具有用于光束扩展的双反射表面的光纤连接器套圈组件和包括其的扩展光束连接器制造技术

一种扩展光束套圈，包括具有第一反射表面的第一套圈半部和具有第二反射表面的第二套圈半部，它们一起保持光纤。这对反射表面输出平行于套圈的中间平面的准直光。外部套圈将两个相似套圈的外表面对准，且套圈的相应第二反射表面彼此面对。来自保持在一个套圈中的光纤的输出光被这对反射表面弯折两次，在第一次弯折之后光束发散，且在第二次弯折之后准直。准直光传递至由套筒对准的对面第二套圈中的对面第二反射表面，该准直光经受与第一套圈中所进行的相反的光学整形，以便会聚并聚焦光以输入到保持在另一套圈中的光纤。

An optical fiber connector ferrule assembly with a dual-reflective surface for beam expansion and an extended beam connector including the ferrule assembly

An extended beam ferrule includes a first ferrule half with a first reflecting surface and a second ferrule half with a second reflecting surface, which together maintain the optical fiber. This pair of reflecting surfaces outputs collimated light parallel to the middle plane of the ring. The outer ring aligns the outer surface of two similar rings, and the corresponding second reflection surface of the rings faces each other. The output light from an optical fiber held in a loop is bent twice by the pair of reflecting surfaces, diverges after the first bend, and collimates after the second bend. The collimated light is transmitted to the opposite second reflection surface in the opposite second ring aligned by the sleeve. The collimated light undergoes an optical shaping opposite to that carried out in the first ring, so as to converge and focus the light to input the optical fibers held in the other ring.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有用于光束扩展的双反射表面的光纤连接器套圈组件和包括其的扩展光束连接器优先权声明本申请要求2016年8月17日提交的美国临时专利申请No.62/376,381的优先权，该临时专利申请通过引用完全并入，如在此完全阐述一样。下面提到的所有公开内容都通过引用完全并入，如同在此完全阐述一样。政府权利本专利技术是在能源部授予的第DE-SC0009617号合同的政府支持下完成的。政府拥有本专利技术的某些权利。
本专利技术涉及光束扩展光束连接器，特别是扩展光束连接器中的套圈组件。
技术介绍
通过光纤波导传输光信号有许多优点，并且其使用是多种多样的。单个或多个光纤波导可以简单地用于将可见光传输到远程位置。复杂的电话和数据通信系统可以通过波导内的光学信号传输数字化数据。这些应用以端对端的关系耦合光纤，耦合是光损失的一个来源。需要精确对准光纤的两个抛光端，以确保光纤链路中的光损耗小于系统的规定光损耗预算。对于单模电信级光纤，这通常对应于小于1000nm的连接器光纤对准公差。这意味着在以千兆位速率运行的并行光纤和单光纤链路中，用于对准光纤的组件必须以亚微米精度组装和制造。在光纤连接中，光纤连接器端接包含一根或多根光纤的线缆的末端，并且与插接相比能够更快地连接和断开。连接器机械地连接和对准光纤芯，使光可以端对端通过。光纤的端部支撑在套圈中，光纤的端面通常与套圈的端面齐平或略微突出。当连接器组件中的互补套圈配合时，一个套圈的光纤与另一个套圈的配合光纤对准。更好的连接器由于光纤的反射或未对准会损失很少的光。以千兆位速率工作的并联/多光纤和单光纤链路中的连接器必须与亚微米精度制造的子组件组装在一起。假使生产具有如此精确水平的零件不具有足够的挑战性，为了使得到的最终产品具有经济效益，必须在自动化的高速工艺中完成。在一些应用中，配合光纤的端面彼此物理接触，以实现配合光纤对之间的信号传输。在这样的应用中，各种因素可能降低光纤对之间的光传输的效率，如不规则性、在光纤端面上的毛刺或划痕、光纤对未对准、以及在配合界面的灰尘或碎屑。由于相对于任何外来物体(例如灰尘或碎屑)的尺寸的小光路，任何这样的异物都会干扰光的传输。迄今为止，现有技术已经开发了扩展光束连接器以扩展光束的尺寸并通过连接器之间的气隙传输光束。通过扩展光束，灰尘或碎屑与光束之间的相对尺寸差异增大，因此减少了任何灰尘或碎屑以及任何未对准对光传输效率的影响。结果，在相对肮脏和高振动的环境中，扩展光束光纤连接器通常是优选的。迄今为止，现有技术的扩展光束连接器包括安装在每根光纤端面附近的透镜。通常使用两种类型的透镜-准直型和交叉聚焦型。准直透镜接收来自第一光纤的光输出并将光束扩展到相对大的直径。当使用准直透镜时，第二透镜和套圈组件相似地配置有准直透镜，该准直透镜位于第二光纤的端面附近，用于接收扩展光束，并且在第二光纤的输入端面处重新聚焦光束。交叉聚焦透镜接收来自第一光纤的光，将其扩展到相对大的直径，然后将来自相对大直径的光聚焦在特定焦点处。利用交叉聚焦透镜，透镜和套圈组件可以与另一个透镜和套圈组件配合，其具有交叉聚焦透镜或具有本领域已知的非透镜套圈组件。目前，普遍认为现有技术的光纤连接器制造成本太高，并且更期望提高可靠性和损耗特性。扩展光束连接器中的透镜是附加部件，其需要在组件中光学耦合到光纤的端面，因此需要额外的部件和额外的制造成本。现有技术的扩展光束连接器仍然导致相对高的插入损耗和回波损耗。如果要将光纤作为短距离和非常短距离应用的首选通信介质，则必须降低生产光纤连接器的成本。在通信系统、数据处理和其它信号传输系统中相对广泛和不断增加的光纤利用已经产生了对于满意和有效的互连端接光纤终端装置的需求。因此，期望开发一种改进的光纤扩展光束连接器，它具有低插入损耗和低回波损耗，并且可以高产量和低成本制造。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于在光纤扩展光束连接器中扩展光束的光纤套圈或套圈组件，其克服了现有技术套圈和连接器的许多缺点，其包括低插入损耗和回波损耗、易于使用且可靠性高、环境敏感性低、可以低成本制造。考虑到本专利技术的套圈的构造，包含本专利技术的用于多光纤的套圈的光纤连接器的壳体的占用面积或形状因子可以类似于目前使用的仅为单个光纤设计的现有技术的圆柱形套圈的壳体的占用面积或形状因子。(即，本专利技术的套圈可以结合在设计用于单光纤的工业标准连接器壳体中，例如SC、FC、ST、SMA、LC、双LC等类型的壳体。)在本专利技术的一个方面中，本专利技术的套圈组件包括具有集成的第一反射表面的第一套圈半部和具有第二反射表面的互补的第二套圈半部，它们一起牢固地保持并相对于套圈半部/组件的外部几何形状精确地对准至少一根光纤的端部。在一个实施例中，在套圈半部上设置凹槽，以保持和对准每根光纤的末端的裸露部分(其具有暴露的包层，没有保护缓冲层和护套层)。因此，光纤的端部由套圈组件端接。集成的第一反射表面位于第一套圈半部的远端附近，超出光纤的端面，其相对于保持在套圈组件中的光纤的光轴弯折光。在一个实施例中，第一反射表面以发散的方式将来自光纤的光弯折90度(或反过来，将光聚焦到光纤的芯部)。在一个实施例中，套圈组件构造成保持和对准多个光纤，多个第一反射表面设置在第一套圈半部上，每个第一反射表面对应于一个光纤。集成的第二反射表面位于第二套圈半部的远端附近，并位于与第一套圈半部中的第一反射表面相对应的位置处，使得当第一和第二套圈半部以配合方式连接以形成在整个套圈组件中时，第一反射表面在垂直于套圈组件的纵向轴线的平面中与第二反射表面重叠。第二反射表面相对于来自第一反射表面的光路弯折光。在一个实施例中，第二反射表面以准直的方式(或相反地，将光会聚到第一反射表面)使来自第一反射表面的光弯折90度。在一个实施例中，第二套圈半部配置有多个第二反射表面，每个第二反射表面对应于一个第一反射表面和光纤。第一套圈半部中的第一反射表面构造有反射几何形状，该反射几何形状弯折(即，转向或折叠)并且整形(即，发散)来自保持在第一套圈组件中的光纤的端面的输出光(或者相反地，弯折和整形(即，聚焦)来自第二反射表面的入射光)。第二套圈半部中的第二反射表面构造有反射几何形状，该反射几何形状弯折(即，转向或折叠)并且整形(即，准直)来自第一反射表面的入射光(或者相反地，会聚入射光以反射到第一套圈中的第一反射表面)。在组装第一和第二套圈半部之后，光信号可以在第一和第二反射表面之间通过。在一个实施例中，第一反射表面构造为凸反射结构(例如，非球面凸镜表面)，第二反射表面构造为凹反射结构(例如，非球面凹镜表面)。或者，第一反射表面可以构造成具有光发散特性的凹反射结构。结构化的第一反射表面沿着期望的光路与光纤的光轴光学对准，光纤的端面位于距第一反射表面预定的期望的距离处。准直的扩展光束的光斑尺寸与沿光纤端面和第一反射表面(发散/聚焦表面)之间的光路的距离、第一反射表面的几何形状(发散/聚焦表面)、以及第一和第二反射表面之间的距离(准直/会聚表面)有关。第一和第二反射表面可以通过被动地对准第一和第二套圈半部而被动地对准(例如，依赖于设置在第一和/或第二套圈半部上的对准表面特征部和/或标记部)。或者，可以通过在反射表面之间传递光信号来主动地对准第一和第二反射表面。套圈组件具有外表面，用于与本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种扩展光束套圈，包括：具有第一反射表面的第一套圈半部；具有第二反射表面的第二套圈半部，其中，所述第一套圈半部和第二套圈半部一起保持光纤；其中，一对第一和第二反射表面输出平行于所述套圈的中间平面的准直光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.17 US 62/376,3811.一种扩展光束套圈，包括：具有第一反射表面的第一套圈半部；具有第二反射表面的第二套圈半部，其中，所述第一套圈半部和第二套圈半部一起保持光纤；其中，一对第一和第二反射表面输出平行于所述套圈的中间平面的准直光。2.一种扩展光束光学连接器，包括：如权利要求1所述的第一和第二扩展光束套圈；外部对准套筒，其对准所述第一和第二套圈的外表面，并且所述套圈的相应的第二反射表...

【专利技术属性】
技术研发人员：李书和，RR瓦伦斯，RD丹宁伯格，M吉恩，GL克洛茨，
申请(专利权)人：纳米精密产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US