用於雙向通信的光學接口的製作方法

2023-06-12 08:48:41 2

用於雙向通信的光學接口的製作方法
【專利摘要】一種光學接口包括：第一部分，其具有有著第一軸線、用於與至少一個光學管路光學耦合的至少一個光學管路接口；第二部分，其具有有著第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合的至少一個發送器接口和有著第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合的至少一個接收器接口，所述第一、第二和第三軸線基本上平行；以及濾波器元件(WFE)，其設置在所述第一和第二部分之間，所述WFE限定出在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路。
【專利說明】用於雙向通信的光學接口
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年9月23日提交的美國臨時申請N0.61/538，241的優先權，其全部公開內容通過引用結合於此。本申請也涉及同時提交的題為「Mult1-ChannelTransceiver」的美國申請N0.13/623，505，其通過引用結合於此。
【技術領域】
[0003]本主題總體涉及光學接口，並且更具體地涉及一種有利於雙向通信的光學接口構造。
【背景技術】
[0004]光纖部件廣泛用於各種應用中。使用光纖作為用於數字數據(包括語音、網際網路和IP視頻數據)傳輸的媒質，由於利用光學傳輸系統可獲得的高可靠性和大帶寬而正變得日益普遍。這些系統的基礎是用於發送、接收和/或操控光學信號的光學子組件。
[0005]光學子組件通常包括光學接口。使用在這裡，光學接口用作在一個或多個光學管路(例如光纖)與一個或多個光學部件(例如光電器件(opto-electric device, OED))之間的光學鏈路。普遍需要的是，簡化光學接口的設計和製造。具體地，需要一種簡單且堅固的構造，其減少雙向通信中所要求的光學對準的數量。本發明實現這一需要以及其它需要。

【發明內容】

[0006]下面給出本發明的簡要概述，以提供對本發明的一些方面的基本理解。此概述不是本發明的廣泛綜述。它並不旨在標識本發明的關鍵/重要元素或描繪本發明的範圍。其唯一的目的是以一種簡化形式給出本發明的一些概念，作為對稍後給出的詳細描述的序言。
[0007]本發明提供一種簡單且堅固的光學接口，其採用簡單且易於製造的波長濾波器元件，以有助於實現平行發送和接收路徑以及光學管路上的雙向通信。具體地，本發明採用直線型波長濾波器元件，所述直線型波長濾波器元件配置成限定至少兩條平行光路(發送光路和接收光路)，並且將這些光路耦合到公共光學管路。所述發送器、接收器和光學管路的光學軸線基本上平行。因為所述光學軸線基本上平行，所以所述波長濾波器元件的軸向的和徑向的對準不是關鍵性的，由此顯著減少要求的對準步驟。另外，所述平行發送和接收路徑，有助於所述發送和接收光學部件以及所述光學接口在公共基板上的定位，這顯著簡化製造過程。
[0008]因此，本發明的一方面是一種光學接口，其包括:簡單的波長濾波器元件，其配置成有助於實現平行發送和接收路徑以及光學管路上的雙向通信。在一個實施例中，所述光學接口包括:(a)第一部分，具有有著第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合的至少一個光學管路接口，(b)第二部分，具有有著第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合的至少一個發送器接口和有著第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合的至少一個接收器接口，所述第一、第二和第三軸線基本上平行；和(C)波長濾波器元件(WFE)，其設置在所述第一和第二部分之間，所述WFE限定出在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路。
[0009]本發明的另外一個方面是:一種使用上述光學接口的光學組件。在一個實施例中，所述光學組件包括:(a)光學接口，其至少包括:(i)第一部分，具有有著第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合的至少一個光學管路接口，(?)第二部分，具有有著第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合的至少一個發送器接口和有著第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合的至少一個接收器接口，所述第一、第二和第三軸線基本上平行；和(iii)波長濾波器元件(WFE)，其設置在所述第一和第二部分之間，所述WFE限定出在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路；(b)基板，其限定出基本上垂直於所述第一、第二和第三軸線的平面型表面，而所述光學接口設置在所述平面型表面上；(c)與所述發送器接口光學耦合的至少一個發送光學器件；(d)與所述接收器接口光學耦合的至少一個接收光學器件；(e)鄰近所述發送光學器件、安裝在所述基板上的發送器驅動器；(f)鄰近所述接收光學器件、安裝在所述基板上的接收器驅動器；(g)至少一個電路板，其包括發送器電路和接收器電路，所述電路板基本上平行於所述軸線；和(h)至少一個柔性電路，其將所述發送器驅動器電連接到所述發送器電路、並且將所述接收器驅動器電連接到所述接收器電路。
[0010]本發明的又一個方面是一種包括上述光學組件的收發器。在一個實施例中，所述收發器包括:(a)光學接口，其至少包括:(i)第一部分，具有有著第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合的至少一個光學管路接口，(ii)第二部分，具有有著第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合的至少一個發送器接口和有著第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合的至少一個接收器接口，所述第一、第二和第三軸線基本上平行；和(iii)波長濾波器元件(WFE)，其設置在所述第一和第二部分之間，所述WFE限定出在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路；(b)基板，其限定出基本上垂直於所·述第一、第二和第三軸線的平面型表面，而所述光學接口設置在所述平面型表面上；(C)與所述發送器接口光學耦合的至少一個發送光學器件；(d)與所述接收器接口光學耦合的至少一個接收光學器件；(e)鄰近所述發送光學器件、安裝在所述基板上的發送器驅動器；(f)鄰近所述接收光學器件、安裝在所述基板上的接收器驅動器；(g)至少一個電路板，其包括發送器電路和接收器電路，所述電路板基本上平行於所述軸線；和(h)至少一個柔性電路，其將所述發送器驅動器電連接到所述發送器電路、並且將所述接收器驅動器電連接到所述接收器電路；(i)容納所述光學組件的殼體；和(j)適配器，其鄰近所述光學接口以接收光學連接器。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1(a)和圖1(b)示出本發明的光學接口的一個實施例。
[0012]圖2示出圖1的光學接口的分解視圖。
[0013]圖3示出本發明的波長濾波器的一個實施例。
[0014]圖4是示出圖3所示的波長濾波器元件上的各種塗層的示意圖。
[0015]圖5示出圖1的光學接口中的對準銷孔的一個實施例。[0016]圖6示出一種包括圖1的光學接口的光學組件的一個實施例。
[0017]圖7示出圖6的光學組件的分解視圖。
[0018]圖8示出一種保持發送光學器件和接收光學器件的陣列的晶片的一個實施例。
[0019]圖9示出一種包括圖6的光學組件的收發器的一個實施例。
[0020]圖10示出圖9的收發器的分解視圖。
[0021]圖11示出圖9的收發器的截面圖。
[0022]圖1la示出圖11的收發器的光電接口的近距視圖。
[0023]圖12a和圖12b示出用於多路發送和接收光學器件的第一和第二光路的示意圖。【具體實施方式】
[0024]參考圖1 (a)、圖1(b)和圖2，示出本發明的光學接口 100的一個實施例。如在此使用的，光學接口是指:在光學導體與一個或多個光學器件之間的接口，其通常而非必要地為光電器件(opto-electric device, 0ED)。
[0025]光學接口 100包括第一部分101，所述第一部分101具有:帶有第一軸線180、用於與至少一個光學管路(conduit)(未示出)光學耦合的至少一個光學管路接口 104。光學接口 100還包括第二部分102，所述第二部分102具有:帶有第二軸線181、用於光學耦合於發送光學器件(未示出)的至少一個發送器接口 105，以及，帶有第三軸線182、用於光學耦合於接收光學器件(未示出)的至少一個接收器接口 106。所述第一、第二和第三軸線基本平行。設置在第一和第二部分101，102之間的是波長濾波器元件(wavelength filterelement, WFE) 103。WFE103限定:在發送器接口 105與光學管路接口 104之間的第一光路110，以及，在光學管路接口 104與接收器接口 106之間的第二光路111。這些元件的每一個在下面詳細描述。
[0026]所述第一和第二部分的功能是:與所述光學管路、以及與所述發送和接收光學器件進行光學接口。通常而非必要地，所述光學管路是固定在配合連接器中的波導或光纖，所述配合連接器與光學接口 100或與一種容納所述光學接口的結構(見例如收發器900 (見圖9))互接合(interengage)。所述光學器件可以是接收或發送光的任何器件，並且可包括例如:(a)光電器件(OED)，其為供源(source)、檢測和/或控制光的電器件(例如用於發送/接收光學信號、處理該信號、和發送響應信號的光子處理器比如CMOS光子處理器；電光存儲器，電光隨機存取存儲器(EO-RAM)或電光動態隨機存取存儲器(EO-DRAM);和用於管理光存儲器的電光邏輯晶片(E0-邏輯晶片)；雷射器，例如垂直腔表面發射雷射器(VCSEL)、雙通道式、平面掩埋異質結構式(DC-PBH)、埋新月式(buried crescent, BC)、分布式反饋式(DFB)、分布式布拉格反射器(DBR);發光二極體(LED)，例如表面發光LED(SLED)，邊緣發光LED (ELED)，超冷光二極體(SLD);和光電二極體，例如P-本徵-N(PIN)和雪崩光電二極體(APD)) ； (b)無源部件，其不將光能轉換成另一種形式並且其不改變狀態(例如，光纖，透鏡，分/插波長濾波器(add/drop filters),陣列波導光柵(AWG), GRIN透鏡,分光器/ f禹合器，平面波導，或衰減器)；或(c)混合器件，其不將光能轉換成另一種形式、但其響應於控制信號而改變狀態(例如，開關，路由器，調製器，衰減器，和可調波長濾波器)。還應理解，所述光學器件可以是單個的分立器件，或者它可組裝或集成為器件的陣列。
[0027]第一部件101包括光學管路接口 104。光學接口 104可包括:任何已知的用於準直或聚焦往來於光學管路(未示出)的光學光的器件。準直器是一種窄化粒子束或波束的器件。對於「窄化」，可意指:使運動方向變成沿特定方向更對準的(例如，準直的或平行的)，或使所述束的空間截面變得較小。通常而非必要地，光學管路接口 104包括:透鏡104a，其相對於第一部件101的光學透明材料的接口而限定，以及，在第一和第二部分101，102之間限定的空腔140中的空氣，如圖1 (a)所示。同樣地，發送器接口 105和接收器接口 106也分別構造有透鏡105a，106a,以準直從所述發送光學器件(未示出)發送出的光或聚焦進入所述接收光學器件(未示出)的光。再次地，這些接口的構造可能變化，雖然通常而非必要地，所述構造涉及如圖所示的空腔140中的空氣和第二部分102的光學透明材料之間限定的透鏡。
[0028]在一個實施例中，所述光學管路、接收器和發送器接口是與第一和第二部分一體地模製的，如圖1 (a)、圖1(b)和圖2所示。或者,第一和第二部分101，102可利用在它們各自接口的位置中的空腔(或其它類型的容座(容座))而模製，使得分立的準直器可設置在所述空腔中。接口的其它實施例，本領域技術人員根據本公開的啟示而獲知。
[0029]在一個實施例中，光學接口 100配置成收納多個光學管路。例如，參考圖1(b)和圖2，第一部分101包括多個光學管路接口 104。應理解，這種實施例，WFE103限定出在每個光學管路接口與每個發送器接口之間的第一光路以及在每個光學管路接口與每個接收器接口之間的第二光路。這樣，在這種實施例中，WFE103限定出如圖12b示意示出的多個平行的(即，並排的)第一光路以及如圖12a示意示出的多個平行的(即，並排的)第二光路。
[0030]在第二部分102中限定的接收器接口 106和發送器接口 105的數量，將對應於在第一部分101中的光學管路接口 104的數量。在此實施例中，一個發送器接口和一個接收器接口對應於給定的光學管路接口。應理解，然而，本發明的光學接口不限於在一給定通道上的正好一個發送信號和一個接收信號。例如，WFE可配置成在一給定通道上多路復用(multiplex) /多路分配(demultiplex)不同波長的兩個或更多個接收信號和不同波長的兩個或更多個發送信號。在這種實施例中，WFE103的區域延伸成有助於附加的光路，並且附加的成排的發送器/接收器接口限定在第二部分中。
[0031]在此特定實施例中，第一部分101限定十二個(12)不同的光學管路接口 104。此時，十二條管路光學纜線常見於:包括MPO和MPX型連接器系統的某些MT型套圈(ferrule)。雖然在此特別公開了一種十二通道系統，但是應理解，本發明不限於十二條導體纜線，並且可與任何數量的光學管路一起使用。
[0032]所述第一和第二部分在圖1和圖2中示出為分立部件。這種實施例提供諸多益處。例如，這種構造提供對限定在各部分上的接口的容易的接取(access)，這有助於它們相應的透鏡的精確模製。另外，通過在分立部件之間拆分(split)所述接口，由於接口模製廢棄所造成的產量損失不會被更加增加。換句話說，如果由於接口模製中的缺陷從而在模製過程中一定量的產品必須被廢棄，則在不同部件之間拆分所述接口將限制在該接口未通過檢查的情況下的浪費。分立部件的另外一個優點是方便，憑藉其從而WFE可被插入在它們之間，如以下討論的。具有分立部件的另外一些優點，根據本公開對本領域技術人員將是明顯的。然而，應理解，本發明不限於其中第一和第二部分101和102是分立的這一實施例，並且，替代地，所述第一和第二部分可一體地形成。一體地形成所述第一和第二部分，提供一定的益處，所述益處包括在所述光學管路接口與所述發送器/接收器接口之間的固有對準，而無需如下所述地使用對準銷/對準銷孔來對準所述第一和第二部分。
[0033]如上面所提到的，所述第一和第二部分必須包括:在所述發送和接收信號的預期波長下為光學透明的材料。在此方面，通常，所述材料應對於1310nm至1490nm的波長為透明的。適合的材料包括:例如，聚碳酸酯(polycarbonate),聚醚醯亞胺(polyether-1mide)或聚芳碸(polyarylsulfone)。這種材料可購買到，例如General Electric公司的UTEM?。
[0034]所述第一和第二部分可使用任何熟知的技術模製得到，包括但不限於:注射模製、壓縮模製、或轉印模製。在一個實施例中，使用注射模製。
[0035]第一和第二部分101，102也用於相對於所述第一、第二和第三軸線將WFE103保持在精確的角度。通常，因為所述第一、第二和第三軸線平行，所以WFE可軸向地和徑向地運動，而無對光路的顯著影響。然而，WFE對相對於所述軸線的角度未對準非常敏感。只是輕微的角度未對準可能導致:所述第一和第二光路不耦合於所述第一和第二部分的接口。因此，所述第一和第二部分應配置成精確地保持WFE處於與所述軸線呈角度對準。為此，在圖1所示的實施例中，第一部分101限定出一個或多個配準表面160，其配置成接觸WFE103並且確保它相對於所述各種軸線的適當的角度對準。應理解，在本公開的啟示下第一和第二部分101，102之間對準WFE103的其它機構也會為本領域技術人員所知。
[0036]為確保第一和第二部分101，102之間的適當對準，可採用各種機械對準機構。對準機構的示例包括:在所述第一和第二部分上彼此機械互接合的鍵，將所述部分保持在一起的外部套筒或其它結構，或在所述第一和第二部分上的、互接合的對準銷和對準銷孔。在圖1至圖3的實施例中，對準銷112用於對準所述第一和第二部分101，102。更進一步地，在一個實施例中，所述對準銷也用於將光學接口 100對準於光學組件600的基板601，如以下相對於圖6至圖8所描述。使用對準銷是本領域熟知的、並且用於例如MT型連接器中。
[0037]在一個實施例中，第一和第二部分使用粘接劑而固定到所述對準銷。為此，在一個實施例中，所述光學接口包括具有毛細通道501的對準銷孔113，如圖5所示。已發現毛細通道501有助於粘接劑在第一和第二部分101，102中沿對準銷孔113的長度的均勻分布。更進一步地，在一個實施例中，孔口 130(見圖1(b))限定在所述光學接口的該側以有助於對準銷孔113中所述粘接劑的引入。在第一和第二部分101，102之間引入所述粘接劑是優選的，因為它避免了所述粘接劑需在到達另一個部分的對準銷孔之前沿一個部分的對準銷孔的全部長度流動。在本公開的啟示下在本發明的光學接口中引入粘接劑的其它方式將會為本領域技術人員所知。
[0038]用於將所述第一和第二部分固定到所述對準銷的粘接劑，可以是任何已知的用於將塑料或玻璃固定到金屬的粘接劑。在一個實施例中，粘接劑是熱固化粘接劑，例如環氧樹月旨。在一個實施例中，所述熱固化環氧樹脂通過將低強度電流發送經過對準銷112從而被固化。 申請人:已發現:與通常用於這種銷中的金屬(例如不鏽鋼)相關聯的高電阻，引起所述銷的溫度顯著上升，從而固化所述粘接劑。這種方法有益於試圖加熱全部光學接口 100，因為所述第一和第二部分通常包括隔熱材料例如塑料。由此，試圖整體地加熱所述光學接口以固化所述對準銷孔中的粘接劑，因所述第一和第二部分的隔熱特性而受挫。相反地，當傳送電流經過所述銷時，所述第一和第二部分的隔熱性質有助於固化，因為它們的隔熱性質傾向於防止熱從對準銷112散出。[0039]WFE103用於在所述光學管路與所述接收器接口或所述發送器接口之間對光進行耦合。為此，WFE過濾所述接收和發送信號的波長，以確保僅所述接收信號從光學管路接口耦合到接收器接口，以及僅所述發送信號從發送器接口耦合到光學管路接口。參考圖3，WFE103的示意圖示出帶有圖示的第一和第二光路110，111，其中發送和接收器信號在第一和第二平行表面305，306之間被選擇性地發送、折射、和反射。
[0040]考慮第一光路110,發送信號從WFE103右邊的發送器部件(未不出)被發射出(如圖3所示)，並且入射在第二平行表面306上的點302。這時，WFE103的材料與空氣的折射率的差異，導致光當它傳播經過WFE到第一平行表面305時略微彎曲。該發送信號於點301處入射在第一平行壁305。這時，該發送信號由於WFE與空氣之間的折射差異而成微小角度地離開WFE103、並且耦合到WFE103左邊的光學管路接口(未示出)，如圖3所示。關於第二光路111，所述接收信號從WFE103左邊的光學管路(未示出)被發射出(如圖3所示)，並且入射在第一平行表面305上的點301。這時，WFE103的材料與空氣的折射率的差異，導致光當它傳播經過WFE到第二平行表面306時略微彎曲。該接收信號於點302處入射在第二平行壁306。這時，該信號被反射回到第一平行表面305。該接收信號入射在第一平行表面305於點303處，在該點處該信號再次被反射到第二平行表面306上的點304。這時，該接收信號由於WFE與空氣之間的折射差異而成微小角度地離開WFE103、並且耦合到WFE103右邊的接收器接口(未示出)，如圖3所示。
[0041]由此描述，應顯而易見的是，第一光路110基本上是從所述發送器接口經過光學WFE至所述光學管路接口的一條直接的路徑。不存在WFE103內的信號的反射。相反地，第二光路111是一條更複雜且更長的路徑，其中光在至所述接收器接口的途中於點302和303處被反射。雖然第一和第二路徑可能被切換用於所述發送器和接收器接口，但是通常優選是，將所述接收器接口耦合到較長的光路，因為所述接收光學器件通常對於接收光而言更加寬鬆。例如，模場(mold field)直徑對於光電二極體(大約70μηι)比對於光纖或發送光學器件(大約9 μ m)大得多。因此，相比將光耦合到光纖或發送光學器件，將光耦合到接收光學器件通常更容易。因此，因為光擴散和變化更可能沿較長的光路111發生，所以優選(而非必要的)是，將較長路徑耦合到接收器。
[0042]參考圖4，WFE103的一個實施例的示意圖示出為帶有塗層，以增強它的光學性能和波長選擇性。具體地，一定塗層用於增強一定波長的反射，同時確保其它波長不被反射。具體地，塗層401對應於點301周圍的區域，如相對於圖3所描述。這是接收信號進入WFE103以及發送信號離開WFE103所在的點。因此，在一個實施例中，塗層401對發送和接收信號兩者的波長(例如，發送1480 - 1500nm和接收1260_1360nm)而言是抗反射塗層。塗層402對應於圖3中的點302。這是發送信號進入WFE103所在的點，並且接收信號被反射至點303。因此，在一個實施例中，塗層402對於發送信號波長是透明的、但對於接收信號波長是反射性的。塗層403對應於圖3的示意圖中的點303。此點對應於被反射至點304的接收信號，如上述。這時，與發送信號沒有重疊，因而塗層403可以是適合用於反射所有波長的反射鏡(mirror)塗層。塗層404對應於點304，其為接收信號離開WFE303並且耦合到接收器接口時所在的點，如相對於圖3所描述。因此，在一個實施例中，塗層404是對於接收信號波長的抗反射塗層。更進一步地，為減小發送器和接收器接口之間的串擾，在一個實施例中，塗層304對於除接收信號波長外的所有其它頻率也是反射性的，以確保僅接收信號波長被透射或被耦合到接收器接口。
[0043]WFE103可以是分立的，或者它可以是與第一和第二部分101，102 一體地模製的。通常，對於WFE103，優選是分立於所述第一和第二部分的以改善可製造性。具體地，在一個實施例中，WFE103具有簡單的直線形式、帶有如上述的各種塗層。這種器件可經濟地大批量地製備為片材或晶片，然後被分切(dice)成獨個部件。
[0044]光學接口 100適於進行具備高度可製造性的堅固包裝。所述包裝的一個實施例是圖6和圖7所示的光學組件600。光學組件600包括如上所述安裝到基板601的光學接口100。該基板限定出基本垂直於第一、第二和第三軸線的平面型表面601a。至少一個晶片701也安裝到平面型表面601a，所述至少一個晶片701包括:至少一個發送光學器件801和至少一個接收光學器件802 (見圖8)，每個發送光學器件和接收光學器件分別光學耦合於對應的發送器接口 105和接收器接口 106 (見圖1Oa)。發送器驅動器602和接收器驅動器603，被安裝到平面型表面601a，分別相鄰於發送光學器件和接收光學器件。至少一個電路板基本垂直於平面型表面601a，該至少一個電路板包括發送器電路和接收器電路。所述發送器和接收器驅動器以柔性電路604將驅動器連接到接收器電路。這些元件在以下詳細描述。
[0045]基板601用來支承光學接口 100和所述0ED，並且在一個特定實施例中，也用來將它們對準使得OED光學耦合於所述光學接口。在一個實施例中，所述基板也作用為散熱器用於消散OED所產生的熱。
[0046]參考圖7所示實施例，基板601包括所述光學器件和所述光學接口安裝於其上的平面型表面601a。在一個實施例中，為確保平面型表面601a上光學接口 100的適當定位，採用對準銷孔703來與對準銷112協作，如以上討論的。使用對準銷和對準銷孔用於對準目的，在例如MT型連接器中是熟知的。這種對準技術將光學接口 100非常精確地定位在平面型表面601a上。雖然對準銷示出在此實施例中，但是應理解，平面型表面601a上光學接口 100相對於所述光學器件的對準的其它方式，在本發明的範圍內也是可能的。例如，基準(fiducial)可設置在平面型表面601a上，以有助於被動對準。所述基準可以呈下述形式:例如，光學接口 100所抵靠的突起，或用於自動拾取和放置處理的視覺標記。其它一些對準技術也可採用，如美國專利N0.5，574，561中所公開的。
[0047]如以上所提及的，所述發送器和接收光學器件可以是獨個安裝在平面型表面601a上的分立的0ED。在一個實施例中，所述發送器和接收光學器件組合呈陣列且被安裝在晶片上。OED陣列是通常優選的，因為給定陣列的OED之間的對準趨向於高度準確的，由此僅需要對準該陣列而不是獨個0ED。例如，參考圖8，在一個實施例中，晶片701構造用於布置在平面型表面601a上。晶片701包括基板810，其上安裝發送光學器件陣列801和接收光學器件陣列802。在此特定實施例中，發送器和接收器陣列801，802通過引線接合件803而分別引線接合到跡線804，805。
[0048]為了有助於OED與光學接口 100之間的對準，重要的是，將陣列801，802精確地設置在基板810上。通常有兩種用於對準OED的對準方式——主動式和被動式。在被動對準中，配準或對準特徵通常被直接製作在部件上以及在部件將要安裝到的基板上。所述部件然後使用所述對準特徵而被定位在基板上且被固接(affix)在位。在主動對準中，OED布置在基板上，但在固接至其之前，光學信號被發送經過所述部件同時它們被操縱以提供最優的光學性能。一旦實現最優性能，所述部件就被固接到基板。雖然主動對準趨向於比被動對準更精確，但是被動對準有助於高速、大批量自動化生產，因此是優選的。然而，往往極為困難的是，使用被動對準沿全部三條軸線在光學上對準，特別是如果要求特別良好的對準時。然而，如果被動對準可用於實現沿兩條軸線或甚至一條軸線的的可接受的對準使得主動校準僅需用於剩餘的軸線或用於微調，則可實現製造時間和成本的顯著降低。
[0049]本發明的光學接口可具有若干特徵以有助於OED的被動對準。在一個實施例中，所述基板具有如以上提及的基準以有助於OED的被動對準，使得各光學軸線對準於它相應的反射接口。
[0050]在一個實施例中，接觸墊圖案被用來在回流操作過程中被動對準0ED。具體地，OED在它的安裝側設置有一定的接觸墊圖案，並且所述基板在它的第一平面型表面上具有相同的墊圖案。OED然後使用已知的拾取和放置技術而布置在所述基板上，處於粗對準。基板墊與OED墊之間的對準然後在該組件被回流使得接觸墊的表面張力引起OED的圖案對準在基板上的圖案上方時得以實現，由此相對於基板的槽和反射表面精確地定位0ED。這種機構是熟知的且公開的，例如在美國專利N0.7，511，258中，其通過引用結合於此。
[0051]在另外一個實施例中，除接觸墊外或作為其附加，採用基板上的其它基準以有助於被動對準。例如，所述基準可以是從所述平面型表面突出的物理結構，其提供待被正限定位在基板上的、OED的邊緣可接觸抵靠的配準表面。或者，所述基準可以是標記，所述標記能夠使用商業可獲得的、超高精度管芯(die)接合機實現基板上OED的視覺對準，所述超高精度管芯接合機例如Suss MicroTec機器(見例如美國專利N0.7，511，258)。
[0052]另外，可採用基準和接觸墊的組合。例如，所述墊可用於將OED拉到與基板的升高的基準接觸。在本公開的啟示下，其它對準技術對本領域技術人員而言將是顯見的。
[0053]在圖8所示的實施例中，基板810包括限定在基板810上的若干基準806。使用已知技術，陣列801和802可利用如上所述的基準806而被精限定位在基板810上。
[0054]通過在基板810上精確地定位陣列801，802，關聯的OED與光學接口 100的對準可通過將基板810精確安裝到平面型表面601a而實現。為此，以上就在基板810上定位陣列801，802所述的不同的對準技術，可用於將基板810定位在平面型表面601a上。通常，使用視覺的或結構式的基準相對於焊料圖案是優選的，因為在基板801與平面型表面601a之間沒有電連接。
[0055]在一個實施例中，平面型表面601a上的基準(未示出)和對準銷孔(未示出)的組合，有助於光學接口 100到晶片701的恰當對準。即，通過用於晶片701定位的基準相對於對準銷孔的配準，或反之亦然，保證光學接口和晶片的相對位置。在一個實施例中，所述基準和對準銷孔的位置在單次光刻步驟中限定在平面型表面601a上。
[0056]如熟知的，需要驅動器電路以操作所述發送器和接收光學器件。如圖6和圖7所示，在一個實施例中，發送器驅動器電路602設置成鄰近晶片701上的發送器驅動器陣列801。具體地，驅動器電路602設置成相鄰於且電連接到觸頭804，如圖8所示。同樣地，驅動器電路603設置成鄰近且電連接到觸頭805，如圖8所示。這種構造使驅動器電路與OED之間的電連接的距離最小化，這趨於增強性能。另外，在圖7的實施例中，平面型表面601a有助於將驅動器電路602，603和晶片701全部布置在共同平面上。
[0057]在一個實施例中，發送光學器件是長波長VCSEL,例如經由Beamexpress/Vertilas而可購買到的那些。VCSEL可垂直於光軸安裝，由此使VCSEL能夠製備呈陣列，不同於分立單元。在圖8的實施例中，VCSEL被分切成四個的陣列、並且相對於對準基準而與四個PIN 二極體一起置於載體(例如陶瓷或S1、GaAs)上。
[0058]VCSEL 一般不適宜於長波長應用，因為在這種波長下的VCSEL不宜於倒裝晶片安裝。用在這裡，長波長VCSEL是指具有1200 - 1600nm的工作波長的VCSEL。因而，此時，為使用這種波長VCSEL，必須採用引線接合技術，如圖8所示。雖然引線接合是熟知的且成熟的技術，但一般不提倡用於高速應用。然而， 申請人:已經認識到，在光纖到到戶應用中，高速操作並不如可靠性和可製造性一樣重要。因此，儘管所述VCSEL可能需要被引線接合到基板(如圖8所示)並且由此可能在工作頻率受到限制，但是VCSEL陣列所提供的益處遠超過這種限制。如以上所提及，使用這種陣列構造提供了方便的表面安裝、並且消除了對準步驟，這大大降低了光學子部件(optical subcomponent)的產量。
[0059]用於操作相應驅動器的發送器和接收器電路是熟知的。同樣地，用於支承這種電路的電路板是熟知的。在圖7所示的實施例中，採用了一種雙電路板的構造。在此實施例中，下電路板605專用於發送器電路，而上電路板606專用於接收器電路。雖然兩個截然不同的電路板示出在此實施例中，但是應理解，其它構造也是可能的。例如，可採用單個電路板，而接收和發送電路兩者限定在其上。同樣地，可採用單個電路板，其中它的上表面包括接收電路並且下表面包括發送電路。其它實施例根據本公開對本領域技術人員將是明顯的。
[0060]在圖7的實施例中，電路板605，606包括:卡緣(card-edge)連接器705，706，其配置成插接到主板上對應的容座中，如本領域中已知的。
[0061]在圖7所示的此實施例中，光學組件600還包括:用於支承基板601和一個或多個電路板605，606的框架607。具體地，該框架包括:用於接收基板601的正面702和其上安裝有一個或多個電路板的後部。正面702限定出如上所述地相對於光學接口 100用於接收對準銷112的對準銷孔703。因此，當完全組裝時，所述對準銷穿過所述第一和第二部分、穿過基板601並且最終穿過框架607的正面702，由此提供光學接口的剛性的且精確的安裝。
[0062]框架702可包括連接到或固定到彼此的各種分立部件，或者，它可包括一體模製的單個部件。在圖7所示的實施例中，框架702是一體模製的部件。然而，在此實施例中，基板601分立於框架607。這種構造具有諸多益處。首先，由於基板601上的對準銷孔和電路的嚴格最準，所以通常優選而非必要的是，基板601製備有如上所述的基準和/或其它對準特徵。這種對準技術通常不適合於較大的非平面結構，如圖7所示的框架607。然而，隨著對準技術的發展，可優選的是，在未來某時將基板601與框架607集成。
[0063]在一個實施例中，光學組件600還包括:蓋704，其用來保護光學接口和0ED。具體地，蓋704包括:孔口 704a，其適用於接收光學接口 100的前向保護部分。當在位時，蓋704固定光學接口 100並且防止它相對於平面型表面601移動。另外，依據蓋704的尺寸，它也可遮蓋驅動器電路602，603或其部分。
[0064]參考圖9和圖10，示出本發明的收發器900的一個實施例。具體地，該收發器包括如上所述的光學組件600。一殼體封閉光學組件600,所述殼體在此實施例中包括下殼體901和上殼體902。該殼體使用任何已知的方式包括比如銷903從而被固定，所述銷903配置成穿過上殼體902、穿過光學組件600並且進入下殼體901，由此將子組件固定到殼體而在同時將上下殼體901，902兩者固定在一起。
[0065]在一個實施例中，收發器900的佔地面積基於電氣CXP互連(IOGb的12通道上遊和IOGb的12通道下遊)。
[0066]在此實施例中，所述收發器還包括適配器1004，如圖10所示。這種適配器是本領域熟知的、並且用於接收配合連接器或其它已知的器件。如圖9所示，適配器1004適用於接收配合連接器920。在一個實施例中，該配合的連接器920包括含有呈陣列的一條或多條光纖的套圈以及配置成接收對準銷112的對準銷孔。這種連接器構造是熟知的並且用於例如MT型連接器例如MPO、MPX和MTRJ連接器中。在此實施例中，適配器1004構造有脊部1005，其接收在下殼體901和上殼體902兩者中的槽1006中(上殼體中未示出)。這樣，當適配器1004被夾在下殼體和上殼體901，902之間時,它被穩固地保持在位。
[0067]在圖9至圖11所示的實施例中，收發器900還包括傳導部分909，其在此特定實施例中設置在收發器900的上部分上。該傳導部分，例如部分909，配置成形成接地通路、以避免在收發器插接到容座(未示出)中時的靜電放電。
[0068]為了有助於從容座移除收發器，設置了手柄908。手柄908提供使用者一種用於抓握收發器900和用於將它從容座取回的機構。這種手柄是本領域熟知的。
[0069]參考圖11，示出收發器900的截面。圖1Oa是光學接口 100及其與基板601上OED的接口的近距視圖。
[0070]雖然本描述是參考示例實施例而進行，但是本領域技術人員將理解可以進行各種變化，並且等同物可用於取代其元件，而不背離本發明的範圍。另外，可以實施多種變型，以使特定的情形或材料適用於本教導，而不背離本質範圍。此外，在附圖和說明書中，已公開了示例實施例，並且儘管使用了特定術語，但是它們除非另外聲明則僅用在一般性的和描述性的意義上、而非用於限制目的，本發明權利要求的範圍因此不受限於此。此外，本領域技術人員將領會，在此討論的方法的某些步驟可按替代順序排序或者步驟可被組合。因此，意旨是隨附權利要求不限於在此公開的特定實施例。
【權利要求】
1.一種光學接口，包括: 第一部分，具有:至少一個光學管路接口，其具有第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合； 第二部分，具有:至少一個發送器接口，其具有第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合，和至少一個接收器接口，其具有第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合，所述第一、第二和第二軸線基本上平行；和 波長濾波器元件，其設置在所述第一和第二部分之間，所述波長濾波器元件限定出:在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路，和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路。
2.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述第一和第二部分是分立部件。
3.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述第一和第二部分是模製的。
4.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述接收器接口、發送器接口和所述光學管路接口中的每一個是準直器。
5.如權利要求4所述的光學接口，其中，所述準直器是與所述第一和第二部分一體地模製的。
6.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述第一部分包括多個光學管路接口，並且所述第二部分包括多個發送器接口和多個接收器接口。
7.如權利要求1所述的光學接口，進一步包括光學耦合到所述發送器接口的發送光學部件。
8.如權利要求7所述的光學接口，其中，所述發送光學部件是發送器陣列。`
9.如權利要求8所述的光學接口，其中，所述發送器陣列是長波長VCSEL陣列。
10.如權利要求1所述的光學接口，進一步包括在所述第一和第二部分中的對準銷孔和設置在所述孔中的對準銷，由此對準所述第一和第二部分。
11.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述波長濾波器元件與所述第一和第二部分分立。
12.如權利要求1所述的光學接口，其中，所述第一光路從所述發送器接口導向到所述光學管路接口。
13.如權利要求12所述的光學接口，其中，所述第二光路涉及在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的至少一個反射表面。
14.如權利要求13所述的光學接口，其中，所述第一光路涉及兩個反射表面。
15.如權利要求1所述的光學接口，其中，波長濾波器元件具有平行的側邊，所述平行的側邊由所述第一和第二部分相對於所述第一軸線保持在一定角度。
16.如權利要求15所述的光學接口，其中，所述波長濾波器元件包括:沿所述平行表面的不同塗層，第一塗層構造為針對第一信號的抗反射塗層，第二塗層構造為用於反射第二信號但透射所述第一信號的選擇式濾波器，第三塗層構造為針對所述第二信號的反射塗層，以及，第四塗層構造為用於反射所述第一信號但透射所述第二信號的選擇式濾波器。
17.一種光學組件，包括: 光學接口，至少包括: 第一部分，具有:至少一個光學管路接口，其具有第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合； 第二部分，具有:至少一個發送器接口，其具有第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合，和至少一個接收器接口，其具有第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合，所述第一、第二和第二軸線基本上平行；和 波長濾波器元件，其設置在所述第一和第二部分之間，所述波長濾波器元件限定出:在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路，和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路； 基板，其限定出基本上垂直於所述第一、第二和第三軸線的平面型表面，而所述光學接口設置在所述平面型表面上； 與所述發送器接口光學耦合的至少一個發送光學器件； 與所述接收器接口光學耦合的至少一個接收光學器件； 鄰近所述發送光學器件、安裝在所述基板上的發送器驅動器； 鄰近所述接收光學器件、安裝在所述基板上的接收器驅動器； 至少一個電路板，其包括發送器電路和接收器電路，所述電路板基本上平行於所述軸線；和 至少一個柔性電路，其將所述發送器驅動器電連接到所述發送器電路、並且將所述接收器驅動器電連接到所述接收器電路。
18.如權利要求17所述的光學組件，其中，所述至少一個發送光學器件是配設為發送器陣列的多個發送光學器件，並且所述至少一個接收光學器件是配設為接收器陣列的多個接收光學器件，並且 其中，所述發送器陣列和接收器陣列安裝在晶片上，所述晶片安裝在所述平面型表面上。
19.如權利要求17所述的光學組件，其中，所述第一和第二部分限定出對準銷孔，並且所述基板限定出對準銷孔，並且進一步包括設置在所述對準銷孔中的對準銷，由此將所述第一和第二部分與所述基板對準。
20.如權利要求17所述的光學組件，其中，所述柔性電路是單個部件。
21.如權利要求17所述的光學組件，進一步包括框架，其用於保持所述基板和所述至少一個電路板。
22.如權利要求21所述的光學組件，其中，所述框架包括對準銷孔，並且其中，所述對準銷設置在所述對準銷孔中。
23.如權利要求17所述的光學組件，其中，至少一個電路板包括:包括所述發送器電路的發送器電路板，和包括所述接收器電路的接收器電路板。
24.如權利要求23所述的光學組件，其中，所述至少一個電路板包括卡緣連接器。
25.一種收發器，包括: 光學組件，至少包括: 光學接口，至少包括: 第一部分，具有:至少一個光學管路接口，其具有第一軸線用於與至少一個光學管路光學耦合； 第二部分，具有:至少一個發送器接口，其具有第二軸線、用於與發送光學器件光學耦合，和至少一個接收器接口，其具有第三軸線、用於與接收光學器件光學耦合，所述第一、第二和第二軸線基本上平行；和 波長濾波器元件(波長濾波器元件)，其設置在所述第一和第二部分之間，所述波長濾波器元件限定出:在所述發送器接口與所述光學管路接口之間的第一光路，和在所述光學管路接口與所述接收器接口之間的第二光路； 基板，其限定出基本上垂直於所述第一、第二和第三軸線的平面型表面，而所述光學接口設置在所述平面型表面上； 與所述發送器接口光學耦合的至少一個發送光學器件； 與所述接收器接口光學耦合的至少一個接收光學器件； 鄰近所述發送光學器件、安裝在所述基板上的發送器驅動器； 鄰近所述接收光學器件、安裝在所述基板上的接收器驅動器； 至少一個電路板，其包括發送器電路和接收器電路，所述電路板基本上平行於所述軸線；和 至少一個柔性電路，其將所述發送器驅動器電連接到所述發送器電路、並且將所述接收器驅動器電連接到所述接收器電路； 容納所述光學組件的殼體；和 適配器，其鄰近所述光學接口以接收光學連接器。
26.如權利要求25所述的收發器，其中所述殼體包括位於後部的開口，用以接取所述至少一個電路板上的卡緣連接器。`
【文檔編號】G02B6/42GK103858040SQ201280046035
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年9月21日 優先權日:2011年9月23日
【發明者】J.W.裡特維爾德, J.A.M.杜伊斯, J.G.M.沃斯 申請人:泰科電子連接荷蘭公司