止突起19が形成されている。また、係止突起19の後方の平行部16には、係止爪18に干渉してレンズ付フェルール2のハウジング6への過挿入を防止する過挿入防止突起20が形成されている。
両レンズ付フェルール2としては、レンズ4と光ファイバ3の中心位置のずれが等しいものを用いる必要がある。そのため、両レンズ付フェルール2としては、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いる。
次に、ハウジング6について説明する。
図2に示すように、両ハウジング6の先端面(フランジ部8の先端面)には、位置合わせ用の突起22と該突起22を収容する溝23とがそれぞれ形成されている。本実施の形態では、この突起22と溝23を、両レンズ付フェルール2を光ファイバ3の周方向に相対的に180度回転したときのみ(両レンズ付フェルール2を上下左右反転させた状態でのみ)嵌合できるように形成した。
具体的には、本実施の形態では、ハウジング6として、先端面の一側(図2では上下方向における一側)に1つ以上(ここでは2つ)の突起22を形成し、他側(図2では上下方向における他側)に突起22に対応する1つ以上(ここでは2つ)の溝23を形成し、先端面を正面から見たときに突起22と溝23を結んだ直線が矩形状となるように構成したものを用いた。このように構成することで、2つのハウジング6として同じ形状のものを用いつつも、誤った方向で両ハウジング6を固定してしまうことがなくなり、部品点数の削減が可能になる。
なお、両レンズ付フェルール2を光ファイバ3の周方向に相対的に180度回転したときのみ嵌合できるようにする構造はこれに限定されるものではなく、例えば、突起22と溝23の断面形状を円形状ではなく非対称の形状としてもよいし、また、両ハウジング6が同じ形状とはならないが、突起22と溝23を非対称に形成することも可能である。また、突起22と溝23以外に、両ハウジング6の嵌合時の向きを規制する機構を別途設けることも勿論可能である。
図5および図6に示すように、ハウジング6の内壁(フランジ部8の内壁)には、中空部7に突出し、レンズ付フェルール2の先端部を挟持して周方向の位置決めをする先端位置決め用突起24が形成されている。先端位置決め用突起24を形成することにより、レンズ付フェルール2の先端部のがたつきがなくなり、レンズ4を精度よく位置決めすることが可能になる。
本実施の形態では、中空部7の周方向に沿って等間隔に3つの先端位置決め用突起24を形成したが、先端位置決め用突起24の数はこれに限定されるものではない。ただし、レンズ4の位置決め精度を向上させるため、先端位置決め用突起24は3つ以上形成されることが望ましい。
先端位置決め用突起24は、先端側に向けて徐々に突出長が長くなるように横長に形成されることが望ましい。これは、レンズ付フェルール2の挿入を容易とし、かつ、レンズ付フェルール2の先端部をしっかりと挟持してレンズ4を精度良く位置決めするためである。なお、先端位置決め用突起24の突出長に変化をつけず、レンズ付フェルール2のファイバ固定部10を基端側に向けて徐々に拡径するように形成することでも、同様の作用を得ることが可能である。
図1,5,6に示すように、ハウジング6は、レンズ付フェルール2に形成された係止突起19に係止してレンズ付フェルール2をハウジング6に固定する係止爪18を有するロック機構17を有している。係止爪18には貫通孔18aが形成されており、この貫通孔18aと、フェルール保持部9に形成された貫通孔9aとを貫くように図示しない回動軸を設けることで、当該回動軸まわりに回動可能に係止爪18が設けられている。
係止爪18はバネ25により付勢されており、バネ25のバネ力により中空部7に挿入されたレンズ付フェルール2(筒状部11)を押さえつけるよう構成されている。また、係止爪18による係止が意図せず解除されることがないよう係止爪18をロックするストッパ26が設けられている。ロック機構17はハウジング6の一側のみに設けられており、このロック機構17の有無により、レンズ付フェルール2の向きが分別できるようになっている。
ところで、レンズ付フェルール2の先端部を先端位置決め用突起24により固定しても、レンズ付フェルール2の後方が係止爪18により押しつけられてレンズ付フェルール2が傾いてしまうと、光軸のずれにより光の接続損失が大きくなってしまう。そこで、本実施の形態では、係止爪18と対向する位置のハウジング6の内壁に、係止爪18による押圧に対抗してレンズ付フェルール2の傾斜を抑制する傾斜抑制用突起27を形成している。
本実施の形態では、係止爪18と対向する位置に1つの傾斜抑制用突起27を形成したが、傾斜抑制用突起27を中空部7の周方向に沿って複数に分割することも可能である。この場合、係止爪18の直下に傾斜抑制用突起27を形成せずとも、その両脇に傾斜抑制用突起27を形成すればレンズ付フェルール2の傾斜は抑制可能である。
以上説明したように、本実施の形態に係る光コネクタ1および光学部品100では、ファイバ固定部10が、台座部32の表面のフェルール壁31側の端部にV溝14と連通するように形成され、接着剤が充填される接着剤充填溝33を備え、光ファイバ3は、その先端部がV溝14から接着剤充填溝33上に突出するように、かつ、その先端部とフェルール壁31とが離間するように配置され、フェルール壁31との間の隙間、および接着剤充填溝33を含む光ファイバ3の周囲に充填された接着剤を硬化することにより、レンズ付フェルール2に固定されている。
このように構成することで、接着剤を充填する際の接着剤の流れをよくして気泡の発生を抑制することができ、かつ、接着剤充填溝33に充填された接着剤で光ファイバ3とレンズ付フェルール2間の応力集中を緩和すると共に、光ファイバ3とフェルール壁31間に接着剤を充填して光ファイバ3を強固に固定することが可能となり、光ファイバ3の先端部に応力集中が発生することによる接着剤の剥がれを抑制することが可能になる。
したがって、本発明によれば、接着剤の気泡や剥がれを抑制した、接続損失が小さく信頼性が高い光コネクタ1および光学部品100を実現できる。
また、接着剤充填溝33に、光ファイバ3の先端面のクラッド3bに当接し、光ファイバ3の先端位置を決定する先端位置決定用突起34を形成することで、光ファイバ3の先端位置の位置決めを容易とし、生産性を向上することが可能になる。
また、本実施の形態に係る光コネクタ1では、両レンズ付フェルール2が光ファイバ3の周方向に相対的に180度回転して配置されている。
これにより、実装後の両光ファイバ3の中心位置がレンズ4の中心位置に対して点対称の位置となり、金型の製作公差等によりレンズ4と光ファイバ3の中心位置がずれている場合であっても、光学的にずれがキャンセルされるため、対向するレンズ4の中心位置同士が精度良く位置合わせされていれば、光の接続損失を最も少なくすることが可能になる。つまり、光コネクタ1によれば、レンズ4の焦点位置と光ファイバ3の実装位置(V溝14)の公差による光の接続損失を抑制することが可能になる。
本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加え得ることは勿論である。
1 光コネクタ
2 レンズ付フェルール
3 光ファイバ
4 レンズ
5 コネクタ部
6 ハウジング
10 ファイバ固定部
14 V溝
15 押さえ板
31 フェルール壁
32 台座部
33 接着剤充填溝
100 光学部品

Claims (5)

  1. 先端にレンズ付フェルールを装着した光ファイバを対向配置し、前記レンズ付フェルールのレンズを介して光ファイバ同士を光学的に接続する光コネクタにおいて、
    前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバを載置するV溝が形成され前記レンズと一体に形成されたファイバ固定部を備え、前記ファイバ固定部の前記V溝に前記光ファイバを載置すると共に、前記光ファイバの周囲に接着剤を充填し、押さえ板により前記光ファイバを前記V溝側に押さえつけ前記接着剤を硬化させることで、前記光ファイバを前記レンズ付フェルールに固定するように構成され、
    前記ファイバ固定部は、前記レンズが固定されるフェルール壁と、該フェルール壁の前記レンズと反対側に一体に形成されると共に、その表面に前記V溝が形成され前記光ファイバが載置される台座部と、該台座部の表面の前記フェルール壁側の端部に前記V溝と連通するように形成され、前記接着剤が充填される接着剤充填溝と、を備え、
    前記光ファイバは、その先端部が前記V溝から前記接着剤充填溝上に突出するように、かつ、その先端部と前記フェルール壁とが離間するように配置され、前記フェルール壁との間の隙間、および前記接着剤充填溝を含む前記光ファイバの周囲に充填された接着剤を硬化することにより、前記レンズ付フェルールに固定されている
    ことを特徴とする光コネクタ。
  2. 前記接着剤充填溝に、前記光ファイバの先端面のクラッドに当接し、前記光ファイバの先端位置を決定する先端位置決定用突起を形成した
    請求項1記載の光コネクタ。
  3. 対向配置される前記両レンズ付フェルールが前記光ファイバの周方向に相対的に180度回転して配置されている
    請求項1または2記載の光コネクタ。
  4. 前記レンズ付フェルールは、射出成型により成型されたものであり、
    前記両光ファイバの先端に装着されるレンズ付フェルールとして、同じ金型を用いて射出成型されたものを用いた
    請求項3記載の光コネクタ。
  5. 光ファイバの先端にレンズ付フェルールを装着した光学部品であって、
    前記レンズ付フェルールは、前記光ファイバを載置するV溝が形成され前記レンズと一体に形成されたファイバ固定部を備え、前記ファイバ固定部の前記V溝に前記光ファイバを載置すると共に、前記光ファイバの周囲に接着剤を充填し、押さえ板により前記光ファイバを前記V溝側に押さえつけ前記接着剤を硬化させることで、前記光ファイバを前記レンズ付フェルールに固定するように構成され、
    前記ファイバ固定部は、前記レンズが固定されるフェルール壁と、該フェルール壁の前記レンズと反対側に一体に形成されると共に、その表面に前記V溝が形成され前記光ファイバが載置される台座部と、該台座部の表面の前記フェルール壁側の端部に前記V溝と連通するように形成され、前記接着剤が充填される接着剤充填溝と、を備え、
    前記光ファイバは、その先端部が前記V溝から前記接着剤充填溝上に突出するように、かつ、その先端部と前記フェルール壁とが離間するように配置され、前記フェルール壁との間の隙間、および前記接着剤充填溝を含む前記光ファイバの周囲に充填された接着剤を硬化することにより、前記レンズ付フェルールに固定されている
    ことを特徴とする光学部品。
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CN109564239A (zh) * 2016-05-27 2019-04-02 牛津仪器纳米技术工具有限公司 低温冷却***
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