CN101017221A - 多通道光通信模块及制造多通道光通信模块的方法 - Google Patents

多通道光通信模块及制造多通道光通信模块的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了多通道光通信模块及制造多通道光通信模块的方法。该多通道光通信模块包括：基板；和信号转换元件，其具有以预定的第一间距排列的、用于发射和接收信号光的多个光作用点。该元件在各个光作用点处执行光信号和电信号之间的转换。该模块还包括光波导管，该光波导管包括多个光波导管芯，每个光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端和第二光信号端。第一光信号端以第一间距排列并且光连接到各个光作用点，而第二光信号端以大于第一间距的第二间距排列。该模块还包括耦合部件，该耦合部件固定在基板上并且将光连接器耦合到所述模块，该光连接器保持以与第二间距相等的间距排列的多个光纤的端部，从而将第二光信号端光连接到所述光纤。

Description

多通道光通信模块及制造多通道光通信模块的方法
技术领域
本发明涉及一种设置在终端内并且在光通信系统内执行光信号的发送和接收的多通道光通信模块，以及一种制造多通道光通信模块的方法。
背景技术
近年来，随着传送信息量的增加和信息传送率的高速化，已经开发出各种类型的光通信系统。
通常，在光通信系统中，用于将电信号转换成光信号的光发射元件和用于将光信号转换成电信号的光接收元件通过信号-光传输介质(例如光纤和光波导管)彼此连接，所述光发射元件和光接收元件每个都是信号转换(信号介质)元件。作为用于将信号转换元件光学地连接到信号-光传送介质的部件，光通信模块被广泛地使用。
此外，为了处理数量日益增加的传送信息，近来的光通信系统已经在多通道性能方面得到提高。因此，已经提出了可以在这种改进的光通信系统中使用的大量的多通道光通信模块。
例如，作为这样的多通道光通信模块中的一种，提出了一种光通信模块，该光通信模块包括膜状光波导管和信号转换元件，例如光发射元件和光接收元件。该膜状光波导管具有倾斜45°角的表面，该表面用于反射通过光波导管芯传送的信号光。光波导管用焊料块(solder bump)固定在信号转换元件上，而信号转换元件进而通过模键合(die bonding)固定到基板上(例如，见日本专利申请公报第11-352362号)。
作为可以耦合到多通道型光通信模块的光连接器，MT连接器是众所周知的。通常，MT连接器采用玻璃纤维，每根玻璃纤维的芯直径为50μm并且其通道间隔为250μm。因为MT连接器采用这种芯直径相对小的玻璃纤维，所以MT连接器需要高度的精确性(例如，需要±0.003mm的针间距以及±0.001mm的针直径来精确地定位MT连接器的针)来建立光连接。
例如，在日本专利申请公报第11-352362号中提出的多通道光通信模块当被耦合到光连接器时可以在信号转换元件和信号-光传输介质之间建立光连接。然而，因为MT连接器需要高度的精确性来建立如上所述的光连接，所以与作为一般光连接器的MT连接器结合使用该模块是昂贵的。
同时，在多通道光通信模块中可以采用芯直径相对大的光纤，例如芯直径为0.2mm的HPCF以及芯直径为0.98mm的POF。当在多通道光通信模块中采用这种类型的光纤时，模块的光连接部分的定位精确度可以低一些，从而可以降低成本。然而，需要使该模块中的通道间隔变大，从而必须为各个通道安装信号转换元件。由此，出现了模块的组装变得复杂的问题。
发明内容
鉴于上面的情况，本发明的目的是提供一种成本低并且能够容易地建立光连接的多通道光通信模块，以及提供一种制造该多通道光通信模块的方法。
一种根据本发明的一方面的多通道光通信模块可实现上述目的，所述模块包括：基板；信号转换元件，具有以预定的第一间距排列的、用于发射和接收信号光的多个光作用点，并且所述信号转换元件在各个所述光作用点处执行光信号和电信号之间的转换；光波导管，包括多个光波导管芯，所述每个光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端和第二光信号端，所述第一光信号端以第一间距排列并且光连接到各个所述光作用点，而所述第二光信号端以大于所述第一间距的第二间距排列；以及光连接器耦合部件，固定在基板上并且将光连接器耦合到所述模块上，所述光连接器保持以与第二间距相等的间距排列的多个光纤的端部，从而将所述第二光信号端光连接到所述光纤。
根据本发明的该方面的多通道光通信模块具有光波导管，所述光波导管包括多个光波导管芯，所述每个光波导管芯具有作为相对端的第一光信号端和第二光信号端。所述第一光信号端以第一间距排列并且光连接到各个所述光作用点，而所述第二光信号端以大于所述第一间距的第二间距排列。该多通道光通信模块可以耦合到光连接器，所述光连接器可以是这样的光连接器，其保持以大于标准间距(250μm)的间距排列的大的芯直径的光纤。因而，即使将常用且在市场上可得到的具有标准间距(250μm)的信号转换元件用在多通道光通信模块中作为根据本发明的该方面的信号转换元件，光连接器耦合部件也不需要进行高度精确的耦合。因此，根据本发明的该方面，可以提供一种能够容易地建立光连接的低成本多通道光通信模块。
在根据本发明的该方面的多通道光通信模块中，所述信号转换元件的光作用点发射和接收沿着与基板表面垂直的方向传播的信号光。
所述光波导管芯的第一光信号端具有光波导改变部，该光波导改变部将信号光的传播方向从与基板的表面垂直的方向改变为与基板的表面平行的方向，或反之将信号光的传播方向从与基板的表面平行的方向改变为与基板的表面垂直的方向。
这个附加的期望特征使得可以提供一种进一步减小厚度的多通道光通信模块。
在根据本发明的该个方面的多通道光通信模块中，所述光波导管芯的各个第二光信号端的截面面积比各个第一光信号端的截面面积大。
这个附加特征是可取的，因为例如当将保持有大的芯直径的光纤的光连接器用作根据本发明的该方面的光连接器时，可以增加在第二光信号端被光连接到这种光纤时获得的光接收效率。
在根据本发明的该方面的多通道光通信模块中，所述光波导管芯的长度相等。
这个附加的期望特征可以防止由于光波导管芯的长度差异而导致相移的出现。
在根据本发明这个方面的多通道光通信模块中，所述第一间距可以是250μm。
此外，在根据本发明的该方面的多通道光通信模块中，所述光连接器耦合部件可以具有形成有孔的连接部，并且所述光连接器可以具有按扣以及要分别插入到所述孔中的突起，从而通过将所述突起插入到所述孔中以及固定所述模块的按扣，所述光连接器被耦合到所述模块。
此外，在根据本发明的该方面的多通道光通信模块中，所述光连接器耦合部件支撑所述光波导管的一表面，以及所述多通道光通信模块可具有按压构件，所述按压构件按压由所述光连接器耦合部件支撑的所述表面的反面。
一种根据本发明的另一方面的多通道光通信模块的制造方法实现了以上目的，所述方法包括：将信号转换元件固定在基板上，从而将所述信号转换元件电连接到所述基板，所述信号转换元件具有以预定的第一间距排列的、用于发射和接收信号光的多个光作用点，并且在各个所述光作用点处执行光信号和电信号之间的转换；将要接合到光连接器的光连接器耦合部件固定在基板上，所述光连接器保持以大于所述第一间距的第二间距排列的多个光纤的端部；以及在固定在所述基板上的所述信号转换元件和所述光连接器耦合部件上布置光波导管，所述光波导管包括多个光波导管芯，所述每个光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端和第二光信号端，所述第一光信号端以与所述第一间距相等的间距排列并且光连接到各个所述光作用点，而所述第二光信号端以与所述第二间距相等的间距排列。
以上方法还包括在布置在所述光转换元件和所述光连接器耦合部件上的光波导管上布置按压构件，所述按压构件按压所述光波导管的上表面。
如上所述，本发明提供了一种低成本并且能够容易地建立光连接的多通道光通信模块以及一种制造这种多通道光通信模块的方法。
附图说明
将基于以下附图详细描述本发明的示例性实施例，在附图中：
图1是示出了根据本发明第一示例性实施例的多通道光通信模块的示意图；
图2是示出了制造图1中示出的多通道光通信模块的方法中的第一个工艺的图；
图3是示出了制造图1中示出的多通道光通信模块的方法中的第二个工艺的图；
图4是将要彼此耦合的完成后的光通信模块和光连接器的侧视图；
图5是示出了根据本发明第二示例性实施例的多通道光通信模块的示意图；以及
图6是示出了根据本发明第三示例性实施例的多通道光通信模块的示意图。
具体实施方式
现在将参照附图，描述本发明的示例性实施例。
图1是示出了根据本发明的第一示例性实施例的多通道光通信模块10的示意图。
图1除了显示多通道光通信模块10外，还显示了保持四根光纤21的各个端部21a的光连接器20。
图1中所示的光通信模块10具有基板11、光发射/接收元件阵列12、膜状光波导管13以及光连接器耦合部件14。光发射/接收元件阵列12以及光连接器耦合部件14被固定在基板11上。基板11是根据本发明的“基板”的示例，光发射/接收元件阵列12是根据本发明的“信号转换元件”的示例。光波导管13是根据本发明的“光波导管”的示例，而光连接器耦合部件14是根据本发明的“光连接器耦合部件”的示例。
例如，用线接合(wirebond)将图1所示的光发射/接收元件阵列12电连接到基板11。阵列12具有四个光作用点121，它们以预定第一间距排列并且发射或者接收信号光。在各光作用点121处，阵列12在光信号和电信号之间执行转换。阵列12的光作用点121发射或者接收沿着与基板11的表面垂直的方向传播的信号光。
图1所示的光波导管13包括四个光波导管芯13a，每个光波导管芯13a都具有彼此相对的第一光信号端131和第二光信号端132。第一光信号端131以与第一间距相等的间距排列，并且光连接到各个光作用点121。第二光信号端132以大于第一间距的第二间距排列。第一光信号端131具有光波导改变部131a，所述光波导改变部131a将信号光的传播方向从垂直于基板11表面的方向改变到平行于基板11表面的方向，或相反地将信号光的传播方向从平行于基板11表面的方向改变到垂直于基板11表面的方向。
图1所示的光连接器耦合部件14是这样的部件，其将光连接器20耦合到光通信模块10，从而使模块10的第二光信号端132光连接到光连接器20的各个光纤21的端部21a。光纤21以与第二间距相等的间距排列。光连接器耦合部件14具有孔14a，光连接器20的突起20a分别插入所述孔14a中。光连接器20还具有按扣(snapfit)20b。
通过将光连接器20的突起20a插入光连接器耦合部件14的各个孔14a中，第二光信号端132精确地光连接到各个光纤21，并且所述连接通过按扣20b被固定。
根据第一示例性实施例的多通道光通信模块10能够采用常用并且在市场上可得到的具有标准间距(250μm)的光发射/接收元件阵列作为光发射/接收元件阵列12。即使这种常用的光发射/接收元件阵列被用在模块10中，模块10也能够在不需要通过光连接器耦合部件14进行高精确的耦合的情况下容易地建立光连接，从而能够以低成本产生模块10。这是因为模块10能够耦合到保持着以大于标准间距的间距排列的、芯直径大的光纤21的光连接器20。
此外，根据第一示例性实施例的多通道光通信模块10具有这样的优点：通过使光发射/接收元件阵列12发射或者接收沿着垂直于基板11表面的方向传播的信号光，使得多通道光通信模块10更轻薄。
现在，将描述图1中所示的多通道光通信模块10的制造方法的示例。
图2是示出了制造图1中示出的多通道光通信模块10的方法中的第一个工艺的图。
首先，将光发射/接收元件阵列12和光连接器耦合部件14布置在基板11上，然后使其通过回流熔炉(未示出)而被固定到基板11上。光发射/接收元件阵列12利用线接合而电连接到基板11。将膜状光波导管13布置在被这样固定在基板11上的光发射/接收元件阵列12和光连接器耦合部件14上。光连接器耦合部件14还用作用于支撑膜状光波导管13的下表面的支撑构件。
图3是示出了制造图1中示出的多通道光通信模块10的方法中的第二个工艺的图。
如图3所示，在布置在光发射/接收元件阵列12和光连接器耦合部件14上的膜状光波导管13上，布置按压构件15以固定膜状光波导管13的上表面。
以上面参照图2和图3描述的方式，能够制造图1所示的多通道光通信模块10。
图4是将要彼此耦合的完成后的光通信模块10和光连接器20的侧视图。
如图4所示，膜状光波导管13由光连接器耦合部件14从下面支撑，并且由按压构件15从上面按压。因而，膜状光波导管13的光波导管芯13a可以稳固地连接到由光连接器20所保持的光纤21的各个端部21a。
接下来，将描述本发明的第二示例性实施例。
第二示例性实施例在构造方面与第一示例性实施例相似，因而，与第一示例性实施例的相同的元件将用与第一示例性实施例中相同的标号来表示。因此，下面对第二示例性实施例的描述将集中在差异上，并且假设类似地使用在第一示例性实施例中描述的光连接器20。
图5是示出了根据本发明第二示例性实施例的多通道光通信模块的示意图。
图5示出了作为本发明的“多通道光通信模块”的另一个示例的多通道光通信模块30。
图5中所示的多通道光通信模块30具有膜状光波导管33，所述膜状光波导管33是根据本发明的“光波导管”的另一个示例。
图5中所示的光波导管33包括四个光波导管芯33a，每个光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端331和第二光信号端332。第一光信号端331以与第一间距(关于第一间距的定义，请参考上面描述的第一示例性实施例)相等的间距排列，并且光连接到各个光作用点121。第二光信号端332以大于第一间距的第二间距排列，并且各第二光信号端332的截面面积比各第一光信号端331的截面面积大。
根据第二示例性实施例的多通道光通信模块30可以采用保持光纤(每根光纤都具有大的芯直径)的光连接器作为光连接器20。在这种情况下，可以增加在第二光信号端332光连接到光纤时获得的光接收效率。
现在，将描述本发明的第三示例性实施例。
第三示例性实施例在构造方面与第一示例性实施例相似，因而，与第一示例性实施例的相同的元件将用与第一示例性实施例中相同的标号来表示。因此，下面对第三示例性实施例的描述将集中在差异上，并且假设类似地使用在第一示例性实施例中描述的光连接器20。
图6是示出了根据本发明第三示例性实施例的多通道光通信模块的示意图。
图6示出了作为本发明的“多通道光通信模块”的另一个示例的多通道光通信模块40。
图6中所示的多通道光通信模块40具有膜状光波导管43，所述膜状光波导管43是根据本发明的“光波导管”的另一个示例。
图6中所示的光波导管43包括四个光波导管芯43a，每个光波导管芯43a具有彼此相对的第一光信号端431和第二光信号端432。第一光信号端431以与第一间距(关于第一间距的定义，请参考上面描述的第一示例性实施例)相等的间距排列，并且光连接到各个光作用点121。第二光信号端432以大于第一间距的第二间距排列。光波导管芯43a的长度相等。
根据本发明第三示例性实施例的多通道光通信模块40可以防止由于光波导管芯43a的长度差异而造成相移的出现。
上面所述的示例性实施例的每个都采用作为本发明的“光波导管”的示例的膜状光波导管。然而，本发明的“光波导管”不限于上面描述的示例，并且其形状例如可以像板。
为了例示和描述的目的，提供了本发明的示例性实施例的以上描述。这些描述不是想要穷举或者将本发明限定为所公开的精确形式。明显地，许多修改和变型对于本领域的技术人员是显而易见的。选择和描述这些示例性实施例是为了最好地解释本发明的原理和其实际应用，从而能够使本领域的技术人员能够针对适于所构想的特定用途的各种实施例以及各种修改来理解本发明。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1、一种多通道光通信模块，该模块包括：
基板；
信号转换元件，具有以预定的第一间距排列的、用于发射和接收信号光的多个光作用点，并且在各个所述光作用点处执行光信号和电信号之间的转换；
光波导管，包括多个光波导管芯，每个所述光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端和第二光信号端，所述第一光信号端以第一间距排列并且光连接到各个所述光作用点，而所述第二光信号端以大于所述第一间距的第二间距排列；以及
光连接器耦合部件，固定在基板上并且用于将保持有以与第二间距相等的间距排列的多个光纤的端部的光连接器耦合到所述模块上，以使所述第二光信号端与所述光纤光连接。
2、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述信号转换元件的光作用点发射和接收沿着与所述基板的表面垂直的方向传播的信号光，以及
所述光波导管芯的所述第一光信号端具有光波导改变部，该光波导改变部将信号光的传播方向从与所述基板的表面垂直的方向改变为与所述基板的表面平行的方向，或者相反，将信号光的传播方向从与所述基板的表面平行的方向改变为与所述基板的表面垂直的方向。
3、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述光波导管芯的各个所述第二光信号端的截面面积大于各个所述第一光信号端的截面面积。
4、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述光波导管芯的长度相等。
5、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述第一间距约为250μm。
6、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述光连接器耦合部件具有限定了孔的连接部，并且所述光连接器具有按扣和要插入到所述孔中的突起，通过所述按扣以及插入到所述孔中的所述突起，所述光连接器被耦合到所述模块。
7、如权利要求1所述的多通道光通信模块，其中，所述光连接器耦合部件支撑所述光波导管的一表面，以及
所述多通道光通信模块具有按压构件，所述按压构件按压由所述光连接器耦合部件支撑的所述表面的反面。
8、一种多通道光通信模块的制造方法，该方法包括：
将信号转换元件固定在基板上，从而将所述信号转换元件电连接到所述基板，所述信号转换元件具有以预定的第一间距排列的、用于发射和接收信号光的多个光作用点，并且在各个所述光作用点处执行光信号和电信号之间的转换；
将要接合到光连接器的光连接器耦合部件固定在所述基板上，所述光连接器保持以大于所述第一间距的第二间距排列的多个光纤的端部；以及
在固定在所述基板上的所述信号转换元件和所述光连接器耦合部件上布置光波导管，所述光波导管包括多个光波导管芯，每个所述光波导管芯具有彼此相对的第一光信号端和第二光信号端，所述第一光信号端以与所述第一间距相等的间距排列并且光连接到各个所述光作用点，而所述第二光信号端以与所述第二间距相等的间距排列。
9、如权利要求8所述的方法，该方法还包括在布置在所述光转换元件和所述光连接器耦合部件上的光波导管上布置按压构件，所述按压构件按压所述光波导管的上表面。
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