CN103907040B - 光学元件总成 - Google Patents

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Abstract

在一个实施方式中，光学元件总成（120）包括有源元件衬底（127）、定位在有源元件衬底上的有源元件（141，142）、箍（126）和光纤紧固装置（122）。箍耦合到有源元件衬底，并且光纤紧固装置经配置以与箍紧密配合使得光纤紧固装置的信号表面位于距有源元件衬底的表面一预定距离处，并且光纤紧固装置的信号孔相对于有源光学元件大体上位于一预定光耦合位置处。在另一实施方式中，光收发器总成包括光学传输光纤紧固装置（222），所述光学传输光纤紧固装置耦合到有源元件衬底（227）的表面并且使用第一对齐孔及第二对齐孔（226a，226b）与所述表面对齐，所述第一对齐孔及第二对齐孔分别与有源元件衬底的第一对齐位置及第二对齐位置（237a，237b）对齐。

Description

光学元件总成
相关申请案
本申请案根据专利法请求2011年9月29日申请的美国申请案第13/248,463号的优先权的权利，本案依赖于所述申请案的内容，且所述申请案的内容以引用的方式全文并入本文中。
技术领域
本公开案通常涉及用于使光纤光耦合到有源光学元件（例如，激光二极管或光电二极管）的光学元件总成。
背景技术
光缆是对传统的笨重导线电缆（例如铜）的具有吸引力的替代，尤其是随着数据率增长。随着光纤的使用移用到许多消费性电子产品应用中，例如通过使用光缆总成连接电脑周边产品，对具有改善的性能、对未来通信协议的兼容性和大的使用范围的电缆将存在消费者驱动的期望。例如，很可能将对与通用串行总线规范版本3.0（USB3.0）兼容的光缆存在消费者需求。使用电子通信协议（例如，USB3.0）通信的装置需要机电接口，例如USB插头。然而，常见光纤耦合收发器具有行业标准化连接以定义光电机械接口以用于使用标准化插头和插座安装和移除光缆。
因此，需要替代光学元件总成（例如光收发器总成）和致能机电接口与电子装置的有源光缆总成。
发明内容
本公开案的实施方式涉及光学元件总成，并且更具体地说，涉及具有光纤紧固总成的光学元件总成，所述光纤紧固总成经配置以对齐光缆的末端与有源光学元件（例如，激光二极管或光电二极管）。光纤紧固元件的特征可允许光纤紧固总成被动地对齐及耦合到衬底，以使得由光纤紧固元件保持的光纤的末端相对于有源光学元件紧固并且大体上位于特定空间光耦合位置处。实施方式还涉及用于将光纤光耦合到发光元件和受光元件的光收发器总成，以及使一或多个光纤光耦合到有源光学元件的有源光缆总成。
在随后的具体实施方式中将陈述额外的特征和优点，对于本领域技术人员而言，根据所述描述，额外的特征和优点在某种程度上将显而易见，或通过实践本文中（包括随后的具体实施方式、权利要求书和附图中）所描述的实施方式而了解其他特征和特点。
应了解，上述一般描述和以下具体实施方式仅为示范性的，并且旨在为理解权利要求书的本质和特性而提供概述或框架。包括附图说明以提供进一步理解，且附图说明并入本说明书中且构成本说明书的一部分。图式图示各种实施方式，且与描述一同用于解释各个实施方式的原理和操作。
附图说明
以下图式的元件图示为强调本公开案的一般原理并且不一定接比例绘制。图式中陈述的实施方式在本质上是说明性和示范性的，并且并非旨在限制由权利要求书定义的主题。可在结合以下图式阅读时理解对说明性实施方式的以下具体描述，在以下图式中，相同结构用相同元件符号指示，并且其中：
图1A示意性地图示根据本文所展示和描述的一或多个实施方式的有源光缆总成的部分分解俯视透视图；
图1B示意性地图示根据本文所描述和说明的一或多个实施方式在图1A中图示的有源光缆总成的光缆的剖面图；
图1C示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式的光学元件总成的俯视透视图，所述光学元件总成具有耦合到第一焊环和第二焊环的第一光纤插入装置和第二光纤插入装置；
图1D示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图1C中图示的光学元件总成的部分剖面俯视透视图；
图1E示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图1C中图示的光学元件总成的部分剖面侧视图；
图1F示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图1C中图示的光学元件总成的俯视图；
图1G示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图1C中图示的光学元件总成的侧视图；
图2A示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式的光学元件总成的俯视透视图，所述光学元件总成具有单一光纤紧固装置；
图2B示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图2A中图示的光学元件总成的部分分解俯视透视图；
图2C示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图2A中图示的光学元件总成的透明俯视透视图；
图2D示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图2A中图示的光学元件总成的俯视图；
图2E示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图2A中图示的光学元件总成的剖面图；
图3A示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式的光学元件总成的前俯视透视图，所述光学元件总成具有光纤紧固装置和箍；
图3B示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的部分分解俯视透视图；
图3C示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的部分分解俯视透视图；
图3D示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的部分透明视图；
图3E示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的后俯视透视图；
图3F示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的仰视图；
图3G示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的后仰视透视图；
图4A示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式的光学元件总成的前俯视透视图，所述光学元件总成具有夹持器装置和两个光纤紧固装置；
图4B示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图4A中图示的光学元件总成的部分分解俯视透视图；
图4C示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图4A中图示的光学元件总成的光纤紧固总成的透明俯视透视图；
图4D示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图4A中图示的光学元件总成的剖面图；和
图4E示意性地图示根据本文中所展示和描述的一或多个实施方式在图3A中图示的光学元件总成的前仰视透视图。
具体实施方式
本公开案的一些方面针对光学元件总成、光收发器总成和有源光缆总成。根据各个实施方式，本文描述的光学元件总成、光收发器总成和有源光缆总成可利用具有成本效益的手段以通过被动对齐手段使光纤相对于有源元件（例如，收发器电路的光电二极管或激光二极管）准确定位。本文描述的实施方式利用具有对齐元件的光纤紧固总成在x轴、y轴和z轴方向上相对于有源元件精确引导和定位光纤的末端。
实施方式可用于或以其他方式关于有源光缆总成，所述有源光缆总成使主机装置通信地耦合到客户端装置，例如光电电缆，其中由主机装置或客户端装置产生的电信号通过收发器电路转换成光信号并且通过一或多个光纤传输。由有源光缆总成的主机端或客户端接收的光信号通过收发器电路从光信号转换成电信号，其中随后将电信号提供到主机装置或客户端装置。尽管可在USB3.0标准的上下文内说明并描述实施方式，但实施方式并不限于此。预期以USB的未来的标准以及其他通信协议可实施实施方式。本文将具体参照附图更详细地描述光学元件总成、光收发器总成和有源光缆总成。
一般来说，由于USB3.0的高数据率（例如，4.8Gb/s），合理大小的传统无源电导线电缆总成的电缆长度因电导线和介电材料固有的趋肤效应损耗和介电损耗而限于约3米或更短。另外，在3米的特定距离处与USB3.0兼容的导线电缆非常笨重并且对较小连接器施加大量压力，所述小连接器用于笔记本电脑和消费装置，例如照相机或摄像机。由于所述限制，可能会对用于与USB3.0一起使用的光缆有兴趣。光缆可显著地为更细、更韧性、更容易携带以方便使用并且对小型手持装置中使用的连接器施加小得多的压力。另外，光缆总成可包含100+米跨度的电缆长度，从而允许USB3.0协议（以及其他协议）用于市场，例如视频传输和瘦客户计算。
图1A中图示有源光缆总成100的一个实施方式。有源光缆总成100通常包含连接器110和光缆150。第二连接器（未图示）处于光缆150的与连接器110相反的末端处，并且包括与所图示的连接器110相同的元件与配置。连接器110可进一步包含顶部连接器外壳112、主体119、屏蔽件117和公连接器端115。应了解，连接器110可采用多种配置，并且实施方式不限于图1A中图示的连接器110的物理配置。例如，公连接器端在一些实施方式中可配置为母连接器端，或者可在使用除USB外的通信协议（例如，Firewire、Thunderbolt等）的系统中实施有源光缆时具有不同配置。因此，还应了解，对图式中图示的公连接器配置和母连接器配置的描述并非旨在限制。
有源电路111可定位在主体119内并且由屏蔽件117和顶部连接器外壳112覆盖。如图1A中所示，光纤156a和光纤156b机械地耦合到有源电路111。在一个实施方式中，有源电路111可操作以转换电信号和光信号以使用USB3.0标准通过有源光缆总成100在主机装置与客户端装置之间提供通信。在所示实施方式中，有源电路111通常包含光学元件总成120、母印刷电路板113和有源集成电路114。有源电路111经配置以转换电信号与光信号。光学元件总成120和有源集成电路114可安装在母印刷电路板113上并且定位在连接器110的主体119内。
图1A图示有源电路111为包含光学元件总成120，所述光学元件总成120与有源集成电路114分离。然而，预期光学元件总成120和有源集成电路114的元件可提供在单一总成中（例如，还可包括有源集成电路114作为光学元件总成120上的元件）。
如下文更详细描述，光学元件总成120通常包含有源元件总成121、一或多个有源元件（图1A中未图示）和光纤紧固总成122a/122b。光纤紧固总成122a/122b用于通过被动对齐在x轴、y轴和z轴方向上将光纤156a、156b的末端精确定位到光学元件总成120的有源光学元件。在一个实施方式中，光纤156a、156b的末端在x轴、y轴和z轴方向上处于±40μm内。如本文所描述和图示，光纤紧固总成可采用多种配置。
任何适宜的光缆可用于光纤附接。现参考图1B，光缆150的一个非限制性实例以剖面图示意性地图示。应了解，可使用其他光缆配置，包括具有更多或更少的光纤的所述光缆配置以及具有更多或更少的导线的所述光缆配置。示范性光缆150包括具有外圆周和内圆周的聚合物护套153，其中内圆周定义一通道155。通道155与光纤包层一样。聚合物护套153可包围通道155，并且通道155可延伸光缆150的整个长度。光缆150进一步包含多个导线154a、154b（例如，导电线），所述导线154a、154b可供应电力到周边装置。两个导线154a、154b能够将主机有源电路电耦合到客户端有源电路。例如，两个导线154a、154b可接收并提供电压和接地参考电位。两个导线154a、154b可由导电材料（例如，铜）制成。应了解，可使用额外导线通过光缆150传输额外电信号。在一个实施方式中，光缆内可能不存在导线。导线154a、154b可分别由绝缘材料158a、158b包围。不要求用绝缘材料158a、158b包围导线154a、154b。
数据承载缓冲光纤156a、156b也包括在光缆150内。光纤156a可经配置以在第一方向上传播光信号，并且光纤156b可经配置以在第二方向上传播光信号。在另一实施方式中，光纤156a可包含多个光纤，并且光纤156b也可包含多个光纤，所述光纤经配置以分别在第一方向和第二方向上传播光信号。在又一实施方式中，单一光纤（或多个光纤）可包括在光缆150中。单一光纤可经配置以双向地传播光信号（例如，通过操作交换机、多工器和/或分束器）。
图1B中图示的光纤156a、156b也各自由护套159a、159b包围。导线154a、154b和光纤156a、156b定位在通道155内。在一些实施方式中，导线154a、154b可布置在聚合物护套153内。光纤156a、156b在光缆150弯曲时在通道155内自由平移。
建立通道155或光纤包层155的形状以便无论光缆150怎样弯曲，光纤156a、156b将从不弯曲到低于其最小弯曲半径。所图示的通道155为“十字”形。然而，不要求通道155为十字形，并且通道155可为适应光纤平移所需要的任何形状，因此在光缆150弯曲时，光纤156a、156b不弯曲到低于最小弯曲半径的半径。通道155的形状和定向还可优选地取决于光缆150内的其他元件的弯曲和位置。
在一些实施方式中，光缆150进一步包括强度材料，例如芳纶纱或Kevlar。强度材料可布置在通道155内。不要求同样地或甚至是根据需要布置强度材料，并且强度材料可以任何方便定向或布置布置在护套153或通道155内。强度材料可包围光纤156a、156b和导线154a、154b。强度材料可定位在导线154a、154b、光纤156a、156b与护套153之间的空间中。强度材料允许光纤156a、156b在护套153内移动至有限范围内。应了解，图1B中图示的元件的其他布置在本公开案的范围内。
在一个实施方式中，光缆150能够在成功传播光信号的同时弯曲。例如，光纤可具有约1.2mm或以上的最小弯曲半径。最小弯曲半径为在发生光纤156a、156b的光信号的过度衰减之前光缆150内的光纤156a、156b可弯曲的最小半径。在一个实施方式中，预定可接受衰减范围为约1.5dB到2.0dB，并且最小弯曲半径为约1.2mm或以上。应了解，可使用具有其他性质的光缆。
现参考图1C到图1G，更详细地图示根据图1A中所示的实施方式的光学元件总成120。具体参考图1C，光学元件总成120通常包含有源元件总成121和光纤紧固总成122a/122b。图1D到图1F以剖面图图示光纤紧固总成122a/122b以图示有源元件总成121的内部元件。有源元件总成121包含有源元件衬底127、一或多个集成电路128（或其他电子元件）和两个有源光学元件，所述两个有源光学元件为发光元件141（例如，激光二极管，例如，VECSEL激光二极管）和受光元件142（例如，可操作以检测由相应发光元件发射的光信号的光检测器）的形式。发光元件141和受光元件142分别耦合到有源元件衬底127的第一焊环126a和第二焊环126b内的表面123。在替代实施方式中，有源元件总成121可具有更多或更少有源光学元件（例如，仅一个发光元件、仅一个光传输元件、几对发光装置和光传输装置等）。对于本文描述的实施方式，具有发光元件和受光元件的有源元件衬底总成可称为具有收发器衬底的收发器衬底总成，并且总总成可称为光收发器总成。取决于光学元件/收发器总成的应用，实施方式可具有仅一个有源光学元件以及多个有源光学元件。
有源元件衬底127可由介电材料（例如印刷电路板材料（例如FR-4））制成，并且有源元件衬底127可通过导电堡形件125电耦合到母印刷电路板113。导电堡形件125可采用多种配置以允许有源元件总成121能够电耦合到母印刷电路板113（例如，通过压敏各向异性导电膜或常见焊料回流方法）。在一个实施方式中，可提供通孔129a和129b穿过有源元件衬底127的厚度，例如以用于安装目的。
参考图1D，有源元件衬底127可包括第一焊环接合焊盘135a和第二焊环接合焊盘135b。发光元件141可耦合到第一焊环接合焊盘135a内的发光元件接合焊盘（未图示），并且受光元件142可耦合到第二焊环接合焊盘135b内的受光元件接合焊盘（未图示）。发光元件接合焊盘在x轴和y轴方向上与第一焊环接合焊盘135a精确对齐，并且受光元件接合焊盘在制造有源元件衬底127时通过使用单一掩模与第二焊环接合焊盘135b精确对齐。通过将具有已知表面张力的焊料（或者具有已知表面张力的另一材料，例如环氧材料）应用到第一焊环接合焊盘135a和第二焊环接合焊盘135b而产生第一焊环126a和第二焊环126b。焊料（例如，C4焊料）的表面张力可提供用于在z轴方向上具有已知高度的焊环。如下所述，第一焊环126a和第二焊环126b可提供允许光纤紧固装置122a/122b在x轴、y轴和z轴方向上精确定位的对齐元件。注意，由于焊料的已知表面张力，焊环为自组装结构，所述结构允许光纤的末端与有源光学元件精确对齐。
在图1A到图1G中所示的实施方式中，光学元件总成120包含第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b。取决于光学元件总成中使用的有源元件的数目，可使用更多或更少的光纤紧固装置。第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b经配置以接收和紧固光纤，例如光纤156a和156b（图1E）。第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b可配置为套管，所述套管具有分别完全延伸穿过所述套管的第一光纤安装特征结构130a和第二光纤安装特征结构130b。第一光纤安装特征结构130a和第二光纤安装特征结构130b包含光纤插入区域131a/131b、紧密配合区域132a/132b和光纤末端区域133a/133b。光纤插入区域131a/131b在形状上可为截头圆锥形，以帮助将光纤156a/156b引导到第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b。紧密配合区域132a/132b可具有大体上类似于光纤156a/156b的外直径的直径，以使得光纤维持在紧密配合区域内而不具有大量移动自由度。第一光纤安装特征结构130a和第二光纤安装特征结构130b的光纤末端区域133a/133b为第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b的信号表面137a/137b处的开口，以使得光纤末端区域133a、133b充当第一信号孔和第二信号孔。
第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b各自在啮合端处具有啮合表面134a/134b，所述啮合表面134a/134b在定位在第一焊环126a和第二焊环126b内时分别正切地接触第一焊环126a和第二焊环126b。啮合表面134a/134b可配置为倒角，如图1C到图1E、图1G所示，或者啮合表面134a/134b可配置为帮助定位光纤156a、156b的x-y-z位置的其他啮合形状。
在替代实施方式中，光学元件总成120可具有仅一个单一光纤紧固装置，而非两个光纤紧固装置，即第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b。在所述实施方式中，第一光纤紧固装置和第二光纤紧固装置可耦合在一起作为具有第一延伸部和第二延伸部的单一元件。例如，第一光纤安装特征结构130a可延伸穿过第一延伸部，并且第二光纤安装特征结构130b可延伸穿过第二延伸部，如上文关于第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b所描述。然而，在所述实施方式中，第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b连接在一起作为整体元件。
在一个实施方式中，光纤（例如，第一光纤156a）通过将光纤的末端推入光纤插入区域131a穿过紧密配合区域132a并向光纤末端区域133a推动而插入第一光纤安装特征结构130a或第二光纤安装特征130结构b中。光纤的末端应参考光纤紧固装置的信号表面137a/137b。在一个实施方式中，将临时止挡件抵靠信号表面137a/137b放置，以使得第一光纤156a和第二光纤156b的末端邻接临时止挡件并且不延伸超过第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b的信号表面137a/137b（即，第一光纤156a和第二光纤156b的末端定位在光纤末端区域133a、133b处）。第一光纤156a和第二光纤156b可通过使用粘合剂接合在第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b内。在另一实施方式中，第一光纤156a和第二光纤156b可插入穿过第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b的光纤安装特征结构130a/130b，以使得第一光纤156a和第二光纤156b的末端延伸超过光纤末端区域133a/133b。接着可（例如，通过激光）分裂第一光纤156a和第二光纤156b，以使得第一光纤156a和第二光纤156b的末端与光纤末端区域133a/133b齐平，或处于距光纤末端区域133a/133b一已知的指定距离处。第一光纤156a和第二光纤156b的末端大体上应参考光纤末端区域133a/133b，以使得所述末端处于距有源元件衬底127的表面123一已知z轴距离d处（即，从光纤末端区域133a/133b到有源元件衬底127的表面123所测量的已知预定高度）。在一个实施方式中，光纤156a、156b的末端大体上定位为距光纤末端区域133a/133b50μm。
现具体参考图1E，第一光纤156a和第一光纤紧固装置122a以及第二光纤156b和第二光纤紧固装置122b耦合到有源元件总成121，以使得啮合表面134a/134b分别正切地接触第一焊环126a和第二焊环126b。第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b可通过折射率匹配材料（例如，环氧树脂或其他粘合剂）紧固到第一焊环126a和第二焊环126b，所述折射率匹配材料大体上对分别由发光元件141和受光元件142发射和接收的光辐射为透明的，以使得由发光元件141所发射的光信号可输入光纤，并且在光纤中传播的光信号可由受光元件142接收。
第一焊环126a和第二焊环126b充当对齐元件，所述对齐元件使第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b与有源元件衬底127的预定空间光耦合位置（例如，相对于发光元件141的预定发光位置和相对于受光元件142的预定光接收位置）精确对齐。如上所述，发光元件141和受光元件142通过使用单一焊料掩模在x轴和y轴方向上分别与第一焊环126a和第二焊环126b精确对齐。由于第一焊环126a和第二焊环126b的已知高度（即，由于用于形成所述环的焊料的已知表面张力和量）以及第一焊环126a和第二焊环126b的x和y位置，第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b的光纤末端区域133a/133b以及第一光纤156a和第二光纤156b的相应末端大体上在x轴、y轴和z轴方向上分别相对于发光元件141和受光元件142的顶面在指定空间位置中对齐。
第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b的信号表面137a/137b位于沿z轴从信号表面137a/137b到有源元件衬底127的表面123测量的已知预定距离d（高度）处。预定距离d由第一焊环126a和第二焊环126b的高度和形状决定。第一焊环126a和第二焊环126b的形状和位置还将光纤末端区域133a/133b定位在相对于有源元件衬底127的已知x和y位置处。以此方式，光纤紧固装置的光纤末端区域可大体上相对于有源光学元件（例如，发光元件或受光元件）位于预定光耦合位置处。因此，光纤紧固装置和焊环可使光纤末端与有源元件大体上对齐以用于光信号传输。
如图1A所示，光学元件总成120可耦合到母印刷电路板113，以使得有源元件衬底的有源元件电耦合到母印刷电路板113的元件。
现在参考图2A到图2E，图示光学元件总成220的另一实施方式。光学元件总成220通常包含配置为单一光学传输光纤紧固装置222的光纤紧固总成，和有源元件总成221。具体参考图2B，有源元件总成221包含具有发光元件141和受光元件142的有源元件衬底227，所述发光元件141和受光元件142分别在由焊盘238a和238b定义的发光元件位置和受光元件位置处耦合到有源元件衬底227。可提供更多或更少有源光学元件。具有发光元件和受光元件的光学元件总成可称为光收发器总成，以及有源元件总成221称为收发器衬底总成。如上文关于图1A到图1G中所示实施方式所描述，例如，有源元件衬底227可由介电材料（例如，FR-4）制成。
图2A到图2E中所示的实施方式的有源元件衬底227可包含第一对齐位置237a和第二对齐位置237b。如下文详细描述，第一对齐位置237a和第二对齐位置237b可协助通过使用目视系统（未图示）将光纤紧固装置222和有源光学元件精确对齐到有源元件衬底227。第一对齐位置237a和第二对齐位置237b可配置为分别在精确x轴和y轴坐标处印刷在有源元件衬底227的表面223上的参考标记。发光元件141和受光元件142可通过目视管芯附接系统耦合到有源元件衬底227的表面223，所述目视管芯附接系统使用第一对齐位置237a和第二对齐位置237b作为参考点。第一焊盘238a和第二焊盘238b可与第一对齐位置237a和第二对齐位置237b同时以光刻方式定义。在一个实施方式中，有源元件可直接对齐到所述元件各自的焊盘238a、238b。有源元件衬底227可进一步包括电连接孔以将有源元件衬底227和有源光学元件电耦合到母印刷电路板113(参见图1A)。
光纤紧固装置222可包含第一光纤安装特征结构230a、第二光纤安装特征结构230b、第一对齐孔226a和第二对齐孔226b。选择用于光纤紧固装置222的材料应大体上对由发光元件141和受光元件142所发射和接收的光辐射的一或多个波长透明，以使得光辐射可穿过光纤紧固装置222。示范性材料可包括（举例而非限制）环氧树脂、聚氨酯、聚碳酸酯和聚醚酰亚胺。
注意，图2A到图2E中所示的光纤紧固装置222经配置以将两个光纤156a和156b光耦合到两个有源光学元件（例如，发光元件141和受光元件142）。然而，应了解，实施方式可经配置以将更多或更少的光纤光耦合到更多或更少的有源元件。
现在具体参考图2C和图2E，图示第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b。图2C图示光学元件总成220，图示内部第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b，而图2E提供光学元件总成220的剖面图。第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b中的每一特征结构可在整块光纤紧固装置222材料内包含光纤插入区域231a/231b、紧密配合区域232a/232b和光纤末端区域243a/243b。光纤插入区域231a/231b可在光纤安装表面228处包含开口，并且形状为截头圆锥形以易于将第一光纤156a和第二光纤156b插入第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b中。
紧密配合区域232a/232b可配置为具有端面（即，止挡件）的孔，所述端面定义光纤末端区域243a/243b。因此，图2A到图2E中所示的实施方式的光纤末端区域243a/243b定位在光纤紧固装置222的整块区域内。紧密配合区域232a/232b的直径可密切匹配第一光纤156a和第二光纤156b的外直径。
具体参考图2E，盲孔的定义光纤末端区域243a/243b的端面位于沿z轴从光纤末端区域243a/243b到有源元件衬底227的表面223所测量的预定距离d（高度）处。预定距离d由紧密配合区域232a/232b的盲孔的深度决定。如下所述，预定距离d设置从光缆的末端到有源光学元件的z轴距离。第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b的位置设置光纤末端的x轴位置和y轴位置。
第一光纤156a可插入第一光纤安装特征结构230a，以使得第一光纤156a的末端邻接光纤末端区域243a。第二光纤156b可插入第二光纤安装特征结构230b，以使得第二光纤156b的末端邻接光纤末端区域243b。第一光纤156a和第二光纤156b接着可通过折射率匹配透明材料（例如，折射率匹配环氧材料）紧固到第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b内。在一个实施方式中，小通风孔（未图示）可从光纤末端区域243a/243b延伸到附接表面224以在光纤紧固装置222的底部处将第一光纤安装特征结构230a和第二光纤安装特征结构230b暴露于周围环境，以使得过量空气可在插入光纤和环氧材料后逸出。
参考图2C和图2E，光纤紧固装置222可进一步在附接表面224中包含有源光学元件凹座244，以使得在光纤紧固装置222耦合到有源元件衬底227时，发光元件141和受光元件142可定位在有源光学元件凹座244内。有源光学元件凹座244可具有除图2C和图2E中所示的配置之外的配置。例如，有源光学元件凹座可配置为两个凹座，其中一个凹座用于发光元件141而一个凹座用于受光元件142。
第一对齐孔226a位于光纤紧固装置222的第一端处，且第二对齐孔226b位于光纤紧固装置222的相对第二端处。第一对齐孔226a和第二对齐孔226b的x轴和y轴坐标可彼此保持紧密度容限以用于与有源元件衬底227的第一对齐位置237a和第二对齐位置237b的精确对齐。实施方式不限于第一对齐孔226a和第二对齐孔226b的特定位置。另外，可在其他实施方式中使用大于两个对齐孔。
光纤紧固装置222可通过使用目视对齐的自动化方法与有源元件衬底227的表面223对齐并定位在所述表面223上。在将光纤紧固装置222到有源元件衬底227的表面223的目视系统组装期间，第一对齐孔226a和第二对齐孔226b在x轴和y轴方向上定位以分别与第一对齐位置237a和第二对齐位置237b对齐。以此方式，第一对齐孔226a和第二对齐孔226b以及第一对齐位置237a和第二对齐位置237b充当将光纤紧固装置222对齐到有源元件衬底227的对齐元件。因此，光纤紧固装置222、发光元件141和受光元件142使用相同第一对齐位置237a和第二对齐位置237b作为参考点耦合到有源元件衬底227的表面223。可通过粘合剂（例如，环氧树脂）紧固接触有源元件衬底227的表面223的光纤紧固装置222的附接表面。
光纤紧固装置222使第一光纤156a和第二光纤156b的光纤末端相对于各自的有源光学元件（例如，发光元件141和受光元件142）在x轴、y轴和z轴方向上对齐到预定光耦合位置。预定光耦合位置为提供光纤末端与有源元件之间的最大光耦合的位置。光纤末端应在左右方向上对齐以及在高度上对齐用于最佳光耦合。
如上所述，孔洞232a/232b的端面（即，光纤末端区域243a/243b）的位置建立光纤末端相对于有源元件衬底227的表面223的已知z轴位置。通过对齐第一对齐孔226a和第二对齐孔226b与第一对齐位置237a和第二对齐位置237b建立x轴和y轴坐标。以此方式，光纤紧固装置的一或多个光纤末端区域可大体上相对于有源光学元件（例如，发光元件或受光元件）位于预定光耦合位置处。因此，光纤紧固装置和有源元件衬底的对齐位置可大体上对齐光纤末端与有源元件以用于光信号传输。
在一些实施方式中，光纤紧固装置222可进一步包含一或多个凹口，以降低和/或防止所发射光信号与所接收光信号之间的光串扰。图2A到图2E中所示的实施方式在光纤安装表面228的顶部上包含第一凹口236。第一凹口236定位在第一光纤安装特征结构230a与第二光纤安装特征结构230b之间以防止在第一光纤156a和第二光纤156b中传播的光信号之间的光串扰。所示实施方式进一步在光纤紧固装置222的底表面或附接表面224上包含第二凹口239a和第三凹口239b。第二凹口239a可从有源光学元件凹座244延伸并定位在第一光纤安装特征结构230a与第一凹口236之间。第三凹口239b可从有源光学元件凹座244延伸并定位在第一凹口236与第二光纤安装特征结构230b之间。
现在参考图3A到图3G，图示光学元件总成320的另一实施方式。光学元件总成320通常包含配置为光纤紧固装置322和箍360的双元件光纤紧固总成，和有源元件总成321。具体参考图3B，有源元件总成321包含具有发光元件141和受光元件142的有源元件衬底327，所述发光元件141和受光元件142分别在发光元件位置和受光元件位置处耦合到有源元件衬底327。可提供更多或更少有源光学元件。具有发光元件和受光元件的光学元件总成可称为光收发器总成，以及有源元件总成321称为收发器衬底总成。例如，有源元件衬底327可由介电材料（例如，FR-4）制成。
有源元件衬底327的表面323可包括狭槽365，光纤紧固装置322的遮光板347（上文所述）可在光纤紧固装置322与有源元件衬底327的机械啮合期间定位到所述狭槽365中。有源元件衬底327还可包括销孔368a和368b以使得能够将光纤紧固装置322机械啮合并对齐到有源元件衬底327。另外，导电孔369可延伸穿过有源元件衬底327的厚度，所述导电孔369形成法拉第笼以电隔离有源元件总成321的有源元件。注意，导电孔369可用于附图中所示的有源元件衬底327的任何实施方式中，而非仅用于图3A到图3G中所示的双元件光纤紧固总成实施方式中。
在一些实施方式中，有源元件衬底327可进一步包含机械键接凹口367，以使得光学元件总成320可在仅一个正确定向上耦合到母印刷电路板113。可提供导电焊盘366a和366b以将光学元件总成320的有源元件衬底327耦合到母印刷电路板113（参见图3F，图3F图示有源元件衬底327的仰视图）。
如图3A到图3G所示，箍360机械耦合到有源元件衬底327并将光纤紧固装置322与相对于有源元件总成321的适当位置对齐，从而分别对齐第一光纤156a和第二光纤156b的末端与发光元件141和受光元件142。在一个实施方式中，箍360包含非连续并且通常为“C”形的内壁362。内壁362可定义箍间隙364，所述箍间隙364为“C”形状的开口区域。箍间隙364暴露有源元件衬底327的边缘370的区域。在另一实施方式中，内壁362可为连续的，以使得不形成开口区域。
箍360的内壁362可具有圆锥椭圆形状，所述形状经配置以与光纤紧固装置322的相应圆锥椭圆形啮合表面348配合。其他啮合表面配置也是可能的。如图3B所示，箍360可包含耦合销372a和372b，所述耦合销372a和372b经定位及配置以插入有源元件衬底327的销孔368a和368b中。箍360可通过将耦合销372a和372b插入销孔368a和368b中而机械耦合到有源元件衬底327。耦合销372a和372b可用桩固定（例如，通过应用热能或超声能量）以永久性地将箍360附接到有源元件衬底327。
一旦附接到有源元件衬底327，箍360定义箍开口361，所述箍开口361暴露有源元件衬底327的表面323的区域363。如图3C所示，发光元件141和受光元件142定位在由箍开口361所暴露的有源元件衬底327的区域363上。在一个实施方式中，箍360在有源元件衬底327和有源光学元件（例如，发光元件141和受光元件142）安装之前耦合到有源元件衬底327。在所述实施方式中，目视管芯附接系统用于安装有源元件衬底327，所述目视管芯附接系统使用有源元件衬底327的暴露边缘370和内壁362作为目视管芯附接系统的参考表面。在不具有箍间隙364的实施方式中，箍开口361可暴露有源元件衬底327的两个边缘以使得暴露的两个边缘可用作参考表面。以此方式，发光元件141和受光元件142可相对于箍360独立于有源元件衬底327的表面323上的特征结构或标记而精确定位在有源元件衬底327上。
经配置以在箍开口361处与箍360配合的光纤紧固装置322可包含第一光纤安装特征结构330a、第二光纤安装特征结构330b、遮光板347和凸片345和346。可取决于总成中的有源光学元件的数目提供一或多个额外光纤安装特征结构（或更少）。选择用于光纤紧固装置322的材料应大体上对由发光元件141和受光元件142所发射和接收的光信号的一或多个波长不透明。示范性材料可包括（举例而非限制）环氧树脂、聚氨酯、聚碳酸酯和聚醚酰亚胺。
注意，图3A到图3G中所示的光纤紧固装置322经配置以将两个光纤156a和156b光耦合到两个有源元件（例如，发光元件141和受光元件142）。然而，应了解，实施方式可经配置以将更多或更少的光纤光耦合到更多或更少的有源光学元件。
第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b从光纤安装表面338完全延伸穿过整块光纤紧固装置322到信号表面333（参见图3G）。具体参考图3D和图3G，第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b可各自包含光纤插入区域331a/331b、截头圆锥形区域371a/371b、紧密配合区域332a/332b和光纤末端区域375a/375b。光纤插入区域331a/331b可在光纤插入表面368处包含开口，所述开口通过截头圆锥形区域371a/371b锥形化至紧密配合区域332a/332b。光纤插入区域331a/331b的直径可能大于第一光纤156a和第二光纤156b的外直径，以易于将光纤插入第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b中。紧密配合区域332a/232b的直径可密切匹配第一光纤156a和第二光纤156b的外直径。光纤末端区域375a和375b朝向信号表面333开口以形成第一信号孔和第二信号孔（参见图3G）。
第一光纤156a和第二光纤156b应分别插入第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b，以使得第一光纤156a和第二光纤156b的末端定位在光纤末端区域375a和375b并且大体上参考信号表面333。如上所述，如果激光分裂，那么光纤末端可与信号表面齐平333或者从信号表面333延伸已知距离。如上文关于图1A到图1G中所示实施方式所描述，对于齐平设计，临时止挡件可定位成抵靠信号表面333，以使得第一光纤156a和第二光纤156b的末端邻接临时止挡件并且定位在第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b的光纤末端区域375a和375b处。第一光纤156a和第二光纤156b接着可用透明折射率匹配粘合剂材料紧固到第一光纤安装特征结构330a和第二光纤安装特征结构330b内。在另一实施方式中，可不使用临时止挡件，相反可分裂光纤以使得所述光纤的末端定位在光纤末端区域375a/375b内（例如，通过激光）。
在一个实施方式中，可使用从信号表面333延伸的遮光板347以进一步最小化在第一光纤156a和第二光纤156b内传播的光信号之间的任何光串扰。大体上对第一光纤156a和第二光纤156b内的光信号不透明的遮光板347可定位在光纤末端区域375a与375b之间。应了解，遮光板347可配置为其他形状，例如“V”形、圆形或刀刃形。
光纤紧固装置322机械耦合到箍360，从而使第一光纤156a和第二光纤156b的末端相对于发光元件141和受光元件142对齐，因为发光元件141和受光元件142通过目视系统相对于箍360定位在有源元件衬底127上。光纤紧固装置322的啮合表面348的公圆锥椭圆形配置为啮合内壁362的母圆锥椭圆形。当光纤紧固装置322耦合到箍360时，遮光板347可定位到有源元件衬底327的狭槽中。在一个实施方式中，光纤紧固装置322通过折射率匹配材料耦合到箍360和有源元件衬底327。在替代实施方式中，光纤紧固装置322通过机械特征（例如，通过搭扣配合）耦合到箍360。
所示示范性光纤紧固装置322进一步包含第一凸片345和第二凸片346。将第二凸片346设定大小并定位在光纤紧固装置322的一侧上以封死由非连续内壁362形成的箍间隙364。第二凸片346还可提供机械键接特征结构，所述特征结构允许光纤紧固装置322的在仅一个定向上组装到箍360。第二凸片346可确保光纤紧固装置322耦合到箍360，以使得信号表面333处于从有源元件衬底327的表面323测量的预定距离d（高度）处。第一凸片345还可提供机械键接功能。
现在参考图3D，箍360充当对齐元件，所述对齐元件使光纤末端区域375a和375b相对于有源光学元件（即，发光元件141和受光元件142）对齐到预定有源光学位置。因此，光纤156a和156b的末端在x轴、y轴和z轴方向上相对于发光元件141和受光元件142对齐。通过啮合光纤紧固装置322与箍360来建立z轴中的预定高度，以使得信号表面333为距有源元件衬底327的表面323预定距离d。也通过光纤紧固装置322与箍360的机械啮合建立第一光纤156a和第二光纤156b的末端的x轴和y轴坐标，并且发光元件141和受光元件142通过使用箍360的内壁362作为参考而耦合到有源元件衬底327。以此方式，光纤紧固装置的一或多个光纤末端区域可大体上相对于有源光学元件（例如，发光元件或受光元件）位于预定光耦合位置处。因此，光纤紧固装置和箍可使光纤末端与有源元件大体上对齐以用于光信号传输。
现在参考图4A到图4E，图示光纤元件总成420的另一实施方式。所示光学元件总成420通常包含有源元件总成421和光纤紧固总成，所述光纤紧固总成配置为夹持器装置422、第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b。在一个实施方式中，第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b为圆柱形套管。具体参考图4B，有源元件总成421包含具有第一有源光学元件（例如，发光元件141）和第二有源光学元件（例如，受光元件142）的有源元件衬底427，所述第一有源光学元件和第二有源光学元件分别沿x轴和y轴在第一预定位置（例如，发光元件）和第二预定位置（例如，受光元件位置）处耦合到有源元件衬底427。可提供更多或更少有源光学元件。具有发光元件和受光元件的光学元件总成可称为光收发器总成，以及有源元件总成421称为收发器衬底总成。例如，有源元件衬底427可由介电材料（例如，FR-4）制成。
示范性有源元件衬底427具有两个销孔468a和468b以收纳下文更详细描述的夹持器装置422的耦合销484a和484b。可使用更多或更少销孔将夹持器装置422紧固到有源元件总成421。
有源元件衬底427可进一步包含上文所述的堡形件和导电接合焊盘，以将光学元件总成420电耦合到母印刷电路板113和/或防止有源光学元件之间的电串扰。
夹持器装置422可配置为矩形塑料模塑元件，所述元件大体上对由发光元件141和受光元件142所发射和接收的光辐射的波长不透明。夹持器装置通常包含从第一表面424延伸到第二表面438的第一光纤定位孔482a和第二光纤定位孔482b、两个耦合销484a和484b以及第一表面424处的有源光学元件凹座487。
第一光纤定位孔482a和第二光纤定位孔482b为精密孔，所述孔经设定尺寸以分别容纳第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b。参考图4C和图4D，第一光纤定位孔482a和第二光纤定位孔482b具有接近有源光学元件凹座487的啮合特征结构486a、486b。可在一个实施方式中包含倒角区域的啮合特征结构486a、486b可经配置以与光纤紧固装置480a、480b的啮合表面配合，如下文所述。还可使用其他布置。例如，啮合特征结构可配置为圆周边缘，在所述圆周边缘上，可搁置有第一光纤紧固装置和第二光纤紧固装置的相应圆周边缘或结构。
有源光学元件凹座487可按多种几何配置来配置并且应使得当夹持器装置422耦合到有源元件衬底427时，发光元件141和受光元件142保持在有源光学元件凹座487内。所示光学元件凹座487进一步包含发光元件孔487a和受光元件孔487b，发光元件孔487a和受光元件孔487b的第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b在插入夹持器装置422中时接触并且位于各自的止挡位置中（参见图4D和图4E）。在替代实施方式中，有源光学元件凹座487的至少一部分可延伸到夹持器装置422的一或多个侧面，以提供环氧树脂通风路径，多余折射率匹配环氧树脂可流经所述路径。
耦合销484a和484b可从夹持器装置422的第一表面424延伸。如图4B中所示，耦合销484a和484b经配置以插入有源元件衬底427的销孔468a和468b中。在一个实施方式中，耦合销484a和484b具有不同直径以使得所述夹持器装置422可仅在一个定向上耦合到有源元件衬底427。耦合销484a、484b的直径可能小于相应销孔468a、468b的直径，以使得耦合销484a、484b松散地配合在销孔468a、468b内，以实现夹持器装置422与有源元件衬底427之间的大致对齐。
在一个实施方式中，第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b可类似于图1A到图1G中所示的第一光纤紧固装置122a和第二光纤紧固装置122b。取决于光学元件总成中的有源元件的数目，可使用更多或更少的光纤紧固装置。第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b具有啮合表面434a、434b，所述啮合表面434a、434b大体上匹配夹持器装置422的啮合特征结构486a、486b，以使得啮合表面434a、434b在光纤紧固装置480a、480b耦合到夹持器装置422时配合啮合特征结构486a、486b。
参考图4D，第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b经配置以收纳和紧固光纤，例如图4A中所示的第一光纤156a和第二光纤156b。第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b可配置为陶瓷套管，所述陶瓷套管具有分别完全延伸穿过所述套管的光纤安装特征结构430a、430b。光纤安装特征结构430a、430b包含光纤插入区域431a/431b、紧密配合区域432a/432b和光纤末端区域433a/433b。光纤插入区域431a/431b在形状上可为截头圆锥形，以帮助将光纤156a/156b引导到第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b。紧密配合区域432a/432b可具有大体上类似于光纤156a/156b的外直径的直径，以使得光纤维持在紧密配合区域内不具有大量移动自由度。第一光纤安装特征结构430a和第二光纤安装特征结构430b的光纤末端区域433a/433b为第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b的信号表面437a/437b处的开口，以使得光纤末端区域433a、433b充当第一信号孔和第二信号孔。
在一个实施方式中，第一光纤156a插入第一光纤紧固装置480a，且第二光纤156b插入第二紧固装置480b，以使得第一光纤和第二光纤分别延伸超过第一信号孔和第二信号孔。第一光纤156a和第二光纤156b可相对于信号表面437a/437b裂开一精确距离（或在一些实施方式中与信号表面437a/437b齐平）。光纤可用粘合剂紧固到光纤紧固装置内。
在一个实施方式中，发光元件141和受光元件142可首先使用目视管芯附接系统管芯附接到有源元件衬底427，所述目视管芯附接系统使用有源元件衬底427上的参考特征作结构为基准参考（例如圆环形的金属迹线）。夹持器装置422可用目视管芯附接系统使用发光元件141和受光元件142作为基准参考定位在有源元件衬底427上，以使夹持器装置422相对于发光元件141和受光元件142精确对齐。在所述实施方式中，使用“附视”目视对齐法，以使得目视系统通过发光元件孔487a和/或受光元件孔487b向下看以查看发光元件141和/或受光元件142以用于夹持器装置422的准确放置。因此，所述实施方式可能不需要“仰视/俯视”目视对齐法，在所述方法中，一个照相机在待定位的物品处向上看，并且第二照相机在放置表面处向下看，其中图像的重叠表示对齐。然而，一些实施方式可使用（例如）“仰视/俯视”方法。
耦合销484a和484b接着定位在销孔468a和468b内。在一个实施方式中，虽然夹持器装置422通过目视管芯附接系统临时保持在适当位置，但夹持器装置422在处理中使用松散配合销孔468a和468b中的耦合销484a和484b上的UV固化粘合剂固定在适当位置、然后在之后使用结构粘合剂固定在适当位置。
有源光学元件凹座487可填充有折射率匹配粘合剂和定位在第一光纤定位孔482a和第二光纤定位孔482b内的第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b（其中定位有第一光纤156a和第二光纤156b）。第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b的啮合表面434a/434b（例如倒角或方肩部）决定第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b插入到第一光纤定位孔482a和第二光纤定位孔482b中的深度。如图4D所示，第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b的啮合端邻接发光元件孔487a和受光元件孔487b以建立第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b的信号表面437a/437b，所述信号表面437a/437b在从有源元件衬底427的表面423所测量的预定距离d（高度）处。在一个实施方式中，通风孔（未图示）提供在夹持器装置422中以允许多余折射率匹配粘合剂逸出。
夹持器装置422充当对齐元件，所述对齐元件使光纤末端区域433a和433b相对于有源光学元件（即，发光元件141和受光元件142）的预定有源光学位置对齐。光纤156a和156b的末端相对于发光元件141和受光元件142在x轴、y轴和z轴方向上对齐。精确定位的光纤定位孔482a和482b以及夹持器装置422相对于发光元件141和/或受光元件142的放置建立第一光纤156a和第二光纤156b的末端的x轴和y轴位置。z轴上的预定高度是通过啮合第一光纤紧固装置480a和第二光纤紧固装置480b与夹持器装置422的啮合特征结构486a和486b而建立，以使得信号表面437a/437b在距有源元件衬底427的表面423预定距离d处。以此方式，光纤紧固装置的一或多个光纤末端区域可大体上相对于有源光学元件（例如，发光元件或受光元件）位于预定光耦合位置（例如，第一预定位置和第二预定位置）处。因此，光纤紧固装置和夹持器装置可使光纤末端与有源元件大体上对齐以用于光信号传输。
现在应了解，本文所述的实施方式可使用相对低成本的元件将光纤末端精确耦合到有源光学元件，例如发光元件或受光元件。实施方式可包含有源元件总成和可插入光纤的光纤紧固总成，所述有源元件总成包含有源元件衬底，所述有源元件衬底具有耦合到所述有源元件衬底的有源光学元件。提供对齐特征结构以使光纤（或一个光纤）的末端与一或多个有源元件大体上对齐。
注意，在本文中使用时，如“典型地”的术语并非旨在限制所请求发明的范围或暗指某些特征对所请求发明的结构或功能为关键的、基本的或甚至是重要的。相反，所述术语仅旨在强调可在本发明的具体实施方式中使用或可不在所述具体实施方式中使用的替代或额外特征。
出于描述和定义本发明的目的，注意，术语“近似”和“大约”在本文中用于表示不确定性的固有程度，所述不确定性可归因于任何数量比较、值、测量或其他表示。

Claims (17)

1.一种光学元件总成，所述总成包含：
有源元件总成，所述有源元件总成包含有源元件衬底和有源光学元件，其中所述有源光学元件耦合到所述有源元件衬底且所述有源元件衬底包含狭槽；
箍，所述箍耦合到所述有源元件衬底，所述箍包含内壁，所述内壁定义暴露所述有源元件衬底的区域的箍开口，其中所述有源光学元件定位在所述有源元件衬底的由所述箍开口暴露的所述区域内；
光纤紧固装置，所述光纤紧固装置包含光纤安装特征结构，所述光纤安装特征结构穿过所述光纤紧固装置从所述光纤紧固装置的光纤安装表面延伸到所述光纤紧固装置的信号表面，其中：
所述光纤安装特征结构在所述信号表面处定义信号孔；
所述光纤紧固装置包含遮光板，所述遮光板从所述信号表面延伸并且定位在所述狭槽内；并且
所述光纤紧固装置在所述箍开口处机械地耦合到所述箍，以使得所述光纤紧固装置的所述信号表面大体上位于从所述信号表面到所述有源元件衬底的表面测量的一预定距离d，并且所述信号孔沿x轴和y轴相对于所述有源光学元件位于一预定光耦合位置处。
2.如权利要求1所述的光学元件总成，其中所述箍的所述内壁为非连续的，以使得所述有源元件衬底的一个边缘的至少一部分由所述箍的所述内壁定义的箍间隙暴露。
3.如权利要求2所述的光学元件总成，其中：
所述光纤紧固装置包含在所述光纤紧固装置的第一侧上从所述信号表面延伸的凸片；并且
所述凸片定位在由所述箍的所述内壁定义的所述箍间隙内。
4.如权利要求1所述的光学元件总成，其中所述箍的所述内壁为连续的，以使得所述有源元件衬底的至少两个边缘由所述箍暴露。
5.如权利要求1到4中任一项所述的光学元件总成，其中：
所述箍包含耦合销，并且所述有源元件衬底包含销孔；并且
所述箍通过将所述耦合销插入所述销孔中而耦合到所述有源元件衬底。
6.如权利要求1到4中任一项所述的光学元件总成，其中所述有源元件总成包含额外有源元件，并且所述光纤紧固装置包含延伸穿过所述光纤紧固装置的额外光纤安装特征结构。
7.如权利要求1到4中任一项所述的光学元件总成，其中所述有源光学元件包含发光元件或受光元件。
8.一种光收发器总成，所述总成包含：
收发器衬底总成，所述收发器衬底总成包含收发器衬底、受光元件和发光元件，其中所述受光元件和所述发光元件耦合到所述收发器衬底且所述收发器衬底包含狭槽；
箍，所述箍耦合到所述收发器衬底，所述箍包含内壁，所述内壁定义暴露所述收发器衬底的区域的箍开口，其中所述受光元件和所述发光元件定位在所述收发器衬底的由所述箍开口暴露的所述区域内；
光纤紧固装置，所述光纤紧固装置包含第一光纤安装特征结构和第二光纤安装特征结构，所述第一光纤安装特征结构及第二光纤安装特征结构分别穿过所述光纤紧固装置从所述光纤紧固装置的光纤安装表面延伸到所述光纤紧固装置的信号表面，从而定义第一信号孔和第二信号孔，
所述光纤紧固装置包含遮光板，所述遮光板从所述信号表面延伸并且定位在所述狭槽内；和
其中所述光纤紧固装置在所述箍开口处机械地耦合到所述箍，以使得所述光纤紧固装置的所述信号表面大体上位于距所述收发器衬底的表面一预定距离d处，所述第一信号孔沿x轴和y轴相对于所述受光元件大体上位于一预定光接收位置处，并且所述第二信号孔沿所述x轴和y轴相对于所述发光元件大体上位于一预定发光位置处。
9.如权利要求8所述的光收发器总成，其中所述箍的所述内壁为非连续的，以使得所述收发器衬底的一个边缘的至少一部分由所述箍的所述内壁定义的箍间隙暴露。
10.如权利要求9所述的光收发器总成，其中：
所述光纤紧固装置包含在所述光纤紧固装置的第一侧上从所述信号表面延伸的凸片；并且
所述凸片定位在由所述箍的所述内壁定义的所述箍间隙内。
11.如权利要求9所述的光收发器总成，其中所述箍的所述内壁为连续的，以使得所述收发器衬底的至少两个边缘由所述箍暴露。
12.如权利要求9到11中任一项所述的光收发器总成，其中：
所述箍包含耦合销，并且所述收发器衬底包含销孔；并且
所述箍通过将所述耦合销插入所述销孔中而耦合到所述收发器衬底。
13.一种光收发器总成，所述总成包含：
有源元件总成，所述有源元件总成包含有源元件衬底、第一有源光学元件和第二有源光学元件，其中所述第一有源光学元件和所述第二有源光学元件耦合到所述有源元件衬底；和
光学传输光纤紧固装置，所述光学传输光纤紧固装置耦合到所述有源元件衬底的表面，所述光学传输光纤紧固装置包含：
附接表面；
第一光纤安装特征结构；
第二光纤安装特征结构，其中第一光纤安装特征结构和第二光纤安装特征结构各自包含光纤插入区域和紧密配合区域，所述紧密配合区域包含具有定义端面的止挡件的孔洞，所述端面位于距所述有源元件衬底的所述表面一预定距离d处；
有源光学元件凹座，所述有源光学元件凹座位于所述附接表面处，以使得所述第一有源光学元件和所述第二有源光学元件定位于所述有源光学元件凹座内；
第一凹口，所述第一凹口位于所述光学传输光纤紧固装置的光纤安装表面上并且定位于所述第一光纤安装特征结构与第二光纤安装特征结构之间；
第一对齐孔，所述第一对齐孔定位于所述光学传输光纤紧固装置的第一端处，其中所述第一对齐孔沿x轴和y轴与所述有源元件衬底的第一对齐位置对齐；及
第二对齐孔，所述第二对齐孔定位于所述光学传输光纤紧固装置的第二端处，其中所述第二对齐孔沿x轴和y轴与所述有源元件衬底的第二对齐位置对齐。
14.如权利要求13所述的光收发器总成，所述总成进一步包含：
第一光纤，所述第一光纤处于所述第一光纤安装特征结构内，其中所述第一光纤包含邻接所述第一光纤安装特征结构的所述孔洞的所述端面的末端；和
第二光纤，所述第二光纤处于所述第二光纤安装特征结构内，其中所述第二光纤包含邻接所述第二光纤安装特征结构的所述孔洞的所述端面的末端。
15.如权利要求13所述的光收发器总成，其中所述光学传输光纤紧固装置进一步包含：
第二凹口，所述第二凹口位于所述光学传输光纤紧固装置的所述附接表面上并且定位于所述第一光纤安装特征结构与所述第一凹口之间；和
第三凹口，所述第三凹口位于所述光学传输光纤紧固装置的所述附接表面上并且定位于所述第一凹口与所述第二光纤安装特征结构之间。
16.如权利要求13到15中任一项所述的光收发器总成，其中所述光学传输光纤紧固装置进一步包含从所述第一光纤安装特征结构延伸到所述光学传输光纤紧固装置的表面的第一通风孔和从所述第二光纤安装特征结构延伸到所述光学传输光纤紧固装置的所述表面的第二通风孔。
17.如权利要求13到15中任一项所述的光收发器总成，其中所述第一有源光学元件和所述第二有源光学元件包含发光元件或受光元件。
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