本發(fā)明涉及的是一種光纖技術(shù)領(lǐng)域中使用的光學元件，具體涉及一種并行光纖收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)和大數(shù)據(jù)的發(fā)展，大型數(shù)據(jù)中心的建設(shè)日益重要，數(shù)據(jù)中心由大量的服務(wù)器構(gòu)成，在服務(wù)器之間需要進行大量的數(shù)據(jù)交換，光纖互連已經(jīng)取代電子互連，成為數(shù)據(jù)中心最主要的互連技術(shù)。在超級計算機系統(tǒng)中，并行運算的機柜之間需要高速的數(shù)據(jù)交換，光纖互連也已替代電子互連。虛擬現(xiàn)實（vr）技術(shù)日益發(fā)展，并與智能手機結(jié)合，逐漸進入消費電子領(lǐng)域，人們需要將智能手機中的3d視頻信號傳輸至vr眼鏡，對傳輸帶寬提出極高要求，傳統(tǒng)的電纜不能滿足傳輸速率要求，并行光纖傳輸成為其發(fā)展方向。
在并行光纖傳輸模塊中，對光纖端口的排列密度和模塊的小型化提出了很高的要求。在發(fā)射端，一般以垂直強表面發(fā)射激光器（vcsel）陣列作為光源，與光纖陣列之間進行耦合對接，實現(xiàn)光信號的發(fā)射；在接收端，以光纖陣列與光探測器（pd）陣列耦合對接，實現(xiàn)光信號的接收。在收發(fā)一體模塊中，將vcsel與pd一起排成陣列，與光纖陣列耦合對接。
貼合在驅(qū)動電路板上的vcsel和pd陣列，其發(fā)射和接收光信號的方向，與電路板垂直，普通的光纖陣列，與其對接耦合之后，光纖方向與電路板垂直，構(gòu)成t字型結(jié)構(gòu)，不利于模塊的小型化。為此，人們設(shè)計了各種90度轉(zhuǎn)角耦合的并行收發(fā)模塊，其光纖方向與電路板平行，能夠?qū)崿F(xiàn)模塊的扁平化設(shè)計，從而達到小型化目的。目前，90度轉(zhuǎn)角耦合的主要方式有兩種，其一是將光纖端面拋光成45度斜面，光信號在斜面上反射，實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)角；其二是將一個45度斜面的微小三棱鏡置于vcsel、pd陣列與光纖陣列之間，光信號在斜面上反射，實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)角。
將光纖端面拋光成45度斜面的方案，存在如下問題：在拋光過程中極易發(fā)生崩裂，生產(chǎn)效率和成品率都很低；反射光信號的斜面上不能有任何沾污，否則會破壞斜面的全反射條件，降低光信號的耦合效率；光纖以其側(cè)面朝向vcsel、pd陣列，此側(cè)面是一個柱面，而vcsel、pd陣列的玻璃窗為平面，二者不能緊密貼合，存在較大間隙，如果以膠水填充，因膠層較厚且不均勻，會影響模塊的溫度穩(wěn)定性，因此通常不填充任何膠水，這樣又容易被灰塵沾污，降低光信號的耦合效率。
在vcsel、pd陣列與光纖陣列之間設(shè)置三棱鏡的方案，存在如下問題：因光信號在自由空間的傳輸距離較大，為了降低耦合損耗，需要在三棱鏡的兩個直角面上各貼合一個微透鏡陣列，以進行光束聚焦，或者以聚合物材料通過精密模具成型，將棱鏡和兩個微透鏡陣列做成一體式元件，總之，這種方案會大幅增加制造成本；其中一個微透鏡陣列與vcsel、pd陣列之間，另一個微透鏡陣列與光纖陣列之間，同樣不允許填充膠水，因此容易被灰塵沾污，降低光信號的耦合效率。
綜上所述，本發(fā)明設(shè)計了一種結(jié)構(gòu)緊湊的90度轉(zhuǎn)角光纖陣列。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)上存在的不足，本發(fā)明目的是在于提供一種并行光纖收發(fā)模塊，應(yīng)用于并行光纖傳輸模塊中，可以實現(xiàn)光纖端口的高密度排列和模塊的小型化設(shè)計，滿足大型數(shù)據(jù)中心、超級計算機系統(tǒng)和vr等相關(guān)應(yīng)用對高密度、小型化光纖并行傳輸?shù)募夹g(shù)要求。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下的技術(shù)方案來實現(xiàn)：一種并行光纖收發(fā)模塊，包括光纖陣列、光纖基座和光纖蓋子，光纖基座和光纖蓋子構(gòu)成一個90度轉(zhuǎn)角組件，將光纖陣列的尾纖轉(zhuǎn)角90度。
作為優(yōu)選，所述的光纖陣列由一個石英玻璃材料的光纖定位基片、一個石英玻璃材料的蓋片和若干根光纖構(gòu)成，定位基片的上表面有若干條高精度的光纖定位槽，光纖置入定位槽中并以蓋片壓緊，然后用膠水粘合固定，光纖端面被精確定位，排成陣列，定位基片的下表面設(shè)置有方形槽。
作為優(yōu)選，所述的光纖基座上側(cè)設(shè)置有一個轉(zhuǎn)角90度的弧形面，光纖緊貼此面，達到90度轉(zhuǎn)角；光纖基座兩側(cè)均設(shè)置有一個卡銷；光纖基座底部設(shè)置有方形的小凸臺。
作為優(yōu)選，所述的光纖蓋子內(nèi)部設(shè)置有弧形面，其曲率與光纖基座完全相同；光纖蓋子兩側(cè)各設(shè)置有一個孔位及導向孔位的導槽，光纖蓋子中的孔位的形狀與光纖基座中的卡銷的形狀完全相同。
作為優(yōu)選，所述的光纖基座與光纖蓋子的配合過程：將光纖基座上的兩個卡銷沿著光纖蓋子上的兩個導槽推入孔位，隨即被卡緊。為了便于光纖基座卡入光纖蓋子，光纖基座上的卡銷被設(shè)計成楔形。
作為優(yōu)選，所述的光纖基座上側(cè)的弧形面分成三段，中間一段的曲率半徑稍大，可避免光纖因連續(xù)微彎而斷裂，另外兩段曲率半徑稍小，利于模塊的小型化設(shè)計。三段弧形面之間相切銜接，可避免光纖因彎曲突變而斷裂。
作為優(yōu)選，所述的光纖蓋子內(nèi)部的弧形面同樣分成三段，各段的曲率半徑和長度與光纖基座上側(cè)的弧形面完全相同。
本發(fā)明的組裝過程是，首先將石英玻璃定位基片、石英玻璃蓋片和光纖組裝成一個光纖陣列，此時光纖的尾纖未發(fā)生彎曲；然后將塑膠材料的光纖基座與光纖陣列組裝在一起，光纖基座底部的小凸臺卡入定位基片下表面的方形槽中，并以膠水粘接固定；將光纖陣列的尾纖緊貼光纖基座上側(cè)的90度轉(zhuǎn)角弧形面，并將光纖基座兩側(cè)的卡銷沿著光纖蓋子上的兩個導槽推入孔位，隨即被卡緊；此時光纖陣列的尾纖被壓緊在光纖基座上側(cè)的弧形面和光纖蓋子內(nèi)部的弧形面之間，實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)向。
本發(fā)明具有以下有益效果：1、將光纖基座上側(cè)的弧形面分成三段，中間段采用稍大的曲率半徑，以減小光纖在此處的彎曲程度；另兩段仍采用稍小的彎曲半徑，以保持模塊的小型化設(shè)計。三段弧形面之間的連接線均設(shè)計為相切線，可避免光纖彎曲突變，產(chǎn)生過大的應(yīng)力。
附圖說明
下面結(jié)合附圖和具體實施方式來詳細說明本發(fā)明；
圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明的光纖陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為圖2的a向結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明的光纖基座的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明的光纖基座的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明的光纖蓋子的側(cè)視圖；
圖7為本發(fā)明的光纖蓋子的立體圖；
圖8為本發(fā)明的90°轉(zhuǎn)角組件側(cè)視圖；
圖9為本發(fā)明的90°轉(zhuǎn)角組件的立體圖；
圖10為本發(fā)明的光纖基座上的弧形面平面示意圖；
圖11為本發(fā)明的光纖基座上的弧形面設(shè)計圖。
具體實施方式
為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施方式，進一步闡述本發(fā)明。
參照圖1-11，本具體實施方式采用以下技術(shù)方案：一種結(jié)構(gòu)緊湊的90度轉(zhuǎn)角光纖陣列結(jié)構(gòu)，應(yīng)用于并行光纖傳輸模塊中，可實現(xiàn)高密度的光纖排列和模塊的小型化設(shè)計，滿足大型數(shù)據(jù)中心、超級計算機系統(tǒng)和vr等相關(guān)應(yīng)用對高密度、小型化光纖并行傳輸?shù)募夹g(shù)要求。
圖1所示為本發(fā)明90度轉(zhuǎn)角光纖陣列的結(jié)構(gòu)，它包括光纖陣列1、光纖基座2和光纖蓋子3，光纖基座和光纖蓋子構(gòu)成一個90度轉(zhuǎn)角組件，將光纖陣列1的尾纖4轉(zhuǎn)角90度。
圖2和圖3所示為光纖陣列結(jié)構(gòu)，它由一個石英玻璃材料的光纖定位基片5、一個石英玻璃材料的蓋片6和若干根光纖4構(gòu)成，定位基片5的上表面有若干條高精度的光纖定位槽，光纖置入定位槽中并以蓋片6壓緊，然后用膠水粘合固定，光纖端面7被精確定位，排成陣列。定位基片5的下表面有一條方形槽8。
圖4和圖5所示為光纖基座的結(jié)構(gòu)，它是采用塑膠材料、通過模具注塑而成，基座上側(cè)有一個轉(zhuǎn)角90度的弧形面11，光纖緊貼此面，達到90度轉(zhuǎn)角；基座兩側(cè)各有一個卡銷10；基座底部有一個方形的小凸臺9。圖6和圖7所示為光纖蓋子的結(jié)構(gòu)，它也是采用塑膠材料、通過模具注塑而成，蓋子內(nèi)部有一個弧形面14，其曲率與光纖基座完全相同；蓋子兩側(cè)各有一個孔位12及導向孔位的導槽13。光纖蓋子中的孔位12的形狀與光纖基座中的卡銷10的形狀完全相同，尺寸稍大。光纖基座與光纖蓋子構(gòu)成90度轉(zhuǎn)角組件，如圖8和圖9所示，其配合過程是，將光纖基座2上的兩個卡銷10沿著光纖蓋子3上的兩個導槽13推入孔位12，隨即被卡緊。為了便于光纖基座2卡入光纖蓋子3，光纖基座2上的卡銷10被設(shè)計成楔形，從圖5可見。
該90度轉(zhuǎn)角光纖陣列的組裝過程是，首先將石英玻璃定位基片5、石英玻璃蓋片6和光纖組裝成一個光纖陣列1，此時光纖的尾纖4未發(fā)生彎曲，如圖2和圖3所示。然后將塑膠材料的光纖基座2與光纖陣列1組裝在一起，光纖基座底部的方形小凸臺9卡入定位基片5下表面的方形槽8中，并以膠水粘接固定。將光纖陣列的尾纖緊貼光纖基座2上側(cè)的90度轉(zhuǎn)角弧形面11，并將光纖基座兩側(cè)的卡銷10沿著光纖蓋子上的兩個導槽13推入孔位10，隨即被卡緊。此時光纖陣列的尾纖被壓緊在光纖基座上側(cè)的弧形面11和光纖蓋子內(nèi)部的弧形面14之間，實現(xiàn)90度轉(zhuǎn)向，如圖1所示。
如圖10和圖11所示，為了實現(xiàn)模塊的小型化，光纖基座和光纖蓋子上的弧形面11、14，曲率半徑較小，因此光纖彎曲半徑較小，本發(fā)明采用抗微彎光纖，在小彎曲半徑下仍保持較低的傳輸損耗。然而，在嚴酷的可靠性試驗條件下，易發(fā)生光纖斷裂，光纖斷裂位置通常發(fā)生在弧形面中間位置15，此處是光纖連續(xù)彎曲最多的位置。為解決連續(xù)微彎曲的光纖在嚴酷的可靠性試驗條件下發(fā)生斷裂的問題，本發(fā)明提出進一步將光纖基座上側(cè)的弧形面11分成三段16、17、18，中間段17采用稍大的曲率半徑r2，以減小光纖在此處的彎曲程度；另兩段16、18仍采用稍小的彎曲半徑r1、r3，以保持模塊的小型化設(shè)計。三段弧形面16、17、18之間的連接線19、20均設(shè)計為相切線，可避免光纖彎曲突變，產(chǎn)生過大的應(yīng)力。
為了保證光纖緊密貼合此三段式弧形面，光纖蓋子內(nèi)部的弧形面14同樣分成三段，各段曲率半徑與光纖基座上側(cè)的弧形面完全相同。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。