CN103430067A

CN103430067A - 光学引擎

Info

Publication number: CN103430067A
Application number: CN2011800562198A
Authority: CN
Inventors: G·亚布雷
Original assignee: FCI SA
Current assignee: FCI SA; FCI Americas Technology LLC
Priority date: 2010-11-25
Filing date: 2011-11-25
Publication date: 2013-12-04
Also published as: EP2643724A1; WO2012069930A1; WO2012069930A8; US20140199019A1

Abstract

本发明涉及光学引擎（2）包括：用于发射或接收光的至少一个光电部件（6）；用于承载光电部件（6）的基底（4，5）；光学耦合装置（10），其构造成用于在光电部件（4，5）与光学波导（12）之间引导光，固定至基底（4，5）。至少基底（4，5）和耦合装置（10）包括固定元件（22）并且另一个包括互补固定元件（24），互补固定元件（24）与固定元件（22）协作以将耦合装置（10）定位和固定至基底（4，5），以便实现在光电部件与光学耦合装置之间的光学耦合。

Description

光学引擎

技术领域

本发明涉及光学引擎。

背景技术

因为在通信系统中的数据速率方面不断增长的需求，例如由于互联网，达到了在印刷电路板（PCB）之间使用电通信的极限。当经过电线以高频（例如25Gb/s或更高）在两个电气部件比如印刷电路板之间传输信息时，保证良好的信号完整性变得困难。

为了回应这种带宽需求，高速系统现在使用光学波导光来传输光携带的信息。

光使得能够改善两点之间的信息转换，因为光对于干涉现象敏感度更低。然而，电子基础设施（比如电信柜）依旧施用仍采用电携带的信息的印刷电路板。所以，必须在印刷电路板上施用这样的装置，其设计用于将光转换成电或将电转换成光，并且用于将光引导进/出光学波导。

为此，市场上提出一些装置，比如光学收发器和主动光缆，其能够将光信号转换成电信号和将电信号转换成光信号。这些装置包括称为光学引擎的主动部件，其功能是管控电/光信号转换。

光学引擎可以包括基底和光学耦合装置，所述基底支撑光电部件，所述光学耦合装置构造成用于将光从光电部件引导至光学波导，或将光从光学波导引导至光电部件。

为了改善在这种光学引擎中的信息转换，需要改善在光电部件与光学波导之间的光学耦合。

本发明的一个目的是提供一种具有改善的光学耦合的光学引擎，并且所述光学引擎制造更容易和更低廉。

发明内容

为此，根据本发明的光学引擎配置成在光学波导与由基底承载的至少一个光电部件之间引导光。基底固定至光学耦合装置。光学耦合装置包括至少一个固定元件，其构造成用于与基底的互补固定元件协作以将耦合装置定位和固定至基底，以便实现光电部件与光学耦合装置之间的光学耦合。

通过此特征，耦合装置和基底精确且被动地相对彼此定位。因此，在耦合装置与光电部件之间的光学耦合通过简单的方式获得，即借助于机械协作元件获得。因此，不需要利用形成在基底和耦合装置二者上的基准标记，这需要施用定位摄像头以定位相应的基准标记，以便在耦合装置和基底之间使标记相配，从而保证最佳的光学耦合。

有利地，在光学引擎的批量制造过程中，耦合装置快速、简单并精确地安装在基底上，例如通过压配或塞入实现。确实，相比将光学装置以准确定位而胶合至基底，精确地建立固定元件和互补固定元件，例如通过模制或切割，更为容易，所述光学装置和基底二者均为微小部件。

有利地，光学耦合装置相对于基底并因而相对于光电部件精准地对齐，从而使得朝向波导发射或接收自该波导的细光束准确入射到光电部件上。

在一些实施方式中，人们还可以使用在从属权利要求中限定的特征中的一个或多个。

附图说明

本发明的其它特征和优点将从对于作为非限制性实施例提供的其实施方式中的八个以及对于附图的以下描述中容易显现。

图1至8中是根据本发明八个实施方式的光学引擎的示意性侧视图。

在不同的图中，相同的参考标记标注同样或类似的元件。

具体实施方式

参见图1，根据本发明第一实施方式的光学引擎2包括被构造成用于承载成行的光电部件6的基底4，和光学耦合装置10。光学耦合装置10配置成用于在光电部件6与光学波导12之间引导光。

根据第一实施方式，基底4是由两层透明材料制成的光学子组件5，所述透明材料比如是塑料、模制玻璃或熔融硅石。光学子组件5例如能够安装在承载电子部件的母板上，所述电子部件电联结至光电部件6。

光学子组件5在每个光电部件6前方包括至少一个透镜14或其它适合的光束成形装置，以增强光学耦合装置10与光电部件6之间的光学耦合。透镜14例如是在光学子组件5的材料中激光切割出的。

在图1的示意性表示图中，光电部件6布置在沿X轴延伸的一个行中。常见地，光电部件6以行列布置。

光电部件6例如是光发射光电装置比如垂直腔面发射激光器（VCSEL），和光接收光电装置比如光电二极管或光电探测器。透镜（未表示出）还可以安置在激光器的出口处。

光电部件6通过倒装芯片结合而电连接至光学子组件5。电迹16设置在光学子组件5的第一主面18上。所述第一主面18下文称为底面18。光学装置10固定在光学子组件5的与底面18相反的第二主面20上。所述第二主面20下文称为顶面20。来自或去往光电部件6的光束分别在透射到光学耦合装置10中之前或在离开光学耦合装置10之后在宽度方向上穿过光学子组件5。

光电部件6可以电连接至被构造成用于驱动所述光电部件的电子控制装置8。

光学耦合装置10例如是单元式一体模制的透明塑料件或玻璃材料。

光学耦合装置10包括第一界面26和第二界面28，所述第一界面构造成用于从光学子组件5接收光输出或向光学子组件5发射光，所述第二界面构造成用于向光学波导12发射光或从光学波导12接收光，所述光学波导比如是光纤。

每个光学界面26和28包括光学传输区，其根据图1所示的实施方式布置在一个行中。每个传输区均关联于对应的光电部件6和波导12的光纤。

光学耦合装置10另外包括反射器件30，其配置成将光从第一界面26的每个传输区引导至第二光学界面28的每个相应传输区，或者将光从第二光学界面28的每个相应传输区引导成指向第一界面26的每个传输区。

例如，反射器件30包括一个或多个镜子，其相对于X-Y平面以45°定向，并且沿X轴延伸。

第二界面28可以包括透镜32，其放置在每个传输区的末端处，用于聚焦到波导12的光纤芯中的光束或用于准直从光纤芯出来的光束。

光学耦合装置10例如包括四个固定元件22，所述固定元件构造成与光学子组件5的四个互补固定元件24配合。固定元件22和互补固定元件用于在相对于彼此并相对于光电部件6在X-Y平面中以及沿Z轴的精确位置处将耦合装置10定位和固定至光学子组件5。

第一光学界面26的传输区与光电部件6的准确对齐是需要的，因为传输区的接收表面和光电部件的接收区域或发射区域非常小，例如在约十微米的范围内。

在图1所示的本发明实施例中，固定元件22包括脚部或公元件，所述脚部或公元件配置成与对应的孔或母元件24配合，所述孔或母元件安置在光学子组件的顶面20上。

有利地，在公元件和母元件的之间的联结提供了快速且简单的光学耦合装置10至光学子组件的组装，例如通过压配或塞入实现。

有利地，固定元件22还在互补固定元件24中被卡住。

在改型中，光学子组件包括公元件，其配置成被塞到光学耦合装置的母元件中。

根据图1所示的实施方式，光学装置10包括延伸部34，其形成V形沟槽36的支撑元件。这种V形沟槽构造成用于支撑和固定光学波导12。如图1所示，V形沟槽36的中线沿Y轴延伸。

这种V形沟槽允许第二界面28的传输区与光纤的开口之间的精确对齐。

在改型中，沟槽是U形的并且配备有用于保留光学波导的弹性叶片。

通过这种特征，波导12有利地在制造过程中快速并准确地固定至光学装置10。

图2现在示意性示出本发明的第二实施方式。较之于第一实施方式，第二实施方式区别在于，光学装置10不包括延伸部34或用于支撑光学波导12的任何元件。在本实施方式中，波导12的端部包括机械转换卡套38，其在精确限定的位置中接收光纤，用于相对于光学装置第二界面28的传输区的准确定位。

图3现在示意性示出本发明的第三实施方式。较之于第一实施方式，其主要区别在于，透镜14并未建立在光学子组件5内。而是，透镜14固定或形成在光学子组件5的顶主面20。透镜14构造成用于准直由光电部件6发射的光束。

图4示意性示出本发明的第四实施方式。较之于第二实施方式，其主要区别在于，透镜14并未建立在光学子组件5内。而是，透镜14固定或形成在光学子组件5的顶主面20上。透镜14构造成用于准直由光电部件6发射的光束。

图5现在示意性示出本发明的第五实施方式。较之于第一实施方式，其主要区别在于，透镜14并未建立在光学子组件5内。而是，透镜14固定或形成在光学子组件5的主底面18上。在这种情况下，透镜14可以构造成用于准直或聚焦光束。

图6示意性示出本发明的第六实施方式。较之于第二实施方式，其主要区别在于，透镜14并未建立在光学子组件5中。而是，透镜14安装在光学子组件5的主底面18上。透镜14可以构造成用于准直或聚焦光束。在后者的情况下，其它透镜设置在耦合装置10的第一光学界面26上，用于准直光束。

根据图1至6的实施方式的改型，可能的是，给耦合装置的后壁，即第一光学界面，提供透镜。借助于这种布置，不需要具有与光学子组件5一起形成的透镜。

图7示意性示出本发明的第七实施方式。较之于第一实施方式，其主要区别在于，基底4不是由透明材料制成的光学子组件，并且光电部件6并未安装在基底的底面18上。而是，基底4由非透明材料制成，例如陶瓷或环氧树脂预浸渍体。光电部件6机械连接和电连接至被安置在基底的主顶面20上的导电迹40。在这种情况下，光学装置10包括配置成容置光电部件6的空腔42。

有利地，在本实施方式中，形成空腔42后壁的第二光学界面26的每个传输区均设置有透镜44。

图8示意性示出本发明的第八实施方式。较之于第七实施方式，其主要区别在于，光学装置10并不包括延伸部34。而是，波导12的末端包括机械转换卡套38。

根据本发明的光学引擎在光学收发器领域和主动光缆（AOC）领域中得到应用。在后者的情况下，光学引擎安装到AOC装置的蹼板（paddleboard）（或印刷电路板）上。

Claims

1.-光学引擎（2）包括

-至少一个光电部件（6），其用于发射或接收光；

-基底（4，5），其用于承载光电部件（6）；

-光学耦合装置（10），其构造成用于在光电部件（4，5）与光学波导（12）之间引导光，所述光学耦合装置被固定至基底（4，5）

其中，至少所述基底（4，5）和耦合装置（10）包括固定元件（22）并且另一个包括互补固定元件（24），所述互补固定元件（24）与所述固定元件（22）协作以将耦合装置（10）定位和固定至基底（4，5），以便实现光电部件与光学耦合装置之间的光学耦合。

2.-根据权利要求1所述的光学引擎（2），其中，所述固定元件（22）是公元件，所述互补固定元件（24）是母元件。

3.-根据权利要求1或2所述的光学引擎（2），其中，所述基底（4，5）是配置成传输光的光学子组件（5），所述耦合装置（10）固定至光学子组件（5）的一个主面（20），所述光电部件（6）固定至光学子组件（5）的相反的主面（18）。

4.-根据任意前述权利要求所述的光学引擎（2），其中，所述光学耦合装置（10）包括固定在光学耦合装置（10）的第一光学界面（26）上的至少一个透镜（44）；所述透镜（44）面向光电部件（6）。

5.-根据权利要求3所述的光学引擎（2），其中，所述光学子组件（5）包括至少一个透镜（14）。

6.-根据权利要求5所述的光学引擎（2），其中，所述透镜（14）建立在光学子组件（5）的一个主底面（18）上。

7.-根据权利要求5所述的光学引擎（2），其中，所述透镜（14）建立在光学子组件（5）的一个主顶面（20）上。

8.-根据任意前述权利要求所述的光学引擎（2），其中，所述基底（4）由非透明材料制成，所述光电部件（6）固定在基底（4）的主面（20）上；所述耦合装置（10）也固定至所述主面（20）。

9.-根据任意前述权利要求所述的光学引擎（10），其中，所述光学耦合装置另外包括紧固部件（36，38），所述紧固部件配置成将光学波导（12）定位和附接至光学装置（10）。

10.-根据权利要求9所述的光学引擎（10），其中，所述紧固部件（36，38）包括沟槽（36）。

11.-根据权利要求9所述的光学引擎（10），其中，所述紧固部件（36，38）包括机械转换卡套（38）。