CN100460911C - 提供电光耦合器的方法和装置 - Google Patents

提供电光耦合器的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN100460911C
CN100460911C CNB2005800143697A CN200580014369A CN100460911C CN 100460911 C CN100460911 C CN 100460911C CN B2005800143697 A CNB2005800143697 A CN B2005800143697A CN 200580014369 A CN200580014369 A CN 200580014369A CN 100460911 C CN100460911 C CN 100460911C
Authority
CN
China
Prior art keywords
groove
semiconductor substrate
optical fiber
reverberator
light source
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CNB2005800143697A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1950742A (zh
Inventor
安德鲁·奥尔多伊诺
马里奥·帕尼西亚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Intel Corp
Original Assignee
Intel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Intel Corp filed Critical Intel Corp
Publication of CN1950742A publication Critical patent/CN1950742A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100460911C publication Critical patent/CN100460911C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4219—Mechanical fixtures for holding or positioning the elements relative to each other in the couplings; Alignment methods for the elements, e.g. measuring or observing methods especially used therefor
    • G02B6/4236—Fixing or mounting methods of the aligned elements
    • G02B6/424—Mounting of the optical light guide
    • G02B6/4243—Mounting of the optical light guide into a groove
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274—Electrical aspects
    • G02B6/4277—Protection against electromagnetic interference [EMI], e.g. shielding means
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274—Electrical aspects
    • G02B6/428—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB]
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)

Abstract

一种电光耦合器件。根据本发明的实施方案的装置包括被限定在第一半导体衬底中的第一沟槽。第一反射器被限定在所述第一半导体衬底中所述第一沟槽的第一端。所述第一反射器相对于所述第一沟槽的轴成一角度。第一光纤被设置在所述第一沟槽中所述第一沟槽的第二端。光源被安装到所述第一半导体衬底，所述光源靠近所述第一沟槽。所述光源通过所述第一反射器以光学方式耦合到所述第一光纤。

Description

提供电光耦合器的方法和装置
发明背景
发明领域
本发明一般地涉及光学器件，并且更具体地，本发明涉及输出耦合器。
背景信息
当在短距离上连接电气设备时，一般使用基于铜线电气的互联，因为基于铜线电气的互联可以更简单、更便宜和可靠。然而，由于诸如信号衰减、电磁干扰(EMI)和串扰的问题，所以随着微处理器时钟频率继续增加，对于印刷电路板(PCB)上铜线电气互联的带宽限制也增加。
激光器是众所周知的通过受激发射来发射光并产生具有范围为从红外到紫外的频谱的相干光束的器件，并且可以被用于各种应用中。在光通信或联网应用中，半导体激光器可以被用于产生光或光束，在所述光或光束上数据或其他信息可以被编码和传输。
附图简要说明
在附图中通过示例性而非限制性的方式图示说明了本发明。
图1是根据本发明的教导，图示耦合器件的一个实施方案的横截面的图。
图2是根据本发明的教导，图示耦合器件的另一个实施方案的横截面的图。
图3是根据本发明的教导，图示耦合器件的再一个实施方案的横截面的图。
图4是根据本发明的教导，图示互相耦合的多个耦合器件的实施方案的图。
图5是根据本发明的教导，图示通过反射器以光学方式耦合到光纤的光源的实施方案的图。
图6是根据本发明的教导，图示光源到光纤的耦合损耗作为距离的函数的一个实施方案和光纤到光接收器的耦合损耗作为距离的函数的一个实施方案的图。
图7是根据本发明的教导，图示针对各种未对准光源到光纤的耦合损耗作为距离的函数的一个实施方案的图。
图8是根据本发明的教导，图示针对各种未对准光纤到光接收器的耦合损耗关系作为距离的函数的一个实施方案的图。
图9是根据本发明的教导，图示使用多个耦合器件和多个系统设备的系统的一个实施方案的框图。
具体实施方式
公开了提供电光和/或光电耦合器的方法和装置。在以下描述中，阐述了很多具体的细节，以提供对本发明的完整理解。然而，本领域中的普通技术人员将会清楚，无需使用这些具体的细节可以实践本发明。此外，公知的材料或方法没有详细描述，以避免模糊本发明。
在整篇说明书中提及“一个实施方案”或“实施方案”意味着结合该实施方案描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，“在一个实施方案中”或“在实施方案中”在说明书中不同地方的出现不一定全是指同一实施方案。此外，所述特定特征、结构或特性可以以任何适当的方式被组合在一个或更多个实施方案中。
如将要讨论的，本发明的实施方案提供耦合器件，所述耦合器件包括被图形化和蚀刻的半导体衬底(substrate)，所述半导体衬底被用来为诸如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、PIN光电二极管、光纤、集成电路和密封盖(sealing lid)的光学器件的集成提供装配模板。此处所描述的耦合器件的实施方案的一个优势在于在半导体衬底上采用光刻限定结构的能力，所述光刻限定结构可以被用来使能(enable)各种光学部件(component)的被动对准，所述光学部件例如根据本发明的教导的光纤。
在一个实施方案中，根据本发明的教导，被动对准封装技术降低对用于光学部件的对准的精确、耗时以及最终昂贵的闭环过程的需要。此外，根据本发明的教导，由于内置基础结构和尺寸上的经济而导致的加工半导体材料(例如硅)所固有的低成本，使用被动对准技术来装配光学模块创造了封装非常低成本的光耦合组件(assembly)的能力。根据本发明的实施方案的耦合器件的实施方案的额外的优势在于将其他半导体功能性集成到衬底的能力。
如将要讨论的，在各个实施方案中，所述半导体衬底可以包括驱动器和/或接收器集成电路以及高速微带或共面传输线，以工作在高频下，并且通过通路(via)连接到下面的印刷电路板(PCB)。在这些实施方案中，可以通过将所述PCB与刀片服务器或其他包括IC或其他部件的PCB板上的连接器配对，来实现连接器化(connectorization)。在一个实施方案中，根据本发明的实施方案，具有集成电路的耦合器件还可以被用作网络处理器本身，或者可以被用于其他适当的应用。
为了图示说明，图1是根据本发明的教导，示出耦合器件101的一个实施方案的横截面的图。如在所描绘的实施方案中示出的，耦合器件101包括被限定在第一半导体衬底103中的第一沟槽105。第一反射器107被限定在第一半导体衬底103中第一沟槽105的第一端。在一个实施方案中，第一反射器107关于第一沟槽105的轴成一角度。第一光纤109被设置在第一沟槽105中所述第一沟槽105的第二端处。在一个实施方案中，第一沟槽105是这样的沟槽或凹槽，即所述沟槽或凹槽在半导体衬底103中被限定为V型凹槽、U型凹槽等等，从而当光纤109被设置或者容纳在沟槽105中时，光纤109在沟槽105中以被动方式对准。
在一个实施方案中，光学器件111被安装在第一半导体衬底103上，所述光学器件111靠近所述第一沟槽105，从而光学器件111通过第一反射器107以光学方式耦合到第一光纤109。在一个实施方案中，光学器件111是光源，并且通过反射器107输出光信号113到光纤109。在另一个实施方案中，光学器件111是光接收器，并且通过发射器107从光纤109接收光信号113。在再一个实施方案中，多个沟槽105在半导体衬底103中被限定，对应的光纤109被设置在每个分别的沟槽105中，并且对应的光学器件111靠近对应的沟槽105被设置，从而光束109从耦合器件101传输通过每个分别的光纤109或者通过每个分别的光纤109被耦合器件101接收。因此，根据本发明的教导，光学耦合器101的实施方案使用半导体衬底103作为用于光学器件111的封装衬底。
在其中光学器件111是光源的实施方案中，光学器件111包括诸如VCSEL的激光器或者或其他适当光源。在其中光学器件111是光接收器的实施方案中，光学器件111包括例如PIN光电二极管的光电探测器或其他适当的光学探测器。
如图1的实施方案中所示，半导体衬底103被安装在PCB 115上。在一个实施方案中，PCB由诸如FR4材料或其他适当材料的玻璃纤维环氧树脂层压材料制造。在一个实施方案中，PCB 115包括以电气方式耦合到半导体103的接触体(contact)117。在一个实施方案中，接触体117通过导体121和焊料突起123或其他适当的电气连接以电气方式耦合到半导体衬底103。在一个实施方案中，接触体117被安排在PCB 115上以提供边缘连接器，在一个实施方案中所述边缘连接器被耦合来接收或传输电信号119。
在一个实施方案中，耦合器件101还包括被包含在第二半导体衬底127中的电路125，所述第二半导体衬底127被安装在第一半导体103上。如所描绘的实施方案中示出的，电路125通过导体129和接触体131以电气方式耦合在光学器件111和PCB 115之间。在一个实施方案中，用于耦合光学器件111和PCB 115的导体129可以使用通孔通路、线接合或其他适当的导电结构来实现。在一个实施方案中，电路125包括例如互补金属氧化物半导体(CMOS)驱动器和/或控制电路的电路，以驱动和/或控制光学器件111。
例如，在其中光学器件111包括光源的实施方案中，电路125被耦合以接收电信号119，并且协助光学器件111进行从电信号119到合适功率水平的光信号113的电光转换。在这样做时，光学器件111响应于电信号119输出光信号113。在一个实施方案中，光信号113从光学器件111的VCSEL被引导至反射器107，所述反射器107在半导体衬底103中被限定在沟槽105的端部。接着，光信号113从反射器107被引导至光纤109中并通过光纤109，所述光纤109被设置在沟槽105的另一端。
在其中光学器件111包括光接收器的实施方案中，光信号113被引导通过光纤109，并且以光学方式被耦合，以通过被反射器107反射的方式由光学器件111的光接收器接收。电路125被耦合到光学器件111，并且被调适为帮助光学器件111进行光电转换，以将光信号113转换为合适值的电信号119。在这样做时
Figure C200580014369D0009183608QIETU
电路127响应于光信号113在接触体117处输出电信号119。
如图1中所示，耦合器件101还包括盖(lid)133，在一个实施方案中，所述盖被安装在半导体衬底103之上，并且封住光学器件111。在一个实施方案中，盖133保护所封住的物体。在一个实施方案中，盖133为光学器件111提供真空密封，和/或提供EMI屏蔽，所述EMI屏蔽提高耦合器件101的效率和性能，并且帮助使得具有较低光功率而具有较长传播距离的非常高度敏感的链路成为可能。
如图示中所示出的，在一个实施方案中，盖133还帮助夹住和/或固定光纤109到第一沟槽105中。随着光纤109被固定在第一沟槽105中，光纤109以被动方式对准，从而光信号113通过第一反射器107与光学器件111适当地对准。
尽管在图1的实施方案中耦合器件101被图示为具有一个光学器件111、一个沟槽105和一根光纤109，但是可以意识到，在其他实施方案中，多个对应的光学器件111、沟槽105和光纤109可以被包括在耦合器件101中。例如，在一个实施方案中，光学器件111中的一个可以是光发射器，而另一个光学器件111可以是光接收器。每一个光学器件111被靠近沟槽105中分别的一个来安装到半导体衬底103。每一个分别的沟槽包括分别的反射器107以及在所述沟槽中以被动方式对准的分别的光纤，从而光信号被适当地对准。在这样的实施方案中，耦合器件101被调适为既传输又接收光信号113，并且进行对应的电光和/或光电转换。在另一个实施方案中，多个光学器件111是光发射器和/或多个光学器件111是光接收器。
图2是根据本发明的教导，图示耦合器件201的另一个实施方案的横截面的图。在图2中所图示的耦合器件201的实施方案与图1中所图示的耦合器件101的实施方案共有相似之处。例如，如图2中所示，耦合器件201包括被限定在第一半导体衬底203中的第一沟槽205。第一反射器207被限定在第一半导体衬底203中的第一沟槽205中。第一光纤209被设置在第一沟槽205中。在一个实施方案中，当光纤209被设置或者容纳在沟槽205中时，光纤209在沟槽205中以被动方式对准。
在一个实施方案中，光学器件211被安装到第一半导体衬底203，从而光学器件211通过第一反射器207以光学方式耦合到第一光纤209。在一个实施方案中，光学器件211是光源，并且通过反射器207输出光信号213到光纤209。在另一个实施方案中，光学器件211是光接收器，并且通过发射器207从光纤209接收光信号213。
在一个实施方案中，半导体衬底203被安装在PCB 215上。在一个实施方案中，PCB215包括通过导体221和焊料突起223以电气方式耦合到半导体203的接触体217。在一个实施方案中，接触体217提供连接器，在一个实施方案中所述连接器被耦合来接收和/或传输电信号219。在一个实施方案中，耦合器件201还包括被包含在第二半导体衬底227中的电路225，所述第二半导体衬底227被安装到第一半导体203。电路225通过导体229和接触体231以电气方式耦合在光学器件211和PCB 215之间。在一个实施方案中，电路225包括用于驱动和/或控制光学器件211的电路。
如图2中所示，耦合器件201还包括盖233。在图2所描绘的实施方案中，盖233被安装在基本上全部的半导体衬底203之上，并且封住光学器件211以及第二半导体衬底227。在一个实施方案中，盖233保护所封住的物体，并且提供真空密封，和/或提供EMI屏蔽。在图2所描绘的实施方案中，第二半导体衬底227被安装在已经在第一半导体衬底203中蚀刻或形成的沟槽或开口中。在这样的实施方案中，盖233的总高度可以被减少到适应(accommodate)第二半导体衬底227。
图3是根据本发明的教导，图示耦合器件301的再一个实施方案的横截面的图。在图3中所图示的耦合器件301的实施方案与图1和图2中图示出其实施例的耦合器件101和201的实施方案共有相似之处。例如，如图3中所示，耦合器件301包括被限定在第一半导体衬底303中的第一沟槽305。第一反射器307被限定在第一半导体衬底303中的第一沟槽305中。在一个实施方案中，第一反射器307关于第一沟槽305的轴成一角度。第一光纤309被设置在第一沟槽305中。在一个实施方案中，当光纤309被设置或者容纳在沟槽305中时，光纤309在沟槽305中以被动方式对准。
在一个实施方案中，光学器件311被靠近第一沟槽305来安装到第一半导体衬底303，从而光学器件311通过第一反射器307以光学方式耦合到第一光纤309。在一个实施方案中，光学器件311是光源，并且通过反射器207输出光信号313到光纤309。在另一个实施方案中，光学器件311是光接收器，并且通过发射器307从光纤309接收光信号313。
在一个实施方案中，半导体衬底303被安装在PCB 315上。在一个实施方案中，PCB315包括通过导体321和焊料突起323以电气方式耦合到半导体303的接触体317。在一个实施方案中，接触体317提供连接器，在一个实施方案中所述连接器被耦合来接收和/或传输电信号319。
在一个实施方案中，耦合器件301还包括被直接集成到第一半导体衬底303中的电路325。如在图3示出的实施方案中所示，电路325通过导体329和接触体331以电气方式耦合在光学器件311和PCB 315之间。在一个实施方案中，电路325包括用于驱动和/或控制光学器件311的电路。
如图3中所示，耦合器件301还包括盖333。在图3所描绘的实施方案中，盖333被安装在半导体衬底303之上并且封住光学器件311。在一个实施方案中，盖333保护所封住的物体，并且提供真空密封，和/或提供EMI屏蔽。
图4是根据本发明的教导，图示互相耦合的多个耦合器件401A和401B的实施方案的图。在一个实施方案中，耦合器件401A基本上类似于耦合器件401B。在一个实施方案中，耦合器件401A和401B还基本上类似于上面所讨论的耦合器件101、201和/或301的实施方案中的至少一个。例如，如图4的实施方案中所图示的，耦合器件401A包括盖以及安装在PCB 415之上的半导体衬底433和403。在一个实施方案中，接触体417被包括在PCB 415上，以提供到耦合器401A的电气连接。
在图4所图示的实施方案中，耦合器件401A和401B通过多根光纤409A和409B耦合在一起。在一个实施方案中，光纤409A和409B使多个光信号或光束能够在耦合器件401A和401B之间被传输和接收。在一个实施方案中，光纤409A和409B在耦合器件401A和401B之间提供双向光学耦合。
图5是根据本发明的教导，详细地图示通过反射器以光学方式耦合到光纤的光源的实施方案的图。如所描绘的实施方案所示，沟槽505被限定在半导体衬底503中。在一个实施方案中，基本上平面的反射器507A被限定在沟槽505的端部。在另一个实施方案中，具有曲率的反射507B被限定在沟槽505的第一端。在一个实施方案中，诸如金属化的和/或其他合适材料的反射材料被图形化在反射器507A或507B上，以提高反射器507A或507B的反射率。
如在描绘的实施方案中所示，光纤509被设置在沟槽505中所述沟槽505的第二端处。在一个实施方案中，沟槽505被限定在半导体衬底503中，从而当光纤509被设置在沟槽509中时，光纤509以被动方式与沟槽505中对准。在一个实施方案中，光学器件511是例如VCSEL的光源，并且将光信号513引导到反射器507A和507B，接着所述光信号513从反射器507A和507B被引导到光纤509。如图5的实施方案中所示，根据本发明的教导，分别从反射器507A和/或507B反射的光信号513A和/或513B被引导到光纤509中。
在图5所示的实施方案中，注意到光信号513被图示为通过自由空间被引导通过沟槽505。在其他实施方案中，注意到沟槽505可以可选地包括透镜555和/或波导557和/或其他合适的光学件(optical element)中的一种或更多种，从而以光学方式耦合光学器件511和光纤509。
可以意识到，尽管光学器件511在图5中被图示为光源，但是根据本发明的教导，光学器件511还可以是光接收器，并且光信号513还可以通过反射器507A或507B从光纤509被引导到光学器件511。
用本发明的实施方案解决的技术问题包括光源和光纤之间的耦合损耗和/或光纤和光接收器之间的耦合损耗。在一个实施方案中，多模光纤(MMF)被用作所述光纤。为了图示说明，图6是根据本发明的教导，图示光源到光纤的耦合损耗关系作为距离的函数的一个实施方案和光纤到光接收器的耦合损耗作为距离的函数的一个实施方案的图637。具体来说，根据本发明的一个实施方案，图637的曲线639示出VCSEL到MMF的仿真的耦合损耗(以dB为单位)作为从所述VCSEL到所述MMF的光学路径距离
Figure C200580014369D0012100048QIETU
以μm为单位)的函数。根据本发明的一个实施方案，图637的曲线641示出MMF到PIN光电探测器的仿真的耦合损耗(以dB为单位)作为从所述MMF到所述PIN光电探测器的光学路径距离(以μm为单位)的函数。如从曲线639和641可以观察到的，对于小于100μm的距离来说，存在很少的耦合损耗。
用本发明的实施方案解决的另一个技术问题包括光学部件未对准的容限(tolerance)，所述容限强烈地依赖于部件之间的物理距离。在本发明的实施方案中，光束将快速地发散，并且，在部件之间较短的距离且紧密平行的孔径(aperture)的情况下，耦合损耗减小。光学路径的长度具有两个主要的分量，即水平距离和垂直距离。在本发明的实施方案中，为了减轻半导体衬底或管芯(die)对光路的遮蔽，垂直距离主要由光束的发散性来确定。水平距离由光学孔径相对于半导体衬底的边缘的位置以及由对管芯边缘和光纤端面(facet)之间距离的装配容限两者来确定。对于45°的耦合镜和具有(对于850纳米的MM VCSEL来说典型为)～14°的发散角度的VCSEL来说，光学路径的长度将为～150μm；对于接收路径来说具有类似的长度。使用这些值，可以计算光学路径对由于管芯和光纤的放置过程或玻璃纤维的切角(cleave angle)而造成的角度未对准和横向未对准的敏感性。分析示出，在150μm处，±2度的倾斜角度导致<1dB的附加损耗。
为了图示说明，图7和8是根据本发明的教导，图示针对各种未对准光源到光纤的耦合损耗关系作为距离的函数以及光纤到光接收器的耦合损耗关系作为距离的函数的实施方案的图。例如，图7的图737示出例如多模850纳米VCSEL到MMF的排列对横向未对准的敏感性。具体来说，曲线743示出具有偏移等于0的仿真的耦合损耗，曲线745示出具有偏移等于约10μm的仿真的耦合损耗，并且曲线747示出具有偏移等于约20μm的仿真的耦合损耗。
在图8所图示的实施方案中，图837示出例如MMF到直径为80μm的光电二极管未对准的敏感性。具体来说，曲线843示出具有偏移等于0的仿真的耦合损耗，曲线845示出具有偏移等于约10μm的仿真的耦合损耗，并且曲线847示出具有偏移等于约20μm的仿真的耦合损耗。
在图7和8两者中，图737和图837示出：根据本发明的实施方案，10μm或更小的侧向未对准在距离为150μm处导致<1dB的额外耦合损耗。
图9是根据本发明的教导，图示使用耦合到多个系统设备的多个耦合器件的系统的一个实施方案的框图。具体来说，系统949包括耦合到第二系统设备953的第一系统设备951。系统951包括耦合器件901A，并且系统设备953包括耦合器件901B。在一个实施方案中，耦合器件901A和901B基本上类似于上面所讨论的耦合器件中的至少一种。在一个实施方案中，系统设备951和953是基于电子的，并且通过光纤909互相耦合。在工作中，系统设备951生成要被传输到系统设备953的电子信号919。在这样做时，电子信号919在耦合器件901A中被转换为光信号913。光信号913通过光纤909从耦合器件901A被引导到耦合器件901B。接着，光信号913在耦合器901B中被转换回电信号919，并且随后被系统设备953接收。在一个实施方案中，根据本发明的教导，系统设备951和953之间的通信可以是单向或双向的。
在前面的详细描述中，已经参照本发明的具体示例性实施方案描述了本发明的方法和装置。然而，很显然，可以对本发明作出各种修改和改变而不偏离本发明的宽泛精神和范围。因此，本说明书和附图被视为图示说明性的而非限定性的。

Claims (26)

1.一种装置，包括：
被限定在第一半导体衬底中的第一沟槽；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第一沟槽的第一端的第一反射器，所述第一反射器相对于所述第一沟槽的轴成一角度；
被设置在所述第一沟槽中所述第一沟槽的第二端的第一光纤；
被安装到所述第一半导体衬底的光源，所述光源靠近所述第一沟槽，所述光源通过所述第一反射器以光学方式耦合到所述第一光纤；以及
被安装在所述第一半导体衬底之上的盖，所述盖封住所述光源并被调适于夹住所述第一沟槽中的所述第一光纤。
2.如权利要求1所述的装置，其中所述光源包括垂直腔表面发射激光器。
3.如权利要求1所述的装置，还包括印刷电路板，所述第一半导体衬底被安装在所述印刷电路板上，其中所述印刷电路板包括耦合到所述光源的接触体。
4.如权利要求1所述的装置，其中所述第一光纤以被动方式与所述第一沟槽对准。
5.如权利要求1所述的装置，还包括被包含在第二半导体衬底中的电路，所述第二半导体衬底被安装到所述第一半导体衬底，其中所述电路以电气方式耦合到所述光源。
6.如权利要求5所述的装置，其中所述盖被调适为封住所述第二半导体衬底和所述光源。
7.如权利要求5所述的装置，其中所述盖被调适来为所述第二半导体衬底和所述光源提供电磁干扰屏蔽。
8.如权利要求1所述的装置，还包括集成在所述第一半导体衬底中的电路，其中所述电路以电气方式耦合到所述光源。
9.如权利要求1所述的装置，其中所述第一反射器具有曲率。
10.如权利要求1所述的装置，其中所述第一反射器基本上是平面的。
11.如权利要求1所述的装置，还包括波导，通过所述波导所述光源以光学方式耦合到所述第一光纤。
12.如权利要求1所述的装置，还包括透镜，通过所述透镜所述光源以光学方式耦合到所述第一光纤。
13.如权利要求1所述的装置，还包括：
被限定在所述第一半导体衬底中的第二沟槽；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第二沟槽的第一端的第二反射器，所述第二反射器相对于所述第二沟槽的轴成一角度；
被设置在所述第二沟槽中所述第二沟槽的第二端的第二光纤；
被安装到所述第一半导体衬底的光接收器，所述光接收器靠近所述第二沟槽，所述光接收器通过所述第二反射器以光学方式耦合到所述第二光纤。
14.一种装置，包括：
在第一半导体衬底中被蚀刻的第一凹槽；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第一凹槽的第一端的第一反射器，所述第一反射器相对于所述第一凹槽的轴成一角度；
被设置在所述第一凹槽中所述第一凹槽的第二端的第一光纤；
被安装到所述第一半导体衬底的光接收器，所述光接收器靠近所述第一凹槽，所述光接收器通过所述第一反射器以光学方式耦合到所述第一光纤；以及
被安装在所述第一半导体衬底之上的盖，所述盖封住所述光接收器并被调适于夹住所述第一凹槽中的所述第一光纤。
15.如权利要求14所述的装置，还包括印刷电路板，所述第一半导体衬底被安装在所述印刷电路板上。
16.如权利要求14所述的装置，其中所述第一光纤以被动方式与所述第一凹槽对准。
17.如权利要求14所述的装置，还包括以电气方式耦合到所述光接收器的电路。
18.如权利要求14所述的装置，还包括：
被限定在所述第一半导体衬底中的第二凹槽；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第二凹槽的第一端的第二反射器，所述第二反射器相对于所述第二凹槽的轴成一角度；
被设置在所述第二凹槽中所述第二凹槽的第二端的第二光纤；
被安装到所述第一半导体衬底的光源，所述光源靠近所述第二凹槽，所述光源通过所述第二反射器以光学方式耦合到所述第二光纤。
19.一种系统，包括：
包括电气电路的第一系统设备；
以电气方式被耦合以从所述第一系统设备接收电信号的第一耦合器件，所述第一耦合器件包括：
被限定在第一半导体衬底中的第一沟槽，所述第一沟槽具有在所述第一半导体衬底中的第一端和第二端；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第一沟槽的所述第一端的第一反射器，所述第一反射器相对于所述第一沟槽的轴成一角度；
具有第一端和第二端的第一光纤，其中所述第一光纤的所述第一端被设置在所述第一沟槽中所述第一沟槽的第二端；
被安装到所述第一半导体衬底的光源，所述光源靠近所述第一沟槽，所述光源通过所述第一反射器以光学方式耦合到所述第一光纤，所述光源被调适为响应于第一电信号，通过所述第一光纤的所述第一端传输第一光信号；
被安装在所述第一半导体衬底之上的盖，所述盖封住所述光源并被调适于夹住所述第一沟槽中的所述第一光纤；以及
耦合到所述第一光纤的第二系统设备，所述第二系统设备从所述第一光纤的所述第二端接收所述第一光信号。
20.如权利要求19所述的系统，其中所述光源是垂直腔侧发射激光器。
21.如权利要求19所述的系统，其中所述第一耦合器件还包括：
被限定在所述第一半导体衬底中的第二沟槽，所述第二沟槽具有在所述第一半导体衬底中的第一端和第二端；
被限定在所述第一半导体衬底中所述第二沟槽的所述第一端的第二反射器，所述第二反射器相对于所述第二沟槽的轴成一角度；
具有第一端和第二端的第二光纤，其中所述第二光纤的所述第一端被设置在所述第二沟槽中所述第二沟槽的第二端；以及
被安装到所述第一半导体衬底的光接收器，所述光接收器靠近所述第二沟槽，所述光接收器通过所述第二反射器以光学方式耦合到所述第二光纤，所述光接收器被调适为从所述第二光纤的所述第一端接收第二光信号，其中所述第一系统设备被调适为响应于所述第二光信号接收第二电信号。
22.如权利要求21所述的系统，还包括被包含在第二半导体衬底中的电路，所述第二半导体衬底被安装在所述第一半导体衬底上，所述电路耦合到所述光源并且耦合到所述光接收器，所述电路被耦合来接收所述第一电信号，以从所述光源传输所述第一光信号，所述光接收器被耦合来接收所述第二光信号，以从所述电路传输所述第二电信号。
23.一种方法，包括：
接收第一电信号；
响应于所述第一电信号，驱动被安装到第一半导体衬底上的光源，所述光源被调适于将第一光信号引导到第一反射器，所述光源位于限定在所述第一半导体衬底中的第一沟槽附近，并被安装在所述第一半导体衬底上的盖封住，所述盖被调适于夹住所述第一沟槽中的第一光纤；
从被限定在所述第一沟槽的第一端的所述第一反射器反射所述第一光信号；以及
将从所述第一反射器反射的所述光信号引导到所述第一光纤中，所述第一光纤被设置在所述第一沟槽中所述第一沟槽的第二端。
24.如权利要求23所述的方法，还包括：
从被设置在第二沟槽中所述第二沟槽的第二端的第二光纤接收第二光信号，所述第二沟槽被限定在所述第一半导体衬底中；
从第二反射器反射所述第二光信号，所述第二反射器被限定在所述半导体衬底中所述第二沟槽的第一端；以及
将从所述第二反射器反射的所述第二光信号转换为第二电信号。
25.如权利要求23所述的方法，其中响应于所述第一电信号，驱动被安装到第一半导体衬底上的光源，所述光源被调适于将第一光信号引导到第一反射器的操作包括：
用被设置在第二半导体衬底中的电路接收所述第一电信号，所述第二半导体衬底被安装在所述第一半导体衬底上；以及
响应于所述第一电信号，驱动垂直腔表面发射激光器，所述垂直腔表面发射激光器被安装到所述第一半导体衬底，所述垂直腔表面发射激光器靠近所述第一沟槽并且被调适为将所述第一光信号引导到所述第一反射器。
26.如权利要求25所述的方法，还包括：
以被动方式将所述第一光纤与所述第一沟槽对准。
CNB2005800143697A 2004-05-06 2005-04-29 提供电光耦合器的方法和装置 Active CN100460911C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/840,413 US7306378B2 (en) 2004-05-06 2004-05-06 Method and apparatus providing an electrical-optical coupler
US10/840,413 2004-05-06

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1950742A CN1950742A (zh) 2007-04-18
CN100460911C true CN100460911C (zh) 2009-02-11

Family

ID=34979901

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2005800143697A Active CN100460911C (zh) 2004-05-06 2005-04-29 提供电光耦合器的方法和装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US7306378B2 (zh)
EP (1) EP1751595A1 (zh)
JP (1) JP2007535712A (zh)
CN (1) CN100460911C (zh)
WO (1) WO2005109062A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103797392A (zh) * 2011-06-29 2014-05-14 泰科电子公司 具有共同倾斜表面的光学插入器

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7306378B2 (en) 2004-05-06 2007-12-11 Intel Corporation Method and apparatus providing an electrical-optical coupler
JP4185499B2 (ja) * 2005-02-18 2008-11-26 富士通マイクロエレクトロニクス株式会社 半導体装置
US7782921B2 (en) * 2005-03-28 2010-08-24 Intel Corporation Integrated optical detector in semiconductor reflector
JP4882644B2 (ja) * 2006-08-10 2012-02-22 パナソニック電工株式会社 光電気変換装置
JP4986581B2 (ja) * 2006-11-14 2012-07-25 日本特殊陶業株式会社 光素子用基板
US7556440B2 (en) * 2006-12-22 2009-07-07 Lightwire Inc. Dual-lensed unitary optical receiver assembly
US8265432B2 (en) * 2008-03-10 2012-09-11 International Business Machines Corporation Optical transceiver module with optical windows
US7703993B1 (en) * 2008-12-17 2010-04-27 National Semiconductor Corporation Wafer level optoelectronic package with fiber side insertion
US8611716B2 (en) * 2009-09-30 2013-12-17 Corning Incorporated Channeled substrates for integrated optical devices employing optical fibers
TWI446036B (zh) 2010-05-24 2014-07-21 Univ Nat Central 光學傳輸模組
TWI436114B (zh) 2010-05-24 2014-05-01 Univ Nat Central 具有光波導結構之發射端模組和接收端模組
US9151918B2 (en) * 2010-08-26 2015-10-06 Vi Systems Gmbh Opto-electronic assembly for parallel high speed transmission
CN102385122A (zh) * 2010-09-03 2012-03-21 中央大学 具有光波导结构的光学传输模组
TW201211606A (en) 2010-09-03 2012-03-16 Univ Nat Central Optical transmission module with optical waveguide structure
TWI456277B (zh) * 2011-03-24 2014-10-11 Ct A Photonics Inc 光連接器
US9057850B2 (en) 2011-03-24 2015-06-16 Centera Photonics Inc. Optoelectronic module
US9054024B2 (en) * 2012-02-13 2015-06-09 Futurewei Technologies, Inc. Apparatus and method for optical communications
TWI561881B (en) * 2012-04-27 2016-12-11 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Fiber optical transceiver
US9323014B2 (en) * 2012-05-28 2016-04-26 Mellanox Technologies Ltd. High-speed optical module with flexible printed circuit board
US20130330033A1 (en) * 2012-06-12 2013-12-12 Futurewei Technologies, Inc. Tsv substrate with mirror and its application in high-speed optoelectronic packaging
US8798410B2 (en) 2012-06-12 2014-08-05 Laxense Inc. Optical system with integrated photodetector using a self-aligned double U-groove structure
US8712196B2 (en) * 2012-07-20 2014-04-29 Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. Optical cable plug-in detection
US9134490B2 (en) 2012-12-06 2015-09-15 Laxense Inc. Passive alignment multichannel parallel optical system
JP6286853B2 (ja) * 2013-04-04 2018-03-07 富士通株式会社 電子装置とその製造方法、及び電子機器
EP3213133B1 (en) * 2014-10-27 2019-12-25 Elenion Technologies, LLC Photonic interface for electronic circuit
EP3215822B1 (en) * 2014-11-07 2020-10-28 Commscope Asia Holdings B.V. Methods for use in fiber measurements, such as multi-mode fiber geometry measurements
US9784933B2 (en) * 2014-12-18 2017-10-10 Infinera Corporation Photonic integrated circuit (PIC) and silicon photonics (SIP) circuitry device
JP6627397B2 (ja) * 2015-10-09 2020-01-08 富士通オプティカルコンポーネンツ株式会社 光モジュール及び光伝送装置
US9971089B2 (en) * 2015-12-09 2018-05-15 Intel Corporation Chip-to-chip interconnect with embedded electro-optical bridge structures
US9671576B1 (en) * 2016-04-08 2017-06-06 Sae Magnetics (H.K.) Ltd. CWDM transceiver module
US9772458B1 (en) * 2016-09-12 2017-09-26 Yottahn, Inc. Optical module for optical fibers and method of manufacturing the same
US20220155539A1 (en) * 2020-11-19 2022-05-19 Intel Corporation High bandwidth optical interconnection architectures

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0611975A1 (en) * 1988-03-03 1994-08-24 AT&T Corp. Subassembly for optoelectronic devices
US5611008A (en) * 1996-01-26 1997-03-11 Hughes Aircraft Company Substrate system for optoelectronic/microwave circuits
US5987202A (en) * 1995-01-18 1999-11-16 Robert Bosch Gmbh Arrangement for converting optical signals into electrical signals and method of producing the arrangement
US20020175339A1 (en) * 2001-03-22 2002-11-28 Primarion, Inc. Optical interconnect structure, system and transceiver including the structure, and method of forming the same
US20020181853A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-05 Tatemi Ido Optical module and optical communication system
CN1423145A (zh) * 2001-12-04 2003-06-11 松下电器产业株式会社 光学安装基底及其光学装置

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4297653A (en) * 1979-04-30 1981-10-27 Xerox Corporation Hybrid semiconductor laser/detectors
JPH07249798A (ja) * 1994-03-09 1995-09-26 Fujitsu Ltd 光部品固定装置及びその製造方法
DE4411380A1 (de) 1994-03-31 1995-10-05 Siemens Ag Sende- und Empfangsmodul für optoelektronischen Ping-Pong-Betrieb
JPH08234063A (ja) 1994-12-19 1996-09-13 Sony Corp 送受信光モジュール
JPH10173207A (ja) 1996-10-11 1998-06-26 Sharp Corp 光送受信モジュール
CA2282612A1 (en) * 1998-09-18 2000-03-18 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Photodiode module
JP3721935B2 (ja) * 2000-04-19 2005-11-30 住友電気工業株式会社 光学装置
JP2002261300A (ja) * 2000-12-25 2002-09-13 Sumitomo Electric Ind Ltd 光受信器
AU2002255824A1 (en) 2001-03-22 2002-10-08 Primarion, Inc. Optical interconnect structure, system and transceiver including the structure, and method of forming the same
WO2003077001A1 (en) * 2002-03-14 2003-09-18 The Hong Kong Applied Science Technology Research Instituted Co., Ltd. Integrated platform for passive optical alignment of semiconductor device with optical fiber
JP4012785B2 (ja) * 2002-08-27 2007-11-21 日本板硝子株式会社 光接続装置
JP2004158242A (ja) * 2002-11-05 2004-06-03 Alps Electric Co Ltd 電子機器の電源供給装置
KR100575951B1 (ko) * 2003-11-11 2006-05-02 삼성전자주식회사 광 인쇄회로기판 집적형 광연결 패키징 장치
US7306378B2 (en) 2004-05-06 2007-12-11 Intel Corporation Method and apparatus providing an electrical-optical coupler
US7782921B2 (en) 2005-03-28 2010-08-24 Intel Corporation Integrated optical detector in semiconductor reflector

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0611975A1 (en) * 1988-03-03 1994-08-24 AT&T Corp. Subassembly for optoelectronic devices
US5987202A (en) * 1995-01-18 1999-11-16 Robert Bosch Gmbh Arrangement for converting optical signals into electrical signals and method of producing the arrangement
US5611008A (en) * 1996-01-26 1997-03-11 Hughes Aircraft Company Substrate system for optoelectronic/microwave circuits
US20020175339A1 (en) * 2001-03-22 2002-11-28 Primarion, Inc. Optical interconnect structure, system and transceiver including the structure, and method of forming the same
US20020181853A1 (en) * 2001-06-01 2002-12-05 Tatemi Ido Optical module and optical communication system
CN1423145A (zh) * 2001-12-04 2003-06-11 松下电器产业株式会社 光学安装基底及其光学装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103797392A (zh) * 2011-06-29 2014-05-14 泰科电子公司 具有共同倾斜表面的光学插入器
US9151915B2 (en) 2011-06-29 2015-10-06 Tyco Electronics Corporation Optical interposer with common angled surface
CN103797392B (zh) * 2011-06-29 2016-05-25 泰科电子公司 具有共同倾斜表面的光学插入器

Also Published As

Publication number Publication date
CN1950742A (zh) 2007-04-18
US20050249462A1 (en) 2005-11-10
EP1751595A1 (en) 2007-02-14
US7306378B2 (en) 2007-12-11
WO2005109062A1 (en) 2005-11-17
JP2007535712A (ja) 2007-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100460911C (zh) 提供电光耦合器的方法和装置
CA2222845C (en) An inexpensive single-fiber bidirectional data link
US7399125B1 (en) Lens array with integrated folding mirror
CN1272646C (zh) 用于10gb/s收发机的高频发射器和检测器组装方案
US6454470B1 (en) Optoelectronic interconnect module
CN100394231C (zh) 用于双向光学收发器的系统、方法和装置
US9128257B2 (en) Optical communications system and method with an optical communication module having an acute angle connection
EP1296169B1 (en) Bidirectional optical transmission device
CN107045166A (zh) 光模块
US7454104B2 (en) Optical module
CN111061019A (zh) 一种光模块
US20040240803A1 (en) Use of chip-on-board technology to mount optical transmitting and detecting devices with a protective covering with multiple optical interface options
CN113484960A (zh) 一种光模块
US7682090B2 (en) Integrated focusing and reflecting structure in an optical assembly
US7223028B2 (en) Optical barrels with electromagnetic shielding
US7901145B2 (en) Mini optical subassembly
CN110426796A (zh) 一种光模块
US7352969B2 (en) Fiber optic communication assembly
US20210165173A1 (en) Energy-efficient optical communication module and method of manufacturing thereof
FI105606B (fi) Optinen tiedonsiirtoyksikkö
CN218003788U (zh) 一种光模块
US20210199903A1 (en) Optical communication module of reduced complexity and cost
CN111025493B (zh) 一种光传输装置
CN116626819A (zh) 光模块
JP2007123746A (ja) 電子機器及び光送受信モジュール

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant