光學(xué)引擎的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及光學(xué)引擎（2）包括：用于發(fā)射或接收光的至少一個(gè)光電部件（6）；用于承載光電部件（6）的基底（4，5）；光學(xué)耦合裝置（10），其構(gòu)造成用于在光電部件（4，5）與光學(xué)波導(dǎo)（12）之間引導(dǎo)光，固定至基底（4，5）。至少基底（4，5）和耦合裝置（10）包括固定元件（22）并且另一個(gè)包括互補(bǔ)固定元件（24），互補(bǔ)固定元件（24）與固定元件（22）協(xié)作以將耦合裝置（10）定位和固定至基底（4，5），以便實(shí)現(xiàn)在光電部件與光學(xué)耦合裝置之間的光學(xué)耦合。
【專利說(shuō)明】光學(xué)引擎
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)引擎。
【背景技術(shù)】
[0002]因?yàn)樵谕ㄐ畔到y(tǒng)中的數(shù)據(jù)速率方面不斷增長(zhǎng)的需求，例如由于互聯(lián)網(wǎng)，達(dá)到了在印刷電路板(PCB)之間使用電通信的極限。當(dāng)經(jīng)過(guò)電線以高頻(例如25Gb/s或更高)在兩個(gè)電氣部件比如印刷電路板之間傳輸信息時(shí)，保證良好的信號(hào)完整性變得困難。
[0003]為了回應(yīng)這種帶寬需求，高速系統(tǒng)現(xiàn)在使用光學(xué)波導(dǎo)光來(lái)傳輸光攜帶的信息。
[0004]光使得能夠改善兩點(diǎn)之間的信息轉(zhuǎn)換，因?yàn)楣鈱?duì)于干涉現(xiàn)象敏感度更低。然而，電子基礎(chǔ)設(shè)施(比如電信柜)依舊施用仍采用電攜帶的信息的印刷電路板。所以，必須在印刷電路板上施用這樣的裝置，其設(shè)計(jì)用于將光轉(zhuǎn)換成電或?qū)㈦娹D(zhuǎn)換成光，并且用于將光引導(dǎo)進(jìn)/出光學(xué)波導(dǎo)。
[0005]為此，市場(chǎng)上提出一些裝置，比如光學(xué)收發(fā)器和主動(dòng)光纜，其能夠?qū)⒐庑盘?hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)和將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)。這些裝置包括稱為光學(xué)引擎的主動(dòng)部件，其功能是管控電/光信號(hào)轉(zhuǎn)換。
[0006]光學(xué)引擎可以包括基底和光學(xué)耦合裝置，所述基底支撐光電部件，所述光學(xué)耦合裝置構(gòu)造成用于將光從光電部件弓I導(dǎo)至光學(xué)波導(dǎo)，或?qū)⒐鈴墓鈱W(xué)波導(dǎo)弓I導(dǎo)至光電部件。
[0007]為了改善在這種光學(xué)引擎中的信息轉(zhuǎn)換，需要改善在光電部件與光學(xué)波導(dǎo)之間的光學(xué)耦合。
[0008]本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有改善的光學(xué)耦合的光學(xué)引擎，并且所述光學(xué)引擎制造更容易和更低廉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為此，根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)引擎配置成在光學(xué)波導(dǎo)與由基底承載的至少一個(gè)光電部件之間引導(dǎo)光?；坠潭ㄖ凉鈱W(xué)耦合裝置。光學(xué)耦合裝置包括至少一個(gè)固定元件，其構(gòu)造成用于與基底的互補(bǔ)固定元件協(xié)作以將耦合裝置定位和固定至基底，以便實(shí)現(xiàn)光電部件與光學(xué)耦合裝置之間的光學(xué)耦合。
[0010]通過(guò)此特征，耦合裝置和基底精確且被動(dòng)地相對(duì)彼此定位。因此，在耦合裝置與光電部件之間的光學(xué)耦合通過(guò)簡(jiǎn)單的方式獲得，即借助于機(jī)械協(xié)作元件獲得。因此，不需要利用形成在基底和耦合裝置二者上的基準(zhǔn)標(biāo)記，這需要施用定位攝像頭以定位相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記，以便在耦合裝置和基底之間使標(biāo)記相配，從而保證最佳的光學(xué)耦合。
[0011]有利地，在光學(xué)引擎的批量制造過(guò)程中，耦合裝置快速、簡(jiǎn)單并精確地安裝在基底上，例如通過(guò)壓配或塞入實(shí)現(xiàn)。確實(shí)，相比將光學(xué)裝置以準(zhǔn)確定位而膠合至基底，精確地建立固定元件和互補(bǔ)固定元件，例如通過(guò)模制或切割，更為容易，所述光學(xué)裝置和基底二者均為微小部件。
[0012]有利地，光學(xué)耦合裝置相對(duì)于基底并因而相對(duì)于光電部件精準(zhǔn)地對(duì)齊，從而使得朝向波導(dǎo)發(fā)射或接收自該波導(dǎo)的細(xì)光束準(zhǔn)確入射到光電部件上。
[0013]在一些實(shí)施方式中，人們還可以使用在從屬權(quán)利要求中限定的特征中的一個(gè)或多個(gè)。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將從對(duì)于作為非限制性實(shí)施例提供的其實(shí)施方式中的八個(gè)以及對(duì)于附圖的以下描述中容易顯現(xiàn)。
[0015]圖1至8中是根據(jù)本發(fā)明八個(gè)實(shí)施方式的光學(xué)引擎的示意性側(cè)視圖。
[0016]在不同的圖中，相同的參考標(biāo)記標(biāo)注同樣或類似的元件。
【具體實(shí)施方式】
[0017]參見(jiàn)圖1，根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的光學(xué)引擎2包括被構(gòu)造成用于承載成行的光電部件6的基底4,和光學(xué)稱合裝置10。光學(xué)稱合裝置10配置成用于在光電部件6與光學(xué)波導(dǎo)12之間引導(dǎo)光。
[0018]根據(jù)第一實(shí)施方式，基底4是由兩層透明材料制成的光學(xué)子組件5，所述透明材料比如是塑料、模制玻璃或熔融硅石。光學(xué)子組件5例如能夠安裝在承載電子部件的母板上，所述電子部件電聯(lián)結(jié)至光電部件6。
[0019]光學(xué)子組件5在每個(gè)光電部件6前方包括至少一個(gè)透鏡14或其它適合的光束成形裝置，以增強(qiáng)光學(xué)耦合裝置10與光電部件6之間的光學(xué)耦合。透鏡14例如是在光學(xué)子組件5的材料中激光切割出的。
[0020]在圖1的示意性表示圖中，光電部件6布置在沿X軸延伸的一個(gè)行中。常見(jiàn)地，光電部件6以行列布置。
[0021]光電部件6例如是光發(fā)射光電裝置比如垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)，和光接收光電裝置比如光電二極管或光電探測(cè)器。透鏡(未表示出)還可以安置在激光器的出口處。
[0022]光電部件6通過(guò)倒裝芯片結(jié)合而電連接至光學(xué)子組件5。電跡16設(shè)置在光學(xué)子組件5的第一主面18上。所述第一主面18下文稱為底面18。光學(xué)裝置10固定在光學(xué)子組件5的與底面18相反的第二主面20上。所述第二主面20下文稱為頂面20。來(lái)自或去往光電部件6的光束分別在透射到光學(xué)耦合裝置10中之前或在離開(kāi)光學(xué)耦合裝置10之后在寬度方向上穿過(guò)光學(xué)子組件5。
[0023]光電部件6可以電連接至被構(gòu)造成用于驅(qū)動(dòng)所述光電部件的電子控制裝置8。
[0024]光學(xué)耦合裝置10例如是單元式一體模制的透明塑料件或玻璃材料。
[0025]光學(xué)耦合裝置10包括第一界面26和第二界面28，所述第一界面構(gòu)造成用于從光學(xué)子組件5接收光輸出或向光學(xué)子組件5發(fā)射光，所述第二界面構(gòu)造成用于向光學(xué)波導(dǎo)12發(fā)射光或從光學(xué)波導(dǎo)12接收光，所述光學(xué)波導(dǎo)比如是光纖。
[0026]每個(gè)光學(xué)界面26和28包括光學(xué)傳輸區(qū),其根據(jù)圖1所不的實(shí)施方式布置在一個(gè)行中。每個(gè)傳輸區(qū)均關(guān)聯(lián)于對(duì)應(yīng)的光電部件6和波導(dǎo)12的光纖。
[0027]光學(xué)耦合裝置10另外包括反射器件30，其配置成將光從第一界面26的每個(gè)傳輸區(qū)引導(dǎo)至第二光學(xué)界面28的每個(gè)相應(yīng)傳輸區(qū)，或者將光從第二光學(xué)界面28的每個(gè)相應(yīng)傳輸區(qū)引導(dǎo)成指向第一界面26的每個(gè)傳輸區(qū)。[0028]例如，反射器件30包括一個(gè)或多個(gè)鏡子，其相對(duì)于X-Y平面以45°定向，并且沿X軸延伸。
[0029]第二界面28可以包括透鏡32，其放置在每個(gè)傳輸區(qū)的末端處，用于聚焦到波導(dǎo)12的光纖芯中的光束或用于準(zhǔn)直從光纖芯出來(lái)的光束。
[0030]光學(xué)耦合裝置10例如包括四個(gè)固定元件22，所述固定元件構(gòu)造成與光學(xué)子組件5的四個(gè)互補(bǔ)固定元件24配合。固定元件22和互補(bǔ)固定元件用于在相對(duì)于彼此并相對(duì)于光電部件6在X-Y平面中以及沿Z軸的精確位置處將耦合裝置10定位和固定至光學(xué)子組件5。
[0031]第一光學(xué)界面26的傳輸區(qū)與光電部件6的準(zhǔn)確對(duì)齊是需要的，因?yàn)閭鬏攨^(qū)的接收表面和光電部件的接收區(qū)域或發(fā)射區(qū)域非常小，例如在約十微米的范圍內(nèi)。
[0032]在圖1所示的本發(fā)明實(shí)施例中，固定元件22包括腳部或公元件,所述腳部或公元件配置成與對(duì)應(yīng)的孔或母元件24配合，所述孔或母元件安置在光學(xué)子組件的頂面20上。
[0033]有利地，在公元件和母元件的之間的聯(lián)結(jié)提供了快速且簡(jiǎn)單的光學(xué)耦合裝置10至光學(xué)子組件的組裝，例如通過(guò)壓配或塞入實(shí)現(xiàn)。
[0034]有利地，固定元件22還在互補(bǔ)固定元件24中被卡住。
[0035]在改型中，光學(xué)子組件包括公元件，其配置成被塞到光學(xué)耦合裝置的母元件中。
[0036]根據(jù)圖1所示的實(shí)施方式，光學(xué)裝置10包括延伸部34，其形成V形溝槽36的支撐元件。這種V形溝槽構(gòu)造成用于支撐和固定光學(xué)波導(dǎo)12。如圖1所示，V形溝槽36的中線沿Y軸延伸。
[0037]這種V形溝槽允許第二界面28的傳輸區(qū)與光纖的開(kāi)口之間的精確對(duì)齊。
[0038]在改型中，溝槽是U形的并且配備有用于保留光學(xué)波導(dǎo)的彈性葉片。
[0039]通過(guò)這種特征，波導(dǎo)12有利地在制造過(guò)程中快速并準(zhǔn)確地固定至光學(xué)裝置10。
[0040]圖2現(xiàn)在示意性示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式。較之于第一實(shí)施方式，第二實(shí)施方式區(qū)別在于，光學(xué)裝置10不包括延伸部34或用于支撐光學(xué)波導(dǎo)12的任何元件。在本實(shí)施方式中，波導(dǎo)12的端部包括機(jī)械轉(zhuǎn)換卡套38，其在精確限定的位置中接收光纖，用于相對(duì)于光學(xué)裝置第二界面28的傳輸區(qū)的準(zhǔn)確定位。
[0041]圖3現(xiàn)在示意性示出本發(fā)明的第三實(shí)施方式。較之于第一實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，透鏡14并未建立在光學(xué)子組件5內(nèi)。而是，透鏡14固定或形成在光學(xué)子組件5的頂主面20。透鏡14構(gòu)造成用于準(zhǔn)直由光電部件6發(fā)射的光束。
[0042]圖4示意性示出本發(fā)明的第四實(shí)施方式。較之于第二實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，透鏡14并未建立在光學(xué)子組件5內(nèi)。而是，透鏡14固定或形成在光學(xué)子組件5的頂主面20上。透鏡14構(gòu)造成用于準(zhǔn)直由光電部件6發(fā)射的光束。
[0043]圖5現(xiàn)在示意性示出本發(fā)明的第五實(shí)施方式。較之于第一實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，透鏡14并未建立在光學(xué)子組件5內(nèi)。而是，透鏡14固定或形成在光學(xué)子組件5的主底面18上。在這種情況下，透鏡14可以構(gòu)造成用于準(zhǔn)直或聚焦光束。
[0044]圖6示意性示出本發(fā)明的第六實(shí)施方式。較之于第二實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，透鏡14并未建立在光學(xué)子組件5中。而是，透鏡14安裝在光學(xué)子組件5的主底面18上。透鏡14可以構(gòu)造成用于準(zhǔn)直或聚焦光束。在后者的情況下，其它透鏡設(shè)置在耦合裝置10的第一光學(xué)界面26上，用于準(zhǔn)直光束。[0045]根據(jù)圖1至6的實(shí)施方式的改型，可能的是，給耦合裝置的后壁，即第一光學(xué)界面，提供透鏡。借助于這種布置，不需要具有與光學(xué)子組件5 —起形成的透鏡。
[0046]圖7示意性示出本發(fā)明的第七實(shí)施方式。較之于第一實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，基底4不是由透明材料制成的光學(xué)子組件，并且光電部件6并未安裝在基底的底面18上。而是，基底4由非透明材料制成，例如陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸潰體。光電部件6機(jī)械連接和電連接至被安置在基底的主頂面20上的導(dǎo)電跡40。在這種情況下，光學(xué)裝置10包括配置成容置光電部件6的空腔42。
[0047]有利地，在本實(shí)施方式中，形成空腔42后壁的第二光學(xué)界面26的每個(gè)傳輸區(qū)均設(shè)置有透鏡44。
[0048]圖8示意性示出本發(fā)明的第八實(shí)施方式。較之于第七實(shí)施方式，其主要區(qū)別在于，光學(xué)裝置10并不包括延伸部34。而是，波導(dǎo)12的末端包括機(jī)械轉(zhuǎn)換卡套38。
[0049]根據(jù)本發(fā)明的光學(xué)引擎在光學(xué)收發(fā)器領(lǐng)域和主動(dòng)光纜(AOC)領(lǐng)域中得到應(yīng)用。在后者的情況下，光學(xué)引擎安裝到AOC裝置的蹼板(paddle board)(或印刷電路板)上。
【權(quán)利要求】
1.-光學(xué)引擎(2)包括 -至少一個(gè)光電部件(6)，其用于發(fā)射或接收光； -基底(4,5),其用于承載光電部件(6)； -光學(xué)耦合裝置(10)，其構(gòu)造成用于在光電部件(4，5)與光學(xué)波導(dǎo)(12)之間引導(dǎo)光，所述光學(xué)耦合裝置被固定至基底(4，5) 其中，至少所述基底(4，5)和耦合裝置(10)包括固定元件(22)并且另一個(gè)包括互補(bǔ)固定元件(24)，所述互補(bǔ)固定元件(24)與所述固定元件(22)協(xié)作以將耦合裝置(10)定位和固定至基底(4，5)，以便實(shí)現(xiàn)光電部件與光學(xué)耦合裝置之間的光學(xué)耦合。
2._根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述固定元件(22)是公元件，所述互補(bǔ)固定元件(24)是母元件。
3.-根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述基底(4，5)是配置成傳輸光的光學(xué)子組件(5 )，所述耦合裝置(10 )固定至光學(xué)子組件(5 )的一個(gè)主面(20 )，所述光電部件(6)固定至光學(xué)子組件(5)的相反的主面(18)。
4.-根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述光學(xué)耦合裝置(10)包括固定在光學(xué)耦合裝置(10)的第一光學(xué)界面(26)上的至少一個(gè)透鏡(44);所述透鏡(44)面向光電部件(6)。
5.-根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述光學(xué)子組件(5)包括至少一個(gè)透鏡(14)。
6.-根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述透鏡(14)建立在光學(xué)子組件(5)的一個(gè)主底面(18)上。
7.-根據(jù)權(quán)利要求5所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述透鏡(14)建立在光學(xué)子組件(5)的一個(gè)主頂面(20)上。
8.-根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的光學(xué)引擎(2)，其中，所述基底(4)由非透明材料制成，所述光電部件(6)固定在基底(4)的主面(20)上；所述耦合裝置(10)也固定至所述主面(20)。
9.-根據(jù)任意前述權(quán)利要求所述的光學(xué)引擎(10)，其中，所述光學(xué)耦合裝置另外包括緊固部件(36，38)，所述緊固部件配置成將光學(xué)波導(dǎo)(12)定位和附接至光學(xué)裝置(10)。
10.-根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)引擎(10)，其中，所述緊固部件(36，38)包括溝槽(36)。
11.-根據(jù)權(quán)利要求9所述的光學(xué)引擎(10)，其中，所述緊固部件(36，38)包括機(jī)械轉(zhuǎn)換卡套(38)。
【文檔編號(hào)】G02B6/42GK103430067SQ201180056219
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2011年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2010年11月25日
【發(fā)明者】G·亞布雷 申請(qǐng)人:Fci公司