光发送装置制造方法及图纸

在光缆（１）的光输出面（１ａ）上配置一个光缆适配件（２）。光缆适配件（２）的外表面呈圆柱形，其直径向后逐渐减小。光离开光缆端面后射向光接收器（３１），借助于适配件（２）的锥形圆柱表面逐渐会聚，然后发射出去，从而最大限度地减小了光损耗。为避免锥形表面漏光，锥形表面上涂有低折射率膜（２３）。此外，还用套筒（３）使光缆适配件（２）在光缆（１）上定位。用这种结构，在光被芯片表面小的光接收器（３１）接收时，漏光可大大减小。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光通信系统。具体说，涉及光在光纤与接收器之间的传送，更具体说，涉及这种传送所使用的光发送装置。光纤主要有两种玻璃光纤和塑料光纤。玻璃光纤透明度高，因此要提高光传送的精确度时，将其纤心部分的直径设计得尽可能小，这样就不难提高其对单模信号的适应性。另一方面，塑料光纤在耐弯曲和对光纤中的光干扰或衰减的防范方面比较好，因而其直径通常设计得大于玻璃光纤。由于直径大，塑料光纤往往会有一定程度的模色散，从而使光传输有所损耗而且使光波变形。尽管如此，由于塑料光纤的孔径大，因而在塑料光纤之间连接光纤或将塑料光纤与其它元件连接时，安置这些元件就无需特高的精确度。因此，塑料光纤既易于在光学上排列配置，又可以形成不太贵而有用的光通信装置。基于直径大这个原因，周知的塑料光纤可以接收发光二极管(LED)射入光纤中的大量光信号。这些光信号输出之后可以被大芯片光电二极管(PD)接收而将其转换成电信号。现代光纤通信研究了速率从几百Mbps(每秒兆比特)至几个Gbs(每秒千兆比特)的高速率光通信。这样，接收端光电二极管芯片的大小就受到限制用光照射芯片表面会产生受激电子。这些电子移动到芯片端焊有导线的位置。光电二极管芯片的表面积越大，电子移动的时间越长，因此光电二极管的芯片表面要设计得尽可能小。然而，对于芯片表面小的光电二极管，如上所述，周知塑料光纤的孔径是设计得较大的。这样，如附图说明图1所示，从光纤A1光输出端面A2出来的信号只有一部分为光电二极管A3接收，因而光输出端面A2与光电二极管A3之间的光损耗增加。塑料光纤的端外径为例如750微米时，从塑料光纤能发射出均匀的光并被光接收面直径为250微米的光电二极管接收。若按表面比计算，接收下来的仅为原光量的11％。这就是说，换算成分贝毫瓦(dBm)时，光量减少9.54分贝毫瓦。因此，大孔径塑料光纤A1虽然易于处理，但对芯片表面小的为接收高速信号而设计的光电二极管A3的适应性差，这会因连接而引起大量损耗。本专利技术的目的是提供一种与小表面芯片的光接收器配用时能减小因连接而引起损耗的光发送装置。为解决上述问题，本专利技术提供的有一个光轴的光发送装置包括(a)一条光缆，其光输出面有一定的直径；(b)光缆适配件，用于使所述光缆与光接收元件连接。光缆适配件呈截头锥形，其表面是直径逐渐变小的圆柱面，有一个大端面和一个小端面。大端面的直径基本上与光输出面的直径相等，所述直径从光输出面沿光轴逐渐减小；和(c)一个套筒，至少覆盖住光缆的光输出面和光缆适配件的大端面。因此，通过锥面上的反射可引导进入光缆一端的光。所以，用小表面芯片作为外部光元件使用时，结合起来的双方连接得使光能有效地在两者之间传送，从而大大减小了光损耗。此外，光缆及其适配件可妥善安置固定在套筒中，并且这些连接件无需使用其它元件就可定位，从而减少了零件数目。还有这样的优点，套筒的内表面可以制造得使其与光缆适配件的锥形柱面相适应，从而可以牢固地将光缆适配件固定住。这样，光缆适配件就可以更可靠更容易地安置在套筒中。此外，还可以使光缆适配件的光纤材料的数值孔径的等级与光缆的相同，这样就可以使光缆的数值孔径与光缆适配件的数值孔径相匹配，从而使离开光缆的光有效地通过光缆适配件传送。另外一个优点是，光缆及其适配件分别有一个其折射率与另一个同等级的核心部分，彼此通过其折射率与核心部分同等级的透明粘合材料粘接，从而有效抑制了粘接表面处的菲涅耳反射，提高了光传输效率。光缆及其适配件可以制成一个整体，这样可以避免菲涅耳反射，提高光传输效率。再有一个优点是，光缆适配件有一个其折射率等级与核心部分相同的包层部分。包层部分可被覆有折射率低于包层部分的被覆层。这种结构可使引到光缆适配件锥形表面并通过该表面泄漏的光由被覆层反射回到光适配件内部，从而大大降低了光缆适配件中的光损耗。光缆可以是塑料光缆。光缆可以是折射率跃变型光缆。光缆可以是折射率渐变型光缆。从下面的非限制性实例对本专利技术最佳实施例和附图的说明可以更清楚理解本专利技术及其优点。附图中图1示出了现有技术光发送装置的作用；图2示出了本专利技术第一实施例光发送装置的结构示意图；图3示出了本专利技术第一实施例光发送装置的光缆及其适配件之间连接部分的剖视图；图4示意性示出了光缆适配件的形状；图5示出了光缆适配件制造过程的透视图；图6示出了光在光缆适配件中传播的原理；图7示出了第一实施例的光发送装置的光输出部分的剖视图；图8示出了第二实施例的光发送装置的光输出部分的剖视图；图9是第二实施例的光发装置在光缆及其适配件制成一个整体时的剖视图10是第四实施例的光发送装置的光缆及其适配件的剖视图；图11是第五实施例的光发送装置的光缆及其适配件的剖视图。图2示出了本专利技术第一实施例的光发送装置。如图2所示，光缆适配件2基本上呈截头锥形，连接在广泛使用的塑料光缆1的光输出端面1a上，从而使光输出遍布在光缆1的端直径上。光缆适配件2在此状态下装在套筒3中。所使用的光缆1其核心部分与其包层部分之间的折射率略有不同。光缆1数值孔径(NA)的等级低，属于折射率跃变型光缆。如图3中所示，光缆1的核心11由折射率为1.495的塑料制成，例如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)或其它类似材料。光缆1还包括包层12，包覆着核心11，并由折射率为1.493的碳氟聚合物制成，例如PTFE(聚四氟乙烯)或其它类似材料制成。包层12的外圆柱表面还被覆有诸如聚乙烯或其它塑料之类的塑料制成的被覆层13。光缆1的被覆层13从其端部沿预定的长度剥开，从而暴露出光缆的光输出端面1a，在上述实施例中，光缆1包层的外径为750微米，光缆的传输耗为230分贝/公里。核心与包层之间的折射率相差0.002。如图4所示，光缆适配件2呈截头锥形，具有核心21和包层22。光缆适配件的锥形表面还被覆有低折射率膜或被覆层23(如图3中所示)。光缆适配件2通过拉伸与光缆1相同的塑料光纤或同数值孔径的塑料光纤制成。例如，光缆适配件2的长度L1可以是6毫米。核心21和包层22组成的截头锥头，其大端面2a的大直径Da可以取对应于光缆1外径的750微米，其小端面2b的直径Dh在200微米至700微米的范围。上述核心21和包层22的层厚比必须与光缆1的核心11和包层12的相同。小端面2b处必须保持同样的厚度比，即Dc＝αDb其中Dc表示核心21在小端面2b处的直径，α表示层厚比(即核心直径/包层直径)。上述截头锥形(21，22)是这样形成的将核心21和包层22如在光缆1中一样地堆叠，再将其端部加热的同时沿轴向施加100克左右的力，使截头锥形变细长。图5举例说明了这个方法。将100克的珐码30a用绳30b系在周知光纤的端部，再用150℃的热空气沿10毫米的间距加热靠近端部的部分。改变5至10秒的加热时间，光纤A1就可以借助于珐码30a伸长，得出如图4所示截头锥形的光缆适配件2。截头锥形中形成光波路径时，传播中的光被核心21与包层22的界面反射，如图6中所示。每一次反射，传播中的光与光轴形成的角φ1、φ2、φ3、φn越来越大。以q表示锥形表面与光轴形成的倾角，以φ0表示光射向核心21的入射角时，则传播中的光与光轴先后形成的各角φ1、φ2、φ3、……φn可用下式表示φ1＝φ0+2θφ2＝φ1+2θφ3＝φ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有一光轴的光发送装置，其特征在于包括： （ａ）一条光缆（１），其光输出面（１ａ）有一定的直径； （ｂ）一个光缆适配件（２），用于使所述光缆（１）与光接收元件（３１）连接，所述光缆适配件（２）呈截头锥形，其表面是直径逐渐变小的圆柱面，有一个大端面（２ａ）和一个小端面（２ｂ），所述大端面（２ａ）的直径（Ｄａ）基本上与所述光输出面（１ａ）的直径相等，所述直径沿所述光轴从所述光输出面（１ａ）逐渐减小；和 （ｃ）一个套筒（３），至少覆盖住所述光缆（１）的所述光输出面（１ａ）和所述光缆适配件（２）的所述大端面（２ａ）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：柚木勇人，
申请(专利权)人：住友电装株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]