專利名稱：帶有vcsel光源的紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用光源的光子器件。更具體言之，本發(fā)明涉及的是供紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路用的光源。
在很多電子器件中有大量數(shù)據(jù)需要傳輸，比如在計(jì)算機(jī)與外圍設(shè)備之間。利用光子器件是一種高效傳輸數(shù)據(jù)的方法。當(dāng)前，紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)(IrDA)數(shù)據(jù)鏈路器件通常用作收發(fā)器件。收發(fā)器件采用發(fā)光二極管作光源。這種器件是高效器件， 因?yàn)榘l(fā)光二極管可在足夠大的面積上生成足夠的光使傳輸介質(zhì)，比如光纖，易于接收。
雖然利用發(fā)光二極管作光源是有效的，但發(fā)光二極管能量效率不佳，需要很大的電流才能工作。大的功率消耗對于日益流行的便攜式應(yīng)用是極為不利的。通常在視角為30度時(shí)發(fā)光二極管約需250毫安(脈沖值)。此外，隨著數(shù)據(jù)變得日益復(fù)雜并因而數(shù)據(jù)量相應(yīng)增加，就要求有更高的傳輸速率。當(dāng)前發(fā)光二極管器件的傳輸速率約為115.2千位/秒。
因此，如果能對現(xiàn)有技術(shù)的上述及其他缺點(diǎn)采取補(bǔ)救措施將是極為有益的。
所以本發(fā)明的一個(gè)目的就是要為數(shù)據(jù)鏈路器件提供一種新的改良光源。
本發(fā)明的另一目的是為具有較高傳輸速率的數(shù)據(jù)鏈路器件提供一種新光源。
而本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種對便攜式應(yīng)用很理想的低功耗的數(shù)據(jù)鏈路新光源。
簡言之，為達(dá)到迫切需要的本發(fā)明所要求的目的，根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例提供了一種用于紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路器件的光源。此光源的構(gòu)成包括一個(gè)用來沿一光程發(fā)射光束的垂直腔表面發(fā)射激光器和一個(gè)位于光程上的發(fā)散器件使發(fā)射光束發(fā)散。
上述及其他目的以及更具體的目的對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員由下面對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的詳細(xì)描述并參照附圖應(yīng)該很容易了解。附圖包括

圖1為數(shù)據(jù)鏈路的簡圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明的用于紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路的光源的等角圖；而圖3為圖2所示的光源具有一個(gè)正透鏡時(shí)的等角圖。
現(xiàn)在看一下附圖。各圖中同一標(biāo)號代表同樣的構(gòu)件。首先看圖1。圖1示出的是一個(gè)數(shù)據(jù)鏈路的簡圖，此數(shù)據(jù)鏈路整體用標(biāo)號10代表。數(shù)據(jù)鏈路10的構(gòu)成包括一個(gè)光發(fā)送器件12和一個(gè)光接收器件13，兩者由傳輸介質(zhì)，如光纖14，相耦連。光由光發(fā)送器件12發(fā)射并沿光程進(jìn)入光纖14，再傳輸?shù)焦饨邮掌骷?3。在大多數(shù)情況下上述器件是既可接收又可發(fā)送光信號的收發(fā)器件，所以可進(jìn)行雙向通信。特別是這些器件通常是紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路器件，工作在自由空間介質(zhì)中并使用一個(gè)光源生成光信號。在下面的介紹中將對這種數(shù)據(jù)鏈路器件用的光源予以描述。
請看圖2。圖2所示為一個(gè)其整體用20代表的光源的透視圖。光源20的構(gòu)成包括一個(gè)垂直腔表面發(fā)射激光器(VCSEL)22，此激光器所產(chǎn)生的激光束形式的光信號用23代表。采用VCSEL可大大降低功耗并使提高傳輸速率的能力得到加強(qiáng)。下面將詳細(xì)討論這一點(diǎn)。在本實(shí)施例中VCSEL 22由通常的TO型(To-head)的管座24承載，管座24具有一基座25和側(cè)壁27。對TO型管座24的進(jìn)一步描述略去，因?yàn)檫@在本領(lǐng)域是人所共知的。VCSEL22安裝于基座25上并由側(cè)壁27包圍。
VCSEL通常生成一個(gè)發(fā)散角很小的光束，不適于用作數(shù)據(jù)鏈路的光信號。需要利用一個(gè)發(fā)散器件使發(fā)射的光發(fā)散以便下游元件，如自由空間介質(zhì)，易于接收。此發(fā)散器件位于光束的光程上，可使光束發(fā)散達(dá)45度。較小的發(fā)散度很容易做到。
在側(cè)壁27上是管帽28，它將VCSEL22封起。VCSEL22通常是采取沿垂直向上的光程發(fā)射光束(激光束23)的擺位，該光束穿過位于光束光程上的管帽28。由VCSEL22發(fā)射的激光束為信號提供充足的光，但是如前所述，光束為角度過小的準(zhǔn)直光束而難于覆蓋所需的區(qū)域。光源20包括一個(gè)發(fā)散器件以加大光束的發(fā)散角。在本實(shí)施例中，此發(fā)散器件為一由管帽28承載的透鏡30。實(shí)際上透鏡30可以作為管帽28的一部分經(jīng)由模壓形成。如圖所示，透鏡30是一個(gè)負(fù)透鏡。特別是，透鏡30是具一個(gè)透鏡。當(dāng)激光束23穿過鏡透30時(shí)，其發(fā)散角加大到達(dá)45度以提供一個(gè)有所要求的發(fā)散角的光束29。雖然圖中所示的發(fā)散器件為一凹透鏡或負(fù)透鏡，也可以采用全息單元散射器件作為管帽28。一個(gè)全息散射器件足以使光束發(fā)散到所要求的程度。這里還應(yīng)指出，TO型以外的封裝也可用于安置VCSEL22并具有可加大光束發(fā)散角的發(fā)散器件能力。
參見圖3可看到具有另外一種發(fā)散器件的光源20。在這一個(gè)體例子中，發(fā)散器件是一個(gè)位置距VCSEL22極近的正透鏡32，其結(jié)果為造成光束的過會(huì)聚。光束的過會(huì)聚與光束的發(fā)散在加大發(fā)散角上同樣有效。當(dāng)激光束23通過正透鏡32時(shí)，光束會(huì)聚于點(diǎn)33，之后經(jīng)過過會(huì)聚其最終結(jié)果為光束34的發(fā)散角加大。
通過采用VCSEL作為數(shù)據(jù)鏈路器件的光源可大大降低能耗。這一點(diǎn)對于便攜式應(yīng)用極其重要。例如，采用VCSEL作光源并得到45度的視角要求大約48毫安(假設(shè)斜率效率為0.4瓦/安)。與在視角為30度時(shí)通常的發(fā)光二極管需要250毫安(脈沖值)相比是一個(gè)巨大的改進(jìn)。另外，在光源中使用VCSEL可以提供10兆位/秒和100兆位/秒的數(shù)據(jù)傳輸速率。
于是，可以提供一種數(shù)據(jù)鏈路器件用的新的改良光源。還可以提供一種具有較高傳輸速率和對便攜式應(yīng)用很理想的低功耗的數(shù)據(jù)鏈路器件用的新光源。
本領(lǐng)域的專業(yè)人員對本說明書中選作示例的實(shí)施例很容易做出各種改變和修改。只要這種修改和變化未脫離本發(fā)明的精神，它們應(yīng)該包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)，這一點(diǎn)只有對下面的權(quán)利要求做出公正的解釋可以確定。
由上所述，本說明書已對本發(fā)明進(jìn)行了清楚而簡潔的描述，足以使本領(lǐng)域的專業(yè)人員了解和實(shí)際使用本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種光子數(shù)據(jù)鏈路，包括一數(shù)據(jù)傳輸器件，該器件包括一垂直腔表面發(fā)射激光器用于發(fā)射光束和一置于光程上的發(fā)散器件用于使發(fā)射光束發(fā)射；以及一個(gè)與數(shù)據(jù)發(fā)送器件分開放置的數(shù)據(jù)接收器件用于接收所發(fā)送的光。
2.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)鏈路，其特征在于發(fā)散器件包括一負(fù)透鏡。
3.如權(quán)利要求2中所述的數(shù)據(jù)鏈路，其特征在于負(fù)透鏡還包括凹透鏡。
4.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)鏈路，其特征在于發(fā)散器件包括一全息單元散射器件。
5.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)鏈路，其特征在于發(fā)散器件是正透鏡，位于在光程上靠近垂直腔表面發(fā)射激光器之處以使發(fā)射的光束過會(huì)聚。
6.如權(quán)利要求1中所述的數(shù)據(jù)鏈路，其特征在于VCSEL安裝于TO型管座上，此TO型管座包括一承載發(fā)散器件的管帽。
7.一種用在紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路中的光源，包括一垂直腔表面發(fā)射激光器用于沿光程發(fā)射光束；以及一位于光程上的發(fā)散器件用于使發(fā)射的光束發(fā)散。
8.如權(quán)利要求7中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件是一負(fù)透鏡。
9.如權(quán)利要求8中所述的光源，其特征在于負(fù)透鏡包括凹透鏡。
10.如權(quán)利要求7中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件包括一全息單元散射器件。
11.如權(quán)利要求7中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件是一位于光程上的正透鏡用于使發(fā)射的光束過會(huì)聚。
12.如權(quán)利要求7中所述的光源，其特征在于垂直腔表面發(fā)射激光器安裝于TO型管座上，此TO型管座包括一承載發(fā)散器件的管帽。
13.一種用在紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路中的光源，包括一垂直腔表面發(fā)射激光器用于沿光程發(fā)射光束；以及一位于光程上的發(fā)散器件用于使發(fā)射的光束發(fā)散的發(fā)散角達(dá)到大約為45度。
14.如權(quán)利要求13中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件包括負(fù)透鏡。
15.如權(quán)利要求14中所述的光源，其特征在于負(fù)透鏡包括凹透鏡。
16.如權(quán)利要求14中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件包括全息單元散射器件。
17.如權(quán)利要求13中所述的光源，其特征在于發(fā)散器件包括一位于在光程上靠近垂直腔表面發(fā)射激光器之處的正透鏡以使發(fā)射的光束過會(huì)聚。
18.如權(quán)利要求13中所述的光源，其特征在于垂直腔表面發(fā)射激光器安裝于TO型管座上，此TO型管座包括一承載發(fā)散器件的管帽。
全文摘要
一種用于紅外數(shù)據(jù)交聯(lián)數(shù)據(jù)鏈路器件的光源,其構(gòu)成包括一垂直腔表面發(fā)射激光器用于沿光程發(fā)射光束和一位于光程上的發(fā)散器件用于使發(fā)射的光束發(fā)散。
文檔編號H04B10/10GK1178418SQ97114010
公開日1998年4月8日 申請日期1997年6月27日 優(yōu)先權(quán)日1996年7月2日
發(fā)明者蔣文斌, 邁克爾·S·萊比 申請人:摩托羅拉公司