專利名稱：一種可調(diào)式光收發(fā)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可調(diào)結(jié)構(gòu)，特別是涉及一種可調(diào)式光收發(fā)模塊。
背景技術(shù)：
隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展以及對應(yīng)高速寬帶通信的未來趨勢，對于通信速度與品質(zhì)的要求越來越高；以光纖網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)墓馔ㄐ女a(chǎn)業(yè)已成為通信產(chǎn)業(yè)的重心。而與光通信相關(guān)的光纖應(yīng)用產(chǎn)品也越來越重要，具有光信號(hào)收發(fā)功能的光收發(fā)模塊是光主動(dòng)元件中重要的元件，其負(fù)責(zé)光信號(hào)的傳送與接收。以光纖為媒介的高速傳輸系統(tǒng)需要有高品質(zhì)的光收發(fā)器來支持，才能滿足使用者的需求。
而光收發(fā)模塊的技術(shù)發(fā)展，隨著電子封裝朝向輕薄短小以及光傳輸速率不斷提高，使得其封裝體積也趨向小型化。而在激光光源與光纖耦合效率(Coupling Efficiency)高精確度的要求下，對位的要求就必須十分嚴(yán)格。
一般所使用的主動(dòng)對位方式，是以人工來作對位，因此需花費(fèi)較長的時(shí)間與大量的人力，因此不利于量產(chǎn)。相對地，被動(dòng)對位的封裝方式則適合自動(dòng)化生產(chǎn)與降低成本，在美國第5499312號(hào)專利中，所提到的設(shè)計(jì)為利用覆晶連接技術(shù)將光波導(dǎo)及光電元件做被動(dòng)對位，利用焊錫的方式連接光波導(dǎo)、底座和光電元件，通過焊球的表面張力產(chǎn)生自我對位的效果。此對位則需通過精密計(jì)算焊球的分布以及顆粒大小才能達(dá)到最佳的對位效果。然而，無論是何種對位形式，于目前的光通信系統(tǒng)架構(gòu)中，主動(dòng)元件的光收發(fā)模塊在封裝與裝配過程中如激光焊接、光纖插置等過程，會(huì)產(chǎn)生焊后位移、不同光纖與陶瓷套管間的間隙差異及光纖彎曲問題，而對光信號(hào)耦合品質(zhì)產(chǎn)生影響，使光信號(hào)的傳輸強(qiáng)度大幅衰減。
微機(jī)電系統(tǒng)中的致動(dòng)元件一般應(yīng)用于二維方向的位移運(yùn)動(dòng)。目前此技術(shù)被開發(fā)用以控制記錄媒體的讀寫頭或是掃描探針顯微鏡的探針等。如美國專利公開號(hào)US20020047493的申請案所公開，其利用靜電式梳式致動(dòng)器來控制微平臺(tái)，以設(shè)計(jì)出可在x軸及y軸方向作二維運(yùn)動(dòng)的可移動(dòng)式元件。另外，如美國專利公開號(hào)US20020136485的申請案所述的一種二維位移梳式位移裝置，將微平臺(tái)結(jié)合于兩組梳式致動(dòng)器，兩組梳式致動(dòng)器分別控制一方向的位移，并且兩組梳式致動(dòng)器分別通過兩組彈簧結(jié)合于微平臺(tái)。當(dāng)其中的一組梳式致動(dòng)器進(jìn)行一方向的位移時(shí)，另一組梳式致動(dòng)器可通過彈簧來吸收位移以維持其狀態(tài)。目前此技術(shù)尚未應(yīng)用于光收發(fā)模塊的對位，且微平臺(tái)的移動(dòng)僅限于平面方向。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種可調(diào)式光收發(fā)模塊，將光收發(fā)模塊安裝于一可移動(dòng)式的平臺(tái)以實(shí)時(shí)修正因封裝過程所造成的對準(zhǔn)誤差，通過二維平面致動(dòng)元件配合垂直致動(dòng)元件來控制已封裝的光收發(fā)模塊位置，使光收發(fā)模塊在焊接及封裝之后仍具備實(shí)時(shí)耦合、快速作動(dòng)、精細(xì)微調(diào)等耦合需求，能實(shí)時(shí)修正光收發(fā)模塊與光纖之間因焊后位移、間隙配置、光纖彎曲所造成的對準(zhǔn)誤差。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種可調(diào)式光收發(fā)模塊，用以進(jìn)行光電元件的位置調(diào)整，可包含一光電元件，一平臺(tái)及一組平面致動(dòng)元件，平面致動(dòng)元件包含第一方向致動(dòng)元件與第二方向致動(dòng)元件，其中光電元件安裝于平臺(tái)，第一方向致動(dòng)元件與第二方向致動(dòng)元件分別耦合于平臺(tái)以調(diào)整平臺(tái)的位移，第一方向致動(dòng)元件控制平行于平臺(tái)的第一方向位移，第二方向致動(dòng)元件控制平行于平臺(tái)的第二方向位移，從而調(diào)整光電元件的平面位置對準(zhǔn)光纖。此外，通過調(diào)整光電元件位移，可以解調(diào)光通量而改變光電元件傳輸至光纖的功率。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該光電元件為發(fā)光元件、透鏡及光傳感器其中之一。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第一方向致動(dòng)元件控制平行于該平臺(tái)的水平方向位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第二方向致動(dòng)元件控制平行于該平臺(tái)的垂直方向位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第一方向致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器、一靜電梳式致動(dòng)器、一熱數(shù)組式致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第一方向致動(dòng)元件為一個(gè)以上的該靜電梳式致動(dòng)器，該靜電梳式致動(dòng)器包含一可動(dòng)梳式電極板及一固定梳式電極板，該可動(dòng)梳式電極板連接于該平臺(tái)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間隔一段距離，且該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板的梳齒互相交錯(cuò)，在施加電壓時(shí)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)梳式電極板，帶動(dòng)該平臺(tái)沿該第一方向產(chǎn)生位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，還包含多個(gè)彈性件，固定于該光收發(fā)模塊并連接于可動(dòng)梳式電極板。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第二方向致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器、一靜電梳式致動(dòng)器、一熱數(shù)組式致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該第二方向致動(dòng)元件為一個(gè)以上的該靜電梳式致動(dòng)器，該靜電梳式致動(dòng)器包含一可動(dòng)梳式電極板及一固定梳式電極板，該可動(dòng)梳式電極板連接于該平臺(tái)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間隔一段距離，且該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板的梳齒互相交錯(cuò)，在施加電壓時(shí)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)梳式電極板，帶動(dòng)該平臺(tái)沿該第二方向產(chǎn)生位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，還包含多個(gè)彈性件，固定于該光收發(fā)模塊并連接于可動(dòng)梳式電極板。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，還包含一垂直致動(dòng)元件，控制垂直于該平臺(tái)的一垂直方向位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該垂直致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，該垂直致動(dòng)元件為一靜電致動(dòng)器，其包含一上電極與一下電極，在該上電極與該下電極施加電壓而產(chǎn)生互相吸引的靜電力，具有該上電極的平臺(tái)產(chǎn)生該垂直方向位移。
上述可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特點(diǎn)在于，還包含一固鎖機(jī)構(gòu)，用以固定調(diào)整位置后的該平臺(tái)。
本發(fā)明還提供一種可調(diào)式光收發(fā)模塊，其可作三維方向的位移調(diào)整，可包含一光電元件、一平臺(tái)、一組平面致動(dòng)元件與垂直致動(dòng)元件，平面致動(dòng)元件包含第一方向致動(dòng)元件與第二方向致動(dòng)元件。其中光電元件安裝在平臺(tái)，第一方向致動(dòng)元件、第二方向致動(dòng)元件及垂直致動(dòng)元件分別耦合于平臺(tái)以調(diào)整平臺(tái)的位移，第一方向致動(dòng)元件控制平行于平臺(tái)的第一方向位移，第二方向致動(dòng)元件控制平行于平臺(tái)的第二方向位移，垂直致動(dòng)元件控制垂直于平臺(tái)的垂直方向位移。通過三維方向來調(diào)整光電元件位移，可更精確地解調(diào)光電元件至光纖之間的功率傳輸。
本發(fā)明可應(yīng)用的光電元件包含發(fā)光元件、透鏡及光傳感器，在所使用的微致動(dòng)器可為靜電致動(dòng)器(electrostatic actuators)、靜電梳式致動(dòng)器(electrostatic comb-drive actuators)、熱數(shù)組式致動(dòng)器(thermal arrayactuators)和磁控致動(dòng)器(magnetic actuators)等致動(dòng)器其中之一。本發(fā)明的主要結(jié)構(gòu)包含平臺(tái)以及致動(dòng)元件部分，可配合現(xiàn)今的微機(jī)電技術(shù)(MEMS)加以制造并配合量產(chǎn)。
本發(fā)明的功效，在于可實(shí)時(shí)補(bǔ)償焊后位移、間隙配置及對準(zhǔn)偏差所造成的耦合誤差與光強(qiáng)度損耗，還可利用精密的位移調(diào)整來根據(jù)不同需求解調(diào)光通量。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的示意圖；及圖2為本發(fā)明實(shí)施例加上Z軸致動(dòng)元件的示意圖。
其中，附圖標(biāo)記100-平臺(tái)101-光電元件110-Y軸致動(dòng)元件111-靜電梳式致動(dòng)器1111-可動(dòng)梳式電極板1112-固定梳式電極板112-彈性件120-X軸致動(dòng)元件
210-下電極220-基座具體實(shí)施方式
本發(fā)明提供的可調(diào)式光收發(fā)模塊，以致動(dòng)元件來控制平臺(tái)的三維方向位移，調(diào)整已封裝于光收發(fā)模塊的光電元件的相對位置。在本發(fā)明實(shí)施例中以靜電梳式微致動(dòng)器作為致動(dòng)元件，其驅(qū)動(dòng)原理是提供電壓在間隔一段距離的兩個(gè)梳狀電極板之間加入電壓，則兩個(gè)電極板間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力。
在實(shí)施例中，以X軸與Y軸分別作為平面致動(dòng)元件的第一方向與第二方向，請參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例的示意圖，用以調(diào)整光電元件101于光收發(fā)模塊的相對位置，其可調(diào)機(jī)制包含平臺(tái)100、X軸致動(dòng)元件120與Y軸致動(dòng)元件110，其中光電元件101安裝于平臺(tái)100，X軸致動(dòng)元件120與Y軸致動(dòng)元件110分別耦合于平臺(tái)100以調(diào)整平臺(tái)100的位移。X軸致動(dòng)元件120與Y軸致動(dòng)元件110分別包括兩個(gè)靜電梳式致動(dòng)器111，X軸致動(dòng)元件120的兩個(gè)靜電梳式致動(dòng)器111設(shè)置于平臺(tái)100的水平兩側(cè)以控制平行于平臺(tái)100面的水平方向位移，Y軸致動(dòng)元件110的兩組靜電梳式致動(dòng)器111設(shè)置于平臺(tái)100的垂直兩側(cè)以控制平行于平臺(tái)100面的垂直方向位移。
每個(gè)靜電梳式致動(dòng)器111包括可動(dòng)梳式電極板1111及固定梳式電極板1112，可動(dòng)梳式電極板1111連接于平臺(tái)100，可動(dòng)梳式電極板1111及固定梳式電極板1112間隔一段距離，而兩者的梳齒互相交錯(cuò)，當(dāng)施加電壓時(shí)，可動(dòng)梳式電極板1111及固定梳式電極板1112間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力驅(qū)動(dòng)可動(dòng)梳式電極板1111，從而帶動(dòng)平臺(tái)100產(chǎn)生位移。在本發(fā)明實(shí)施例中，還包含多個(gè)彈簧以作為彈性件112，固定于光收發(fā)模塊并連接于可動(dòng)梳式電極板1111，通過彈性件112的變形可緩沖可動(dòng)梳式電極板1111的位移，彈性件112固定于光收發(fā)模塊，多個(gè)彈性件112連接可動(dòng)梳式電級(jí)板1111以支撐平臺(tái)100使其懸浮，并可以其變形緩沖可動(dòng)梳式電極板1111的位移。
本發(fā)明還可加上Z軸致動(dòng)元件以作為垂直致動(dòng)元件，以進(jìn)行三維方向的位移調(diào)整，請參考圖2，其為本發(fā)明實(shí)施例加上Z軸致動(dòng)元件的示意圖。其中光電元件101安裝于平臺(tái)100，Z軸致動(dòng)元件耦合于平臺(tái)100下方以調(diào)整其垂直于平臺(tái)100的垂直方向位移，Z軸致動(dòng)元件為靜電致動(dòng)器，在平臺(tái)設(shè)置上電極(圖中未示)，再間隔一段距離于平臺(tái)100下方的基座220設(shè)置下電極210，于上電極與下電極210施加電壓，則具有上電極的平臺(tái)100將會(huì)產(chǎn)生垂直方向位移。如此，可通過三維方向來調(diào)整光電元件101位移，可更精確地解調(diào)光電元件至光纖之間的功率傳輸。
另外，本發(fā)明的可調(diào)式光收發(fā)模塊還包含一固鎖機(jī)構(gòu)，用以固定調(diào)整后的平臺(tái)。如此即可無須持續(xù)施加電壓以維持靜電力。
本發(fā)明除可實(shí)時(shí)補(bǔ)償焊后位移、間隙配置及對準(zhǔn)偏差所造成的耦合誤差與光強(qiáng)度損耗，還可利用精密的位移調(diào)整來根據(jù)不同需求解調(diào)光通量。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，包含有一光電元件；一平臺(tái)，該光電元件安裝于該平臺(tái)；及一組平面致動(dòng)元件，耦合于該平臺(tái)以調(diào)整該平臺(tái)的平面位移，其包含第一方向致動(dòng)元件，控制一第一方向位移，該第一方向平行于該平臺(tái)；及第二方向致動(dòng)元件，控制一第二方向位移，該第二方向平行于該平臺(tái)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該光電元件為發(fā)光元件、透鏡及光傳感器其中之一。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第一方向致動(dòng)元件控制平行于該平臺(tái)的水平方向位移。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第二方向致動(dòng)元件控制平行于該平臺(tái)的垂直方向位移。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第一方向致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器、一靜電梳式致動(dòng)器、一熱數(shù)組式致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第一方向致動(dòng)元件為一個(gè)以上的該靜電梳式致動(dòng)器，該靜電梳式致動(dòng)器包含一可動(dòng)梳式電極板及一固定梳式電極板，該可動(dòng)梳式電極板連接于該平臺(tái)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間隔一段距離，且該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板的梳齒互相交錯(cuò)，在施加電壓時(shí)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)梳式電極板，帶動(dòng)該平臺(tái)沿該第一方向產(chǎn)生位移。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，還包含多個(gè)彈性件，固定于該光收發(fā)模塊并連接于可動(dòng)梳式電極板。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第二方向致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器、一靜電梳式致動(dòng)器、一熱數(shù)組式致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該第二方向致動(dòng)元件為一個(gè)以上的該靜電梳式致動(dòng)器，該靜電梳式致動(dòng)器包含一可動(dòng)梳式電極板及一固定梳式電極板，該可動(dòng)梳式電極板連接于該平臺(tái)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間隔一段距離，且該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板的梳齒互相交錯(cuò)，在施加電壓時(shí)，該可動(dòng)梳式電極板及該固定梳式電極板間會(huì)產(chǎn)生互相吸引的靜電力驅(qū)動(dòng)該可動(dòng)梳式電極板，帶動(dòng)該平臺(tái)沿該第二方向產(chǎn)生位移。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，還包含多個(gè)彈性件，固定于該光收發(fā)模塊并連接于可動(dòng)梳式電極板。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，還包含一垂直致動(dòng)元件，控制垂直于該平臺(tái)的一垂直方向位移。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該垂直致動(dòng)元件選自一靜電致動(dòng)器及一磁控致動(dòng)器所組成的群組其中之一。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，該垂直致動(dòng)元件為一靜電致動(dòng)器，其包含一上電極與一下電極，在該上電極與該下電極施加電壓而產(chǎn)生互相吸引的靜電力，具有該上電極的平臺(tái)產(chǎn)生該垂直方向位移。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)式光收發(fā)模塊，其特征在于，還包含一固鎖機(jī)構(gòu)，用以固定調(diào)整位置后的該平臺(tái)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可調(diào)式光收發(fā)模塊，包含有一光電元件；一平臺(tái)，該光電元件安裝于該平臺(tái)；及一組平面致動(dòng)元件，耦合于該平臺(tái)以調(diào)整該平臺(tái)的平面位移，其包含第一方向致動(dòng)元件，控制一第一方向位移，該第一方向平行于該平臺(tái)；及第二方向致動(dòng)元件，控制一第二方向位移，該第二方向平行于該平臺(tái)。本發(fā)明可實(shí)時(shí)補(bǔ)償焊后位移、間隙配置及對準(zhǔn)偏差所造成的耦合誤差與光強(qiáng)度損耗，還可利用精密的位移調(diào)整來根據(jù)不同需求解調(diào)光通量。
文檔編號(hào)G02B6/42GK1787406SQ20041008668
公開日2006年6月14日 申請日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月10日
發(fā)明者楊建成, 謝宗甫, 劉文俊, 陳效義, 張景堯 申請人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院