專利名稱：具有光路徑的金屬箍及使用所述金屬箍的光纖連接器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于光纖連接器的金屬箍。更具體來說，涉及具有光路徑的金屬箍，以及涉及使用所述金屬箍的光纖連接器及連接器組件。
背景技術(shù)：
光纖已日漸地用于各種應(yīng)用中，包括但不限于寬帶語音、視頻及數(shù)據(jù)傳輸。隨著消費裝置日益使用更大的頻寬，可預(yù)期地為滿足頻寬需求，所述裝置所用的連接器將會摒棄電性連接器，而趨向于使用光連接或使用電性連接與光連接的組合。一般來說，用于電信網(wǎng)絡(luò)的常規(guī)光纖連接器等等并不適用于消費電子裝置。例如，常規(guī)光纖連接器相較消費裝置及其界面來說相對大。另外，常規(guī)光纖連接器需要特別小心地部署且需部署至相對干凈的環(huán)境中，并且在連接之前，一般需要由工人進行清潔。此類光纖連接器是高精度連接器，被設(shè)計用于降低光學(xué)網(wǎng)絡(luò)中匹配連接器間的插入損耗。此外，盡管光纖連接器是可重新配置的(也就是適用于插/拔)，然而其并不預(yù)期用于與消費電子裝置相關(guān)聯(lián)的相對大量的插拔循環(huán)。除了以相對大量的插/拔循環(huán)進行運作外，消費電子裝置常常用于充滿灰塵、污垢、碎屑、液體等等無所不在的環(huán)境中。因此，用于商業(yè)電子裝置的光纖連接器必須被設(shè)計成使灰塵、污垢、碎屑等不易進入連接器的插頭與接收器部件間的光路徑中。進一步地，消費電子裝置在進行連接時通常具有尺寸及空間限制，且可能不易用于光纖連接器的直光路徑。此外，此類尺寸及空間限制可能會限制光纖連接器的具有擴張光束光路徑的能力。而當(dāng)將光自發(fā)散光源或光纖耦合至下游光偵測器時，或當(dāng)將光自上游光源耦合至光纖中時，則需要使用此種光路徑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面是一種用于光纖插頭連接器的插頭金屬箍，所述光纖插頭連接器用于匹配具有插孔金屬箍的光纖插孔連接器，所述插孔金屬箍具有插孔光路徑。所述插頭金屬箍包含插頭金屬箍本體，所述插頭金屬箍本體具有前端、后端以及中心軸線。至少一插頭光路徑形成于所述插頭金屬箍本體中。所述插頭光路徑自所述前端延伸至所述后端且包含區(qū)段，其中在所述插頭光路徑上行進的光于所述區(qū)段中發(fā)散或會聚。所述插頭金屬箍本體的前端具有匹配幾何形狀，所述匹配幾何形狀用以與所述插孔金屬箍于所述插頭光路徑與所述插孔光路徑間的界面處形成固體-固體接觸，所述固體-固體接觸足以自所述界面實質(zhì)上驅(qū)除液體。
本發(fā)明的另一方面是一種用于光纖插孔連接器的插孔金屬箍。所述插孔金屬箍包含插孔金屬箍本體，所述插孔金屬箍本體具有中心軸線、頂面和底面，以及相對的后端與前端。所述前端具有第一匹配幾何形狀。所述插孔金屬箍本體用以支撐所述前端與所述后端間的至少一插孔光路徑，所述至少一插孔光路徑具有實質(zhì)直角的彎曲部。所述插孔金屬箍的前端具有匹配幾何形狀，所述匹配幾何形狀用以與所述插頭金屬箍于所述插頭光路徑與所述插孔光路徑間的界面處形成固體-固體接觸，所述固體-固體接觸足以自所述界面實質(zhì)上驅(qū)除液體。本發(fā)明的另一方面是一種金屬箍組件，所述金屬箍組件包含彼此相匹配的所述插頭金屬箍與所述插孔金屬箍。本發(fā)明的另一方面是一種光纖插頭連接器，所述光纖插頭連接器包含上述插頭金屬箍、具有前端及后端的插頭外罩以及插頭金屬箍組件，所述插頭金屬箍組件設(shè)置于所述插頭外罩的前端處且操作性地支撐所述插頭金屬箍。本發(fā)明的另一方面是一種光纖插孔連接器，所述光纖插孔連接器包含上述插孔金屬箍、用于固持所述插孔金屬箍的插孔金屬箍固持器，以及具有前端及后端以及內(nèi)部的插孔套管，所述內(nèi)部容納所述插孔金屬箍固持器，所述插孔金屬箍固持器中固持有所述插孔金屬箍。本發(fā)明的另一方面是一種光纖連接器組件，所述光纖連接器組件包含上述光纖插孔連接器及光纖插頭連接器，其中所述光纖插孔連接器與所述光纖插頭連接器彼此相匹配。本發(fā)明的其它特征及優(yōu)點將闡述于下文的實施方式中，并且在此技術(shù)中的熟練技術(shù)人員閱讀本說明后將部分地顯而易見或通過實踐本文所述者(包括下文的實施方式、權(quán)利要求書以及附圖)而識別。應(yīng)理解，前述大致說明以及下文實施方式是提供本發(fā)明的實施例，所述實施例旨在提供便于理解權(quán)利要求書的性質(zhì)及特性的概述或架構(gòu)。本說明書中包括附圖，以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且所述附圖被并入本說明書中且構(gòu)成本說明書的一部分。所述附圖例示各種實施例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理及運作。


圖1是實例性光纖連接器插頭的非透視三維前端正視圖；圖2是圖1所示光纖連接器插頭的非透視三維局部分解俯視圖，但插頭金屬箍套管被移除以露出金屬箍固持器，所述金屬箍固持器原本位于套管內(nèi)部且支撐插頭金屬箍；圖3是圖2所示實例性插頭金屬箍的非透視三維前端正視圖；圖4是圖3所示插頭金屬箍的一部分的特寫俯視圖，并顯示其中之一開孔及其相對的前壁與后壁，其中光纖自所述后壁處的孔端及所述前壁上的透鏡延伸；圖5是所述插頭金屬箍的一部分的特寫俯視圖，所述圖例示其中插頭凹槽端壁包含基座的實例性配置，其中接收器插頭導(dǎo)銷(以虛線示出)與插頭金屬箍接觸；圖6是圖1所示實例性光纖連接器插頭連同實例性光纖連接器插孔的非透視三維側(cè)視圖，所述實例性光纖連接器插孔用以匹配所述插頭以形成光纖連接器組件；圖7是圖6所示光纖連接器插孔的前端非透視三維視圖8是類似于圖6的非透視三維側(cè)視圖，并例示所述光纖連接器插頭與所述光纖連接器插孔相匹配以形成所述光纖連接器組件；圖9是類似于圖6的非透視三維側(cè)視圖，但顯示所述光纖連接器插孔附接至主動裝置平臺；圖1OA及圖1OB是一實例性插孔金屬箍的非透視三維頂側(cè)及底側(cè)正視圖，所述實例性插孔金屬箍被顯示為與圖3所示插頭金屬箍相接合而形成金屬箍組件；圖1OC及圖1OD是實例性金屬箍組件的剖面圖，所述金屬箍組件包含二插頭金屬箍，所述二插頭金屬箍其中之一用作插孔金屬箍；圖11是圖1OA所示金屬箍組件的非透視三維頂側(cè)正視剖視圖，其中橫截面是沿線11-11截??；圖12是圖11所示金屬箍組件的一部分的特寫剖面圖，顯示于光路徑界面處接合的相組合的插頭光路徑與插孔光路徑，所述光路徑界面是由插頭凹槽端壁及插孔導(dǎo)銷端形成；圖13是實例性插頭的前端非透視三維視圖，所述實例性插頭具有多個插頭電性觸點；以及圖14是實例性插孔的前端立體圖，所述實例性插孔具有多個插孔電性觸點，所述插孔電性觸點與圖13所示插頭的所述插頭電性觸點于所述插頭與所述插孔匹配時形成電性連接。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于光纖連接器的金屬箍。更具體來說，涉及具有光路徑的金屬箍。本發(fā)明進一步地涉及光纖插頭連接器及光纖插孔連接器，以及連接器組件，連接器組件是通過使插頭連接器與插孔連接器匹配以使插頭光路徑與插孔光路徑具有固體-固體接觸界面而形成。所述固體-固體接觸界面可為赫茲(Hertzian)界面，且也可具有小氣隙，所述小氣隙經(jīng)常與接觸擴展表面相關(guān)聯(lián)。所述光纖連接器及連接器組件旨在適用于與商業(yè)電子裝置共同使用并提供光學(xué)連接，或者同時提供電性連接與光學(xué)連接(也就是混合連接)。在下文中，將于用于形成連接器組件的相應(yīng)插頭連接器及插孔連接器的描述中，對實例性插頭金屬箍及插孔金屬箍予以說明。以下論述是以例示方式說明二光纖及二光路徑的實例性實施例。然而，本發(fā)明普遍適用于一或多條光纖以及一或多個光路徑。在各實例中，插頭光路徑及/或插孔光路徑是擴張光束光路徑，其中光的軌跡包含至少一光線未被準(zhǔn)直(也就是光線會聚及/或發(fā)散)的部分，且在某些情形中可包含光線實質(zhì)準(zhǔn)直的部分。光纖連接器插頭圖1是實例性光纖連接器插頭(在下文中稱為“插頭”)10的非透視三維前端正視圖。插頭10包含插頭外罩14,插頭外罩14具有如端18及后端20,以及中心插頭軸線Al。插頭外罩14是用以于后端20處容納光纜30。光纜30包含護套32，護套32界定內(nèi)部34，內(nèi)部34容納一或多個光纖36,其中以例不方式顯不二光纖。所述二光纖36可例如分別為傳送光纖及接收光纖。在一實例中，當(dāng)將光纜30連接至插頭外罩14之后端20時，使用保護罩35 (參見圖6)以防止所述光纜于外罩后端處或外罩后端附近發(fā)生明顯彎曲。實例性光纖 36 是多模漸進折射率光纖(mult1-mode gradient-1ndex optical fiber)。插頭10于插頭外罩前端18處包含插頭金屬箍組件38。光纖36自光纜30延伸至插頭金屬箍組件38,如下所述。插頭金屬箍組件38包含插頭金屬箍套管40,插頭金屬箍套管40具有開放前端42。插頭金屬箍套管40界定套管內(nèi)部46。在一實例中，插頭金屬箍套管40是呈一大致矩形柱體(rectangular cylinder)的形狀,使得開放端42具有與普通類型的電性連接器(例如USB連接器)相關(guān)聯(lián)的大致矩形形狀。圖2是圖1所不插頭10的非透視三維局部分解俯視圖,但插頭金屬箍套管40被移除以露出金屬箍固持器50,金屬箍固持器50原本位于套管內(nèi)部46中，且金屬箍固持器50可延伸至插頭外罩14中。金屬箍固持器50包含前端52及后端54，其中所述后端鄰近插頭外罩前端18。金屬箍固持器50也包含狹槽60,狹槽60具有鄰近前端52的寬區(qū)段62以及鄰近后端54的窄區(qū)段64。制動器66沿軸線Al位于前端52處。制動器66的作用將在下文中予以論述。寬狹槽區(qū)段62與窄狹槽區(qū)段64間的過渡，于軸線Al的任一側(cè)上界定金屬箍固持器內(nèi)壁區(qū)段68，且金屬箍固持器內(nèi)壁區(qū)段68大致垂直于軸線Al。大致矩形且平坦的插頭金屬箍70可滑動地布置于狹槽60的寬區(qū)段62中。插頭金屬箍70具有中心插頭金屬箍軸線A2，其中當(dāng)所述插頭金屬箍布置于狹槽60中時，中心插頭金屬箍軸線A2與軸線Al同軸。圖3是圖2所示實例性插頭金屬箍70的非透視三維前端正視圖。參照圖2及圖3，插頭金屬箍70包含頂面71、前端72、底面73以及后端74，其中頂面71、前端72、底面73以及后端74界定大致平坦且矩形的插頭金屬箍本體75。后端74包含位于軸線A2的兩側(cè)上的止動銷78，且止動銷78平行于軸線A2延伸。插頭金屬箍70也包含凹口 76，凹口 76位于前端72處且居中于軸線A2上。凹口 76是用以接合制動器66，以防止當(dāng)所述插頭金屬箍設(shè)置于金屬箍固持器50中時,插頭金屬箍前端72延伸超出金屬箍固持器前端52。在一實例中，插頭金屬箍70是通過模制或機械加工而形成的整體式結(jié)構(gòu)。在另一實例中，插頭金屬箍70是由多個部分形成。并且在一實例中，插頭金屬箍70的材料是例如透明樹脂，其可透射具有光通訊波長(例如850納米、1310納米及1550納米)的光120。在一實例中，光120的波長是在850納米至1550納米的范圍內(nèi)。一實例性透明樹脂是由通用電氣公司(the General Electric Company)以商標(biāo)名LLTEM 1010出售的無填充料的聚醚酰亞胺(Polyetherimide ;PEI)。參照圖2，第一及第二彈性構(gòu)件82設(shè)置于相應(yīng)的金屬箍固持器內(nèi)壁區(qū)段68與插頭金屬箍后端74之間，并接合相應(yīng)的止動銷78。當(dāng)插頭金屬箍70沿其中心軸線A2承受推力時，彈性構(gòu)件82壓靠內(nèi)壁68，進而使所述插頭金屬箍于狹槽60內(nèi)朝內(nèi)壁向后滑動。當(dāng)移除所述推力時，彈性構(gòu)件擴張并迫使插頭金屬箍70返回至其位于狹槽前端62處的原始位置。在一實例中，彈性構(gòu)件82包含彈簧。例如當(dāng)插頭10被插入至插孔中并匹配所述插孔時，可產(chǎn)生推力，如下所述。再次參照圖3，插頭金屬箍70更包含開孔90，開孔90是位于中心金屬箍軸線A2的兩側(cè)上，且于前端72與后端74間的大約中間處形成于插頭金屬箍本體75中。開孔90由頂面71至底面73延伸貫穿插頭金屬箍本體75。形成于金屬箍本體75中的開孔90的實際數(shù)目對應(yīng)于插頭金屬箍70所支撐的光纖的數(shù)目。每一開孔90皆于插頭金屬箍本體75中界定開放區(qū)段。在一實例中，每一開孔90皆填充有空氣或透明材料，所述透明材料具有不同于插頭金屬箍本體75的折射率。因此，開孔90是指插頭金屬箍70中的填充有空氣的中空部分，或者是指填充有折射率不同于插頭金屬箍本體75的材料的填充部。圖4是插頭金屬箍70 —部分的特寫俯視圖，所述圖描繪開孔90其中之一。各個孔94自后端74延伸至開孔90，其中孔端96于相應(yīng)的開孔處開放。每一孔94皆具有適當(dāng)尺寸以容置光纖36。在圖11所示且于下文中予以更詳細(xì)論述的一實例中，孔94是用以容置光纖36的被覆區(qū)段36C以及相鄰裸露光纖區(qū)段36B,相鄰裸露光纖區(qū)段36B包含端部36E。插頭金屬箍70被描繪為用以支撐二光纖36。此多纖配置適用于建立以傳送及接收不同光纖載送的光信號的連接。一般來說，插頭金屬箍70可通過包括適當(dāng)數(shù)目的孔94、開孔90等而被配置成支撐一或多個光纖36。在一實例中，開孔90分別是由相對的前壁102與后壁104部分地界定。在圖3所示插頭金屬箍70的實例中，后壁104的一部分由于各種原因而成某一角度，所述原因?qū)⒂谙挛闹杏枰愿敿?xì)論述。圖4顯示位于孔94中的光纖36，其中光纖端部36E自孔端96延伸并部分地進入至開孔90中。具有焦距Fl的透鏡110形成于前壁102上。光纖端部36E與透鏡110相隔軸向距離Dl，軸向距離Dl適于使光120于所述透鏡與光纖36之間傳遞。在一實例中，透鏡110是用以實質(zhì)上準(zhǔn)直來自光纖端部36E的光，或聚焦經(jīng)實質(zhì)準(zhǔn)直的光至光纖端部(取決于光120的行進方向)。在一實例中，距離Dl實質(zhì)上等于透鏡110的焦距F1。因此，開孔90貫穿插頭金屬箍本體75界定一插頭光路徑的一區(qū)段，光120于所述區(qū)段中發(fā)散或會聚。繼續(xù)參照圖3及圖4，插頭金屬箍70更包含各凹槽150，凹槽150于軸線A2的兩側(cè)形成于前端72中。凹槽150與相應(yīng)的透鏡110對準(zhǔn)，并通過相應(yīng)的金屬箍本體部103與透鏡110分隔開，金屬箍本體部103界定前壁102。金屬箍本體部103及凹槽150界定與壁102相對的各壁152。壁152因此用作凹槽150的凹槽端壁。凹槽150也包含分別位于頂面71及底面73處的頂部狹槽151及底部狹槽153。在圖4所示的實例中，金屬箍本體部103包含向下朝壁152傾斜的各傾斜表面105。在實例中，凹槽150具有不同的橫截面形狀，例如圖3所示的矩形及圓形。凹槽150的不同形狀用以界定插頭金屬箍70與其對應(yīng)的插孔金屬箍間的匹配取向，此將于下文中予以介紹及論述。圖5是插頭金屬箍70的一部分的特寫視圖，其例示包含基座154的開孔端壁152的實例性配置。此基座配置是用以促進與對應(yīng)插孔金屬箍接觸銷的物理接觸，此將于下文中介紹及論述?；?54可為扁平的或圓形的。在圖5中，金屬箍本體部103不包含傾斜表面105。光纖連接器插孔及金屬箍組件圖6是插頭10連同實例性光纖連接器插孔(在下文中稱為“插孔” 300)的非透視三維側(cè)視圖，插孔300用以匹配所述插頭以形成光纖連接器組件500。圖7是插孔300的特寫前端非透視三維視圖。插孔300包含插孔金屬箍套管340，插孔金屬箍套管340具有開放前端342。插孔金屬箍套管340界定套管內(nèi)部346。在一實例中，插孔金屬箍套管340是呈大致矩形柱體的形狀，使得開放端342具有與普通類型的電性連接器(例如上述USB連接器)相關(guān)聯(lián)的大致矩形形狀。圖8類似于圖6，例示插頭10匹配至插孔300以形成連接器組件500。插頭10通過使插頭金屬箍套管40滑動至插孔金屬箍套管340中而與插孔300匹配。插孔金屬箍套管340因此用作插孔外罩。如圖9的非透視三維側(cè)視圖所示，插孔金屬箍套管340包含耳片347，耳片347用于將套管340附接至主動裝置平臺360，例如電路板(例如主板)。插孔金屬箍套管340視需要也包含位于頂面341上的閂鎖臂349，以用于當(dāng)插孔300與插頭10匹配而形成連接器組件500時將插孔300穩(wěn)固至插頭10。閂鎖臂349被顯示為具有懸臂式配置，但也可具有其它適宜的配置。如圖7所不,插孔300更包含插孔金屬箍固持器350,插孔金屬箍固持器350位于插孔套管內(nèi)部346中并固持插孔金屬箍370。插孔金屬箍固持器350包含前端352,前端352實質(zhì)上與插孔金屬箍套管前端342重迭且形成用于插孔套管內(nèi)部346的配置，所述配置與插頭套管內(nèi)部346的配置互補，使得所述插頭與所述插孔可相匹配地接合。圖1OA及圖1OB是實例性插孔金屬箍370的非透視三維頂側(cè)及底側(cè)正視圖，實例性插孔金屬箍370被描繪為與插頭金屬箍70相接合而形成金屬箍組件390。為方便參考，圖中顯示直角(Cartesian)坐標(biāo)。插孔金屬箍370具有中心插孔金屬箍軸線A3,其中當(dāng)所述插孔金屬箍與所述插頭金屬箍如圖所示相匹配地接合時，中心插孔金屬箍軸線A3與插頭金屬箍軸線A2同軸。插孔金屬箍370包含插孔金屬箍本體375,插孔金屬箍本體375具有頂面371、前端372、底面373以及后端374。插孔金屬箍370也包含位于插孔金屬箍軸線A3的其中一側(cè)的臂376，臂376界定插孔金屬箍370的側(cè)面377，并給予所述插孔金屬箍方形的 U 形狀(squared-off U-shape)。在一實例中，插孔金屬箍370是通過模制或機械加工而形成的整體式結(jié)構(gòu)。在另一實例中，插孔金屬箍370是由多個部分形成。并且在一實例中，插孔金屬箍370的材料是例如上述透明樹脂(聚醚酰亞胺)，其透射具有通訊波長(例如1310納米及1550納米)的光120。插孔金屬箍前端372包含位于軸線A3的兩側(cè)上的導(dǎo)銷378，導(dǎo)銷378平行于軸線A3延伸。導(dǎo)銷378具有各端部378E。在一實例中，導(dǎo)銷端378E是扁平的，然而在另一實例中導(dǎo)銷端378E是略微彎曲的。導(dǎo)銷378是用以分別接合插頭金屬箍70的凹槽150，使得導(dǎo)銷端378E接觸或靠近插頭凹槽端壁152。插頭金屬箍前端72與插孔金屬箍前端372因此被配置成具有互補的幾何形狀，使得其可相匹配地接合。插孔金屬箍后端374相對于頂面371成某一角度并包含位于軸線A3的兩側(cè)上的反射鏡410，其中所述反射鏡沿X方向?qū)?zhǔn)導(dǎo)銷378。反射鏡410可為平坦的且因此不具有光學(xué)倍率(optical power)，或者可為彎曲的且具有光學(xué)倍率。在一實例中，反射鏡410的反射率至少部分地源自插孔金屬箍本體375內(nèi)的內(nèi)反射。在另一實例性實施例中，反射層412設(shè)置于插孔金屬箍本體375的位于后端374上的部分，所述部分界定反射鏡410以增強反射(參見圖12，將于下文中介紹及論述)。反射層412因此位于插孔金屬箍本體375外部但緊鄰插孔金屬箍本體375。在一實例中，反射鏡410采用內(nèi)反射及自所述反射層的反射。參照圖10B，插孔金屬箍370也包含形成于底面373中的凹槽418，透鏡420位于凹槽418中。透鏡420沿Y方向?qū)?zhǔn)相應(yīng)的反射鏡410。若反射鏡410具有光學(xué)倍率，則可無需設(shè)置透鏡420。凹槽418是用于從由大致平坦的底面373界定的平面向后推移透鏡420。在一實例中，選擇向后推移是了提供透鏡420與對應(yīng)主動裝置362間的選擇距離。圖1OC及圖1OD是實例性金屬箍組件390的剖面圖，金屬箍組件390包含二插頭金屬箍70，所述二插頭金屬箍70其中之一用作插孔金屬箍并因此被標(biāo)記為370。所述二插頭金屬箍的前端72被配置成操作性地匹配以于所述插頭金屬箍前端之間形成具有固體-固體接觸的光路徑界面4501。在一實例中，所述二插頭金屬箍70具有互補的前端配置，所述互補的前端配置容許所述二前端72相匹配地接合。在一實例中，光120在越過光路徑界面4501時實質(zhì)上被準(zhǔn)直。在一實例中，一個插頭金屬箍70可能會與用于光纜的插頭連接器相關(guān)聯(lián)，而另一插頭金屬箍可能會與計算機或其它電子裝置的插孔連接器相關(guān)聯(lián)。圖11是圖1OA所示金屬箍組件390的非透視三維頂側(cè)正視剖視圖，其中橫截面是沿線11-11截取。圖12是圖11所示金屬箍組件的一部分的特寫剖面圖。圖11及圖12也顯示主動裝置平臺360的一部分，主動裝置平臺360包含呈一光發(fā)射器形式的主動裝置362,所述光發(fā)射器發(fā)出光120。一實例性光發(fā)射器裝置是垂直腔表面發(fā)光激光(vertical-cavity surface-emitting laser ;VCSEL)。在光 120 源自于光纖連接器組件500 (圖8)的光纖端部的情形中，主動裝置362也可為偵測器，例如光電二極管。在本實施例中，以舉例方式顯示主動裝置362的光發(fā)射器配置。在一實例中，主動裝置平臺360支撐一或多個主動裝置362，且在另一實例中支持至少一光發(fā)射器以及一個光偵測器(也就是光電二極管)。圖11及圖12顯示當(dāng)插頭10與插孔300匹配而形成金屬箍組件390時主動裝置362與光纖36間的光路徑450。光路徑450包含二主要區(qū)段，也就是位于插頭側(cè)上的插頭光路徑450P以及位于插孔側(cè)上的插孔光路徑450R。插頭光路徑450P及插孔光路徑450R是介接于光路徑界面4501處，其中插孔金屬箍370的導(dǎo)銷端378E于光路徑界面4501處接觸插頭金屬箍70的插頭凹槽端壁152。在一實例中，插頭光路徑450P包含由光纖36界定的第一部分、由孔90界定的第二部分、以及由金屬箍本體部103界定的第三部分。因此，來自主動裝置362的光120最初沿Y方向于插孔光路徑450R上行進。光120是以發(fā)散形式發(fā)出并在朝透鏡420行進時擴張。光擴張量是光120的發(fā)散度以及主動裝置362與所述透鏡間的距離的函數(shù)。然后，光120實質(zhì)上被透鏡420準(zhǔn)直以形成經(jīng)擴張且實質(zhì)準(zhǔn)直的光束120B。如此一來，主動裝置362便光耦合至插孔光路徑450R。經(jīng)擴張且實質(zhì)準(zhǔn)直的光束120B行進至反射鏡410，在反射鏡410處以90度被反射并接著沿平行于軸線A2及A3的方向(也就是沿X方向)行進。插孔光路徑450R因此包含由反射鏡410界定的實質(zhì)直角的彎曲部，所述彎曲部容許對主動裝置362進行直角光連接。在本發(fā)明的討論中假定:反射鏡410不具有光學(xué)倍率，并且使發(fā)散光120實質(zhì)上準(zhǔn)直以形成實質(zhì)準(zhǔn)直的光束120B所需的全部光學(xué)倍率皆存在于透鏡420中。實質(zhì)準(zhǔn)直的光束120B自反射鏡410經(jīng)由插孔金屬箍370的一部分(包括經(jīng)由導(dǎo)銷378)行進至導(dǎo)銷端378E。插孔光路徑450R于光路徑界面4501處介接插頭光路徑450P，光路徑界面4501在一實例中是由導(dǎo)銷端378E與插頭凹槽端壁152限定。如此，光束120B作為經(jīng)擴張且實質(zhì)準(zhǔn)直的光束自插孔300經(jīng)由固體-固體光路徑界面4501直接進入插頭
10。需強調(diào)，插孔光路徑450R不需部分地由導(dǎo)銷378限定，并且可形成于插孔金屬箍前端372的對應(yīng)于插頭金屬箍70中插頭光路徑450P的另一部分中。應(yīng)注意，對于涉及多個光纖36的實施例，存在多個光路徑450。插頭10及插孔50的實例性配置是使用二光纖36以及二光路徑450加以說明。如上所述，光路徑界面4501是通過如下方式形成:當(dāng)插頭10與插孔300接合時，插孔金屬箍370的導(dǎo)銷端378E接觸或靠近插頭金屬箍70的插頭凹槽端壁152，藉此提供光纖端部36E與導(dǎo)銷端378E間的固體-固體接觸。這樣意味著在光路徑界面4501處插頭金屬箍70與插孔金屬箍370之間實質(zhì)上不存在氣隙。換句話說，光路徑450于光路徑界面4501處不是開放的(也就是是封閉的)。此封閉的光路徑界面4501是有利的，因為具有開放的光路徑界面4501可使灰塵、污垢、碎屑、液體、等等進入光路徑450中。此類污染可實質(zhì)上降低由相匹配的插頭10與插孔300形成的連接器組件500的光學(xué)效能。即使在連接插頭10與插孔300之前，灰塵、污垢、碎屑、液體等也可自行進入光路徑界面4501中，當(dāng)進行固體-固體連接時也能大致減輕對效能的不利影響。這是因為進入光路徑界面4501中的任何污垢或碎屑于插頭凹槽端壁152與導(dǎo)銷端378E之間被擠壓并實質(zhì)上變?yōu)楣饴窂?50的極薄的固體部分。所述壓縮的材料實質(zhì)上并不貢獻菲涅耳損耗(Fresnel loss)，因其是被擠壓于二固體表面之間，也就是實質(zhì)上不存在空氣界面以導(dǎo)致此種明顯的菲涅耳反射所需的實質(zhì)折射率過渡發(fā)生。同樣，當(dāng)進行固體-固體接觸時，進入光路徑界面4501中的任何液體被實質(zhì)上驅(qū)除。如此一來，光路徑界面4501處的固體-固體接觸也提供一液體排除功能。插頭金屬箍70內(nèi)的開孔90代表插頭金屬箍本體75中插頭光路徑450P開放的區(qū)段。開孔90使實質(zhì)準(zhǔn)直的光120被透鏡110聚焦至光纖端部36E上，使得光纖可適當(dāng)?shù)亟邮展?20并沿其長度載送光120。同樣，對于沿其它方向行進的光120，開孔90使來自光纖端部36E的發(fā)散光擴張并接著被透鏡110實質(zhì)上準(zhǔn)直。如此一來，根據(jù)光的行進方向而定，光120在插頭光路徑450P的所述由開孔90界定的開放區(qū)段中發(fā)散或會聚。當(dāng)連接插頭10與插孔300時，光路徑450的由開孔90界定的開放部分不需直接暴露于外部環(huán)境中。在一實例中，開孔90被插頭套管40覆蓋，插頭套管40用以保護插頭光路徑450P免受進入所述開孔中的污垢及碎屑影響。另外，開孔90可在激光處理光纖36(在下文中予以論述)之后被密封，并可視需要包含流體。光纖的激光處理插頭金屬箍70中的開孔90有助于對光纖36進行激光處理以形成光纖端部36E。此外，將開孔后壁104的一部分配置為一角度，以更有助于對光纖36進行激光處理，因為激光束LB (圖4)可相對于插頭金屬箍頂面71以非90度的角度引入。因此，開孔90 (尤其是傾斜壁104)通過提供能降低激光束LB對插頭金屬箍70留下痕跡及/或造成損壞的機率的突起，進而有助于插頭10的制造。傾斜壁104能降低在光纖切割及/或拋光制程期間激光束LB與碎屑交互作用的機率。傾斜壁104可具有任一適宜的角度及/或幾何形狀，例如相對于垂直壁(即如圖4所示的一直上直下的壁)介于30度與45度之間，但也可具有其它適宜的角度/幾何形狀。此外，傾斜壁104可起始于距孔端96任一適宜距離處，只要能保持插頭金屬箍70的尺寸及結(jié)構(gòu)完整性即可。在其它變型中，傾斜壁104也可視需要自包含孔端96的垂直壁部分向后凹陷。舉例來說，可鄰近傾斜壁104形成凸肩，進而容許所述傾斜壁凹陷。例如，所形成的凸肩可具有距所述壁的垂直部分為大約2微米或更大的深度。因此在一實例中，形成插頭10包含處理一或多條光纖36，此包括在一或多個處理步驟中通過激光束LB切割及/或拋光所述一或多條光纖。例如，可使用單獨的步驟來通過激光束LB切割及拋光光纖36，但切割與拋光也可于一個步驟中進行?？墒褂萌我贿m宜類型的激光及/或運作模式來形成激光束LB。舉例來說，產(chǎn)生激光束LB的激光(圖未示出)可為以一脈沖模式、一連續(xù)波(continuous-wave ；Cff)模式或其它適宜模式運作的一 C02激光。激光束LB與被處理的光纖36間的角度也可于光纖端部36E處被調(diào)整為所欲的角度，例如12度、8度或為平坦的。插頭-插孔連接器配置插頭10與插孔300具有互補的配置，進而容許所述插頭與所述插孔相匹配地接合并同時容許使用者在所述插頭與所述插孔之間達成快速的光學(xué)接觸或混合的電性接觸與光學(xué)接觸。更具體來說，在一實例中，插頭金屬箍70與插孔金屬箍370被成型為使得插頭10與插孔300各自具有相應(yīng)的USB連接器配置，如圖6及圖8所示。用于商業(yè)電子裝置中的其它普通連接器配置也涵蓋于本文中，且可通過適當(dāng)配置插頭金屬箍70與插孔金屬箍370以及其相應(yīng)的金屬箍固持器50及350而形成。具體來說，在一實例中，插頭10被配置成使得其與僅具有電性連接的USB插孔300反向兼容(backward compatible),且可與具有光學(xué)連接或兼具光學(xué)連接與電性連接的適宜USB插孔一起使用。盡管上文已對插頭金屬箍70及插孔金屬箍370關(guān)于其支撐相應(yīng)插頭光路徑450P及插孔光路徑450R的能力進行了說明，然而插頭金屬箍70及插孔金屬箍370也可被配置成支持電性連接以及對應(yīng)的電性路徑，進而提供混合的電性-光學(xué)連接。圖13是實例性插頭10的前端非透視三維視圖，插頭10包含由插頭金屬箍固持器50支撐的插頭電性觸點520P。圖14是一實例性插孔300的前端立體圖，插孔300包含由插孔金屬箍固持器350支撐的對應(yīng)插孔電性觸點520R。當(dāng)插頭10與插孔300配合時，插頭電性觸點520P與插孔電性觸點520R于所述插頭與所述插孔之間形成電性連接。實例性電性觸點可與插頭金屬箍70及插孔金屬箍370 —起模制而成，使得所述電性觸點與其對應(yīng)的金屬箍的摩擦接觸表面(即包含所述電性觸點的金屬箍的水平面)相對齊平，或具有其它適宜的連結(jié)手段。盡管在本文中參照較佳實施例及其具體實例來舉例說明及闡述本發(fā)明，然而此項技術(shù)中的一般技術(shù)人員應(yīng)輕易理解，其它實施例及實例也可執(zhí)行類似功能及/或達成類似結(jié)果。所有此類等效實施例及實例皆處于本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，并且旨在由隨附權(quán)利要求書涵蓋。此技術(shù)中的熟練技術(shù)人員也將清楚地理解，在不背離本發(fā)明的精神與范圍的條件下，可對本發(fā)明作出各種潤飾及更動。因此，本發(fā)明旨在涵蓋處于隨附權(quán)利要求書及其等效內(nèi)容的范圍內(nèi)的潤飾及更動。
權(quán)利要求
1.一種用于光纖插頭連接器的插頭金屬箍，所述光纖插頭連接器用于匹配具有插孔金屬箍的光纖插孔連接器，所述插孔金屬箍具有插孔光路徑，所述插頭金屬箍包含: 插頭金屬箍本體，所述插頭金屬箍本體具有前端和后端以及中心軸線； 至少一插頭光路徑，所述插頭光路徑形成于所述插頭金屬箍本體中，所述插頭光路徑自所述前端延伸至所述后端且包含區(qū)段，其中在所述插頭光路徑上行進的光于所述區(qū)段中發(fā)散或會聚；以及 所述前端，具有匹配幾何形狀，所述匹配幾何形狀用以與所述插孔金屬箍于所述插頭光路徑與所述插孔光路徑間的界面處形成固體-固體接觸，所述固體-固體接觸足以自所述界面實質(zhì)上驅(qū)除液體。
2.如權(quán)利要求1所述的插頭金屬箍，其中所述光路徑區(qū)段包含位于所述插頭金屬箍本體中的開孔，所述插頭金屬箍本體具有前壁，其中透鏡形成于所述前壁上且位于所述插頭光路徑中。
3.如權(quán)利要求2所述的插頭金屬箍，其中所述透鏡具有焦距，且所述插頭金屬箍更包含支撐于孔中的光纖，所述光纖具有裸露端，所述裸露端延伸至所述開孔內(nèi)，使得所述裸露端鄰近所述透鏡且與所述透鏡相隔所述透鏡的焦距。
4.如權(quán)利要求2所述的插頭金屬箍，其中所述開孔具有與所述前壁相對的后壁，所述后壁包含斜角表面。
5.一種金屬箍組件，包含: 如權(quán)利要求1至4所述的插頭金屬箍；以及 所述插孔金屬箍，相匹配地接合至所述插頭金屬箍。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬箍組件，其中所述至少一插孔光路徑包含實質(zhì)直角的彎曲部。
7.如權(quán)利要求5所述的金屬箍組件，其中所述插孔金屬箍包含底面，透鏡置于所述底面上，且位于各個所述至少一插孔光路徑中。
8.如請求項I所述之光纖插頭連接器，更包含一光纜，該光纜載有至少一光纖，該至少一光纖自該光纜延伸出，且操作性地由該插頭金屬箍支撐。
9.一種光纖連接器組件，包含: 如權(quán)利要求1至4所述的光纖插頭連接器；以及 光纖插孔連接器，所述光纖插孔連接器具有插孔金屬箍，當(dāng)所述光纖插頭連接器匹配至所述光纖插孔連接器時，所述插孔金屬箍相匹配地接合所述插頭金屬箍。
10.如權(quán)利要求9所述的光纖連接器組件，更包含: 主動裝置平臺，所述主動裝置平臺操作性地支撐至少一主動裝置，且相對于所述光纖插孔而排列，使得所述至少一主動裝置以光學(xué)方式耦合至所述至少一插孔光路徑。
11.一種用于光纖插孔連接器的插孔金屬箍，所述光纖插孔連接器用于匹配光纖插頭連接器，所述光纖插頭連接器具有插頭金屬箍，所述插頭金屬箍具有插頭光路徑，所述插孔金屬箍包含: 插孔金屬箍本體，所述插孔金屬箍本體具有中心軸線、頂面及底面，以及相對的后端與前端，其中所述前端具有第一匹配幾何形狀，所述插孔金屬箍本體用以支撐所述前端與所述后端間的至少一插孔光路徑，所述至少一插孔光路徑具有實質(zhì)直角的彎曲部；以及所述前端具有匹配幾何形狀，所述匹配幾何形狀用以與所述插頭金屬箍于所述插孔光路徑與所述插頭光路徑間的一界面處形成固體-固體接觸，所述固體-固體接觸足以自所述界面實質(zhì)上驅(qū)除液體。
12.如權(quán)利要求11所述的插孔金屬箍，更包含: 反射鏡，所述反射鏡設(shè)置于各個所述至少一插孔光路徑中的所述插孔金屬箍本體后端，以界定所述實質(zhì) 直角的彎曲部。
13.如權(quán)利要求12所述的插孔金屬箍，更包含: 透鏡，形成于所述底面上并個別地對準(zhǔn)所述反射鏡，以實質(zhì)上準(zhǔn)直或聚焦在所述至少一插孔光路徑上行進的光。
14.一種金屬箍組件，包含: 如權(quán)利要求11至13所述的插孔金屬箍；以及 所述插頭金屬箍，相匹配地接合至所述插孔金屬箍。
15.如權(quán)利要求14所述的金屬箍組件，其中所述至少一插頭光路徑中包含開放區(qū)段，光于所述開放區(qū)段中發(fā)散或會聚。
全文摘要
本發(fā)明公開一種插頭金屬箍及插孔金屬箍，以及一種使用所述插頭金屬箍及所述插孔金屬箍的光纖插頭連接器及光纖插孔連接器。本發(fā)明也公開通過使插頭連接器與插孔連接器接合而形成的連接器組件。所述光纖連接器及連接器組件適用于商業(yè)電子裝置，且提供光學(xué)連接，或者同時提供電性連接與光學(xué)連接。所述插頭金屬箍包含開放區(qū)段，光于所述開放區(qū)段上會聚或發(fā)散。所述插孔金屬箍包含插孔光路徑，所述插孔光路徑具有實質(zhì)直角的彎曲部，所述彎曲部是由反射鏡形成。所述插頭金屬箍具有插頭光路徑，所述插頭光路徑與所述插孔光路徑介接于固體-固體界面處，所述固體-固體界面用于自所述界面實質(zhì)上驅(qū)除任何液體。
文檔編號G02B6/42GK103201662SQ201180054012
公開日2013年7月10日 申請日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者杰弗里·A·德梅里特, 達維德·D·福爾圖森特, 邁卡·C·艾森豪爾, 丹尼斯·M·克內(nèi)克特, 詹姆斯·P·盧瑟 申請人:康寧光纜系統(tǒng)有限責(zé)任公司