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CN115104052A - 扩束光学套管 - Google Patents

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CN115104052A
CN115104052A CN202180014714.6A CN202180014714A CN115104052A CN 115104052 A CN115104052 A CN 115104052A CN 202180014714 A CN202180014714 A CN 202180014714A CN 115104052 A CN115104052 A CN 115104052A
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CN
China
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light
sleeve
input surface
glass
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CN202180014714.6A
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马常宝
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明公开了一种光学套管(200)，该光学套管包括输入表面(10)，输入表面用于接收并透射来自附接到光学套管的光纤(20)的中心光线(21)。光重定向侧(30)沿第一方向(40)接收由输入表面(10)透射的中心光线(21)，并沿不同的第二方向(41)将所接收的光重定向。重定向中心光线(23)通过光学套管的输出表面(50)离开光学套管。当中心光线(21)在光学套管中从输入表面(10)传播到输出表面(50)时，中心光线(21)传播通过光学套管的不同的第一部分和第二部分(60，70)，不同的第一部分和第二部分分别具有不同的相应的第一成分和第二成分。

Description

扩束光学套管
技术领域
本公开整体涉及光学耦合装置诸如光学套管，特别地涉及扩束光学套管。
背景技术
与电通信相比，光学通信越来越多地用于系统中以实现具有更大的带宽和/或更低的电磁干扰的数据通信。在一些系统中，可使用光学和电通信互连。可采用光纤来进行光学输入/输出，并且对于一些应用，光纤可由光学连接器耦合到其他光纤和/或系统部件。光学连接器用于在多种应用中的光学通信，所述多种应用包括通信网络、局域网、数据中心链路以及在计算机设备中的内部链路。包括扩束光学连接器在内的光学连接器可包括光学套管，该光学套管具有用于接收并固定光学波导的元件、用于影响来自光学波导的光的元件以及用于将光学套管与配合光学套管对准的特征。用于制备扩束光纤套管的聚合物材料的注塑成型是一种广泛使用的、具有成本效益的用于大批量生产光纤套管的方法。
发明内容
本文所述的各个方面和实施方案涉及光学连接器和光学套管。
本公开的一些方面涉及光学套管，光学套管包括输入表面，输入表面用于接收并透射来自附接到光学套管的光纤的中心光线。光学套管的光重定向侧沿第一方向接收由输入表面透射的中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的光重定向。重定向中心光线通过光学套管的输出表面离开光学套管。当中心光线在光学套管中从输入表面传播到输出表面时，中心光线传播通过光学套管的不同的第一部分和第二部分，不同的第一部分和第二部分分别具有不同的相应的第一成分和第二成分。
本公开的一些其他方面涉及一种光学套管，光学套管包括光输入表面、光重定向表面、光输出表面、玻璃部分、以及聚合物部分，其中玻璃部分包括玻璃以及光输入表面和光输出表面中的至少一者，聚合物部分包括聚合物并设置在玻璃部分与光重定向表面之间。光学套管被如此配置使得通过光输入表面进入光学套管的光在被光重定向表面重定向之后通过光输出表面离开光学套管。当从光输入表面传播到光输出表面时，光传播通过光学套管的玻璃部分和聚合物部分。
本公开的一些其他方面涉及光学套管，光学套管包括用于接收并且支撑光学波导的沟槽。沟槽包括相反的开口前端和开口后端。光学套管的光重定向构件包括：输入表面，输入表面用于从接收并且支撑在沟槽中的光学波导接收光。光重定向构件的光重定向侧改变从输入表面接收的光的方向。沟槽的开口后端设置在沟槽的开口前端与输入表面之间。沟槽的开口后端和输入表面在其间限定凹陷区域。光学透明的玻璃插入物设置在凹陷区域中，并且在形状上与凹陷区域的内部形状基本一致。
本公开的其他方面涉及一种混合光学套管，混合光学套管包括光输入表面、光重定向侧和光输出表面。第一套管部分具有第一光学强度损伤阈值I1。第二套管部分具有第二光学强度损伤阈值I2，其中I2≤I1/5。混合光学套管被如此配置使得通过光输入表面进入光学套管的光在被光重定向表面重定向之后通过光输出表面离开光学套管并传播通过第一套管部分和第二套管部分。光在传播通过相应的第一套管部分和第二套管部分时具有最大强度Imax1和Imax2。第一套管部分和第二套管部分被如此布置使得Imax2＜I2＜Imax1＜I1。
本公开的一些其他方面涉及一种光学套管组件，光学套管组件包括根据本公开的一个或多个方面的光学套管，以及接收并且支撑在沟槽中的光学波导。
本申请的这些方面和其它方面根据下面的具体实施方式将是显而易见的。然而，在任何情况下都不应将上面的总结理解为是对所要求保护的主题的限制，该主题仅仅由所附权利要求限定。
附图说明
将参考附图更详细地讨论本公开的各个方面，其中，
图1至图3示意性地示出了根据某些实施方案的光学套管的不同视图；
图4示意性地示出了根据本公开的一个方面的光学套管的剖视图；
图5示意性地示出了传播通过光学套管的不同的第一部分和第二部分的光；
图6示意性地示出了根据本公开的某些其他方面的光学套管；
图7示意性地示出了根据本公开的一些方面的光学套管的局部视图，示出了光学波导的端刻面和套管的输入表面；
图8示意性地示出了根据本公开的一些其他方面的光学套管的剖视图；
图9示意性地示出了根据本公开的一些方面的光学套管的局部视图；
图10至图12示意性示出了根据本公开的某些方面的光学套管的不同的剖视图；
图13至图15示意性地示出了根据本公开的一些方面的光学套管组件的不同视图；并且
图16示出了进入光学套管并传播通过不同的第一套管部分和第二套管部分的光的光学强度的图形表示。
图未必按照比例绘制。图中使用的相似数字指代相似的部件。然而，应当理解，在给定图中使用数字指代部件不旨在限制另一图中用相同数字标记的部件。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其它实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
可在连接器中使用扩展光束来提供对灰尘和其他形式的污染较不敏感的光学连接，以便放宽对准容差。通常，扩展光束是直径大于相关光学波导的芯(通常为光纤，例如用于多模式通信系统的多模式光纤)的光束。如果在连接点处存在扩展光束，那么连接器一般被认为是扩束连接器。在某些示例中，扩束套管可包括扩束区段(例如，GRIN光纤)，用于扩展穿过扩束区段的光学信号的光束直径。扩展光束是通过来自光源或光纤的光束发散而获得的。在许多情况下，发散光束由光学元件诸如透镜或反射镜处理成近似准直的扩展光束。扩展光束然后经由另一个透镜或反射镜使光束聚焦来接收。
聚合物材料的注塑成型是一种广泛使用的、具有成本效益的用于制造扩束光纤套管的方法。由于来自光纤尤其是单模光纤的高功率密度，聚合物材料可能经历光降解，这可能对连接器的性能产生负面影响。从光纤射出的光束在套管材料中发散，并且光纤刻面前面的区域具有最高的功率密度，其经历最高的退化。本文所述的实施方案解决这些和其他挑战。
本公开的一些实施方案涉及包括由合适的材料制成的板的光学套管，该板可处理套管中具有最功率密度的区域(例如，光纤刻面前面的区域)中的高功率密度的光，以减少或消除光降解。
光学套管(200)的一些实施方案在图1至图4中示出。光学套管(200)可具有一体构造(例如，包括在第二部件上一体地形成的第一部件的构造)。在其它方面，光学套管可以是包括单独形成并粘附或以其它方式紧固在一起的片的套管。套管可由任何合适的材料包括聚合物或陶瓷制成。套管可包括当两个套管配合时引导或帮助引导套管与配合套管对准的一个或多个元件。在一些方面，光学套管和/或配合光学套管可以是无极性的。
在一些方面，光学套管(200)包括光输入表面(10)、光重定向表面(30)和光输出表面(50)。光学套管(200)被如此配置使得通过光输入表面(10)进入光学套管的光(21)在被光重定向表面(30)重定向之后通过光输出表面(50)离开光学套管。例如，如图4中最佳示出的，来自附接到光学套管(200)的光学波导(20)的中心光线(21)由输入表面(10)接收和透射。光重定向表面(30)接收由输入表面(10)沿第一方向(40)透射的中心光线(21)，并且沿不同的第二方向(41)重定向所接收的光(22)。重定向的中心光线(23)通过光学套管的输出表面(50)离开光学套管(200)，并且可被配置为进入配合光学套管(未示出)。
光学套管(200)可包括用于接收并且支撑光学波导(20)的沟槽(80)。在一些方面，光学套管(200)可包括用于接收并固定多个光学波导(20)的多个沟槽(80)，该多个沟槽基本上彼此平行。每个光学波导(20)可被接收并固定在不同的沟槽中。根据一些实施方案的光学波导(20)可以是光纤。在附接点处，光纤(20)的光纤缓冲涂层和保护套(如果有的话)被剥离，以允许仅裸光纤对准地安置并永久性地固定到沟槽。
在一些实施方案中，多个光学波导(20)可形成光学电缆的波导阵列。术语光学波导在本文中用于指传播信号光的光学元件。光学波导可具有带包层的至少一个芯，其中芯和包层被配置成例如通过全内反射传播光。光学波导可为例如单模式或多模式波导、单芯光纤、多芯光纤、聚合物波导或设置在基板上的平面波导。波导可具有任何合适的横截面形状，例如圆形、正方形、矩形等。波导阵列中的各个波导可为由具有保护性缓冲涂层的玻璃制成的光纤。波导阵列的多个平行波导可由护套包封。
在一些实施方案中，当中心光线(21)在光学套管中从输入表面(10)传播到输出表面(50)时，中心光线(21)传播通过光学套管的不同的第一部分(60)和第二部分(70)。在一些实施方案中，第一部分(60)和第二部分(70)分别具有不同的相应的第一成分和第二成分。如图6所示，第一部分(60)可设置在光学套管(200)中限定的接收空间(71)内。第一成分可包括玻璃，并且第二成分可包括聚合物。在其他实施方案中，第一成分可包括能够处理合适波长的高功率密度的光的任何材料。例如，该材料可以是可固化的粘合剂，或溶胶-凝胶或纳米复合材料，其可填充到接收空间(71)中并固化。
在一些情况下，第一部分(60)可包括输入表面(10)。如图5中最佳示出的，中心光线(21)通过第一部分的第一表面(61)离开第一部分(60)，并通过第二部分(70)的第二表面(74)进入第二部分(70)。在一些情况下，第一表面(61)和第二表面(74)可彼此直接接触，在其间不存在间隙，如图5所示。在其他情况下，第一表面(61)和第二表面(74)可在其间限定间隙(62)，如图9所示。间隙(62)可基本上用光学粘合剂(63)填充。
在一些其他实施方案中，光学套管可包括玻璃部分(60)和聚合物部分(70)，该玻璃部分包括玻璃以及光输入表面(10)和光输出表面(50)中的至少一者，该聚合物部分包括聚合物并设置在玻璃部分(60)与光重定向表面之间。当从光输入表面(10)传播到光输出表面(50)时，光传播通过光学套管的玻璃部分(60)和聚合物部分(70)。
参考图9至图12，在一些方面，玻璃部分(60，60′)仅包括光输入表面(10)和光输出表面(50)中的一者。在其他方面，玻璃部分(60)仅包括光输入表面(10)。在其他方面，玻璃部分(60′)仅包括光输出表面(50)。在一些其他方面，玻璃部分(60″，60″’)包括光输入表面和光输出表面(10，50)。例如，在图11所示的实施方案中，玻璃部分(60″)包括不同的第一玻璃部分(60″a)和第二玻璃部分(60″b)。第一玻璃部分(60″a)包括光输入表面(10)，并且第二玻璃部分(60″b)包括光输出表面。在一些情况下，可为两个不同的玻璃部分(60′’a，60″b)提供两个单独的接收空间。第一接收空间可设置在光纤(20)的端刻面的输入表面(10)上，并且第二接收空间可设置在输出表面(50)上。在一些其他方面，玻璃部分(60″’)可以是单个连续的部件，并且可具有梯形横截面，如图12中最佳所示。玻璃部分(60″’)可以是从套管的输入表面延伸到输出表面的单个连续的插入物。具有梯形横截面的玻璃部分可帮助减少界面处的反射光返回到光纤，因此实现了更好的回波损耗。
在一些方面，当光纤(20)附接到光学套管(200)时，来自光纤的光(21)通过输入表面(10)进入光学套管，并且在传播通过光学套管的第一部分(60)和第二部分(70)之后通过输出表面(50)离开光学套管。当传播通过第一部分(60)时，光功率的至少70％可被限制在第一部分(60)内。在一些情况下，光功率的至少80％，或至少90％，或至少95％可被限制在第一部分(60)内。
在一些实施方案中，如图5至图8所示出的，用于接收和支撑光学波导(20)的沟槽(80)可包括相反的开口前端(81)和开口后端(82)。光学套管可包括具有输入表面(10)的光重定向构件(90)，该输入表面用于从接收并且支撑在沟槽(80)中的光学波导(20)接收光(21)。光重定向构件(90)还包括用于改变从输入表面(图4)接收的光(22)的方向(40)的光重定向侧(30)。沟槽(80)的开口后端(82)可设置在沟槽(80)的开口前端(81)与输入表面(10)之间，如图8中最佳所示。沟槽的开口后端(82)和输入表面(10)在其间限定凹陷区域(71)。光学透明的玻璃插入物(60)可设置在凹陷区域(71)中，该玻璃插入物在形状上与凹陷区域(71)的内部形状基本一致。玻璃插入物(60)可以是覆盖所有附接到套管的光纤的单个连续的部件(60)。在一些情况下，玻璃插入物(60)可具有与凹陷区域(71)的类似的内部形状一致的梯形横截面。具有梯形横截面的玻璃插入物(60)可帮助减少界面处的反射光返回到光纤，因此实现了更好的回波损耗。在一些情况下，玻璃插入物(60)可包括输入表面(10)。根据本实施方案，由沟槽(80)接收和支撑的来自光学波导(20)的中心光线(21)在被光重定向侧(30)接收和重定向之前传播通过玻璃插入物(60)。
在本公开的一些方面，凹陷区域(71)可限定开口顶部(72)并且包括封闭的底部(73)，如图8所示。在其他方面，凹陷区域(70′)可以是限定开口顶部(72′)和开口底部(73′)的穿过开口，如图13至图15所示。
图13至图15示出了光学套管组件(300)的不同视图，该光学套管组件包括根据本公开中描述的一个或多个实施方案的光学套管(200)以及接收并且支撑在光学套管的沟槽(80)中的至少一个光学波导(20)。在一些实施方案中，如图7中最佳所示，可在光学波导(20)的端刻面(24)与输入表面(10)之间提供间隙(101)。在一些方面，间隙(101)可设置在光学波导(20)的端刻面(24)与包括光输入表面(10)的玻璃部分(60)之间。端刻面(24)与输入表面(10)之间或端刻面(24)与具有输入表面(10)的玻璃部分(60)之间的间隙(101)可小于大约2微米长。间隙(101)可基本上用粘合剂(100)填充，如图5中最佳所示。粘合剂(100)可以是折射率与具有第一成分的第一部分(60)的材料类似或相同的任何物质。在一些情况下，玻璃部分(60)可包括用于缩短端刻面(24)与玻璃部分(60)之间的间隙(101)的齿部，以减少粘合剂对光学性能的影响。
本公开的其他实施方案涉及一种混合光学套管(200)，该混合光学套管包括光输入表面(10)、光重定向侧(30)和光输出表面(50)。混合光学套管(200)包括第一套管部分(60)和第二套管部分(70)。在一些方面，第一套管部分(60)可包括玻璃，并且第二套管部分(70)可包括聚合物。如图16图形地示出，第一套管部分(60)具有第一光学强度损伤阈值I1，并且第二套管部分(70)具有第二光学强度损伤阈值I2。在一些实施方案中，两个光学强度损伤阈值之间的关系可以使得I2≤I1/5。在一些情况下I2≤I1/50。在一些其他情况下，I2≤I1/500
混合光学套管(200)被如此配置使得通过光输入表面(10)进入光学套管(200)的光(21)在被光重定向侧(30)重定向并传播通过第一套管部分(60)和第二套管部分(70)之后通过光输出表面(50)离开光学套管。光(21)在传播通过第一套管部分(60)时具有最大强度Imax1。光(21)在传播通过第二套管部分(70)时具有最大强度Imax2。第一套管部分和第二套管部分(60，70)可被布置成使得Imax2＜I2＜Imax1＜I1。
用于将玻璃部分(60)结合在套管中的过程可与光纤附接过程结合。光纤可在套管的相应沟槽中对准。然后，玻璃部分(60)可插入凹陷区域(71)中。例如，玻璃部分可由合适的材料制备，诸如熔融石英、硼硅酸盐、派莱克斯(派莱克斯)、氟化钙(CaF2)、石英晶体、硅、YAG、ZnS等。凹陷区域(71)可使用激光烧蚀、FIB铣削、机械加工、蚀刻、RIE技术或ICP技术在现有的套管中形成。在其他情况下，凹陷区域可在制造套管时一体地形成。在一些情况下，凹陷区域(71)可能需要在垂直于输出表面(50)的方向上是锥形的，具有精确控制的夹点，用于控制玻璃部分在凹陷区域内的插入和固定。可固化粘合剂可分配在光纤的端刻面(24)与玻璃部分(60)之间的间隙(101)中，以及玻璃部分(60)与聚合物部分(70)之间的间隙(62)中。在毛细作用下，粘合剂可被固化以获得混合光学套管。
在根据本公开的扩束混合光学套管中，来自光纤(20)的中心光线(21)发散。根据一些实施方案，发散光线穿过光学波导的端刻面(24)与玻璃部分(60)之间的粘合剂(100)，其经历最高的功率密度。发散光线(21)随后以第二高的功率密度穿过玻璃部分(60)，并且然后继续发散。由于玻璃部分的折射率低于光学套管的聚合物部分(70)，所以与完全由聚合物制成的套管相比，光发散得更多，这增强了对来自套管上的光纤的光学路径中的高功率密度的处理，并减少或消除了光降解。

Claims (10)

1.一种光学套管，所述光学套管包括：
输入表面，所述输入表面用于接收并透射来自附接到所述光学套管的光纤的中心光线；
光重定向侧，所述光重定向侧用于沿第一方向接收由所述输入表面透射的所述中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的光重定向，重定向的所述中心光线通过所述光学套管的输出表面离开所述光学套管，使得当所述中心光线在所述光学套管中从所述输入表面传播到所述输出表面时，所述中心光线传播通过所述光学套管的不同的第一部分和第二部分，所述不同的第一部分和第二部分分别具有不同的相应的第一成分和第二成分。
2.根据权利要求1所述的光学套管，其中所述第一成分包括玻璃，并且所述第二成分包括聚合物，其中所述光学套管在其中限定接收空间，其中所述第一部分设置在所述接收空间内，并且其中所述第一部分包括所述输入表面。
3.根据权利要求1所述的光学套管，其中所述中心光线通过所述第一部分的第一表面离开所述第一部分，并通过所述第二部分的第二表面进入所述第二部分。
4.根据权利要求1所述的光学套管，其中当光纤附接到所述光学套管时，来自所述光纤的光通过所述输入表面进入所述光学套管，并在传播通过所述光学套管的所述第一部分和所述第二部分后通过所述输出表面离开所述光学套管，使得当传播通过所述第一部分时，所述光的功率的至少80％被限制在所述第一部分内。
5.一种光学套管，所述光学套管包括光输入表面、光重定向表面、光输出表面、玻璃部分以及聚合物部分，所述玻璃部分包括玻璃以及所述光输入表面和所述光输出表面中的至少一者，所述聚合物部分包括聚合物并设置在所述玻璃部分与所述光重定向表面之间，所述光学套管被配置使得通过所述光输入表面进入所述光学套管的光在被所述光重定向表面重定向之后通过所述光输出表面离开所述光学套管，其中当从所述光输入表面传播到所述光输出表面时，所述光传播通过所述光学套管的所述玻璃部分和所述聚合物部分。
6.根据权利要求5所述的光学套管，其中所述玻璃部分仅包括所述光输入表面和所述光输出表面中的一者。
7.一种光学套管，所述光学套管包括：
沟槽，所述沟槽用于接收并且支撑光学波导，并且包括相反的开口前端和开口后端；和
光重定向构件，所述光重定向构件包括：
输入表面，所述输入表面用于从被接收并且被支撑在所述沟槽中的光学波导接收光；
光重定向侧，所述光重定向侧用于改变从所述输入表面接收的光的方向，其中所述沟槽的所述开口后端设置在所述沟槽的所述开口前端与所述输入表面之间，所述沟槽的所述开口后端和所述输入表面在其间限定凹陷区域；和
光学透明的玻璃插入物，所述光学透明的玻璃插入物设置在所述凹陷区域中，并且在形状上与所述凹陷区域的内部形状基本一致。
8.根据权利要求7所述的光学套管，其中所述凹陷区域限定开口顶部，并且包括封闭的底部。
9.根据权利要求7所述的光学套管，其中来自由所述沟槽接收和支撑的光学波导的中心光线在被所述光重定向侧接收和重定向之前传播通过所述玻璃插入物。
10.一种混合光学套管，所述混合光学套管包括光输入表面、光重定向侧和光输出表面、第一套管部分、和第二套管部分，所述第一套管部分具有第一光学强度损伤阈值I1，所述第二套管部分具有第二光学强度损伤阈值I2，I2≤I1/5，所述混合光学套管被配置使得通过所述光输入表面进入所述光学套管的光在被所述光重定向侧重定向并传播通过所述第一套管部分和所述第二套管部分之后通过所述光输出表面离开所述光学套管，其中所述光在传播通过相应的第一套管部分和第二套管部分时具有最大强度Imax1和Imax2，所述第一套管部分和所述第二套管部分被布置成使得Imax2＜I2＜Imax1＜I1。
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Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4662153B2 (ja) * 2005-12-22 2011-03-30 株式会社エンプラス 光モジュール、及び光モジュールを備えた光コネクタ
JP4895725B2 (ja) * 2006-08-25 2012-03-14 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 圧接コネクタ
JP2008220927A (ja) * 2007-02-15 2008-09-25 Three M Innovative Properties Co コネクタ用保護カバー
JP2011013665A (ja) * 2009-06-04 2011-01-20 Nippon Electric Glass Co Ltd 光モジュール及びその光モジュール用光学部品
JP5313805B2 (ja) * 2009-08-07 2013-10-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー フローティングコネクタ
WO2012099769A2 (en) 2011-01-20 2012-07-26 Corning Incorporated Receptacle ferrule assemblies with gradient index lenses and fiber optic connectors using same
JP5854761B2 (ja) * 2011-10-28 2016-02-09 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 電気コネクタ
KR102387074B1 (ko) * 2014-02-18 2022-04-15 쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니 광 페룰 및 커넥터
JP6678112B2 (ja) * 2014-03-19 2020-04-08 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 光コネクタ
US9720184B2 (en) * 2015-02-04 2017-08-01 International Business Machines Corporation Blind mating strain relieved optical fiber connector
US9645325B2 (en) * 2015-05-01 2017-05-09 Corning Optical Communications LLC Expanded-beam ferrule with high coupling efficiency for optical interface devices
CN108139551B (zh) * 2015-10-12 2022-05-17 3M创新有限公司 混合连接器
US10620383B2 (en) * 2015-10-12 2020-04-14 3M Innovative Properties Company Configurable modular connectors
KR20190033632A (ko) * 2016-08-17 2019-03-29 나노프리시젼 프로덕츠 인코포레이션 빔 확장을 위한 이중 반사 표면을 갖는 광섬유 연결부 페룰 조립체 및 이를 포함하는 확장형 빔 연결부
WO2022195443A1 (en) 2021-03-17 2022-09-22 3M Innovative Properties Company Optical ferrules

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