CN104834063A - 带有锁定装置的光耦合封装件及其方法 - Google Patents

带有锁定装置的光耦合封装件及其方法 Download PDF

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颜世鹏
袁羽丰
潘栋
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Silicon Optoelectronics Technology Inc Co
SiFotonics Technologies USA Inc
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Silicon Optoelectronics Technology Inc Co
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    • 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
    • G02B6/43—Arrangements comprising a plurality of opto-electronic elements and associated optical interconnections

Abstract

本发明提供了用于将来自透镜阵列的光信号耦合至可插拔形式的带有锁定功能的光纤阵列组件的新方法和设计的各种实施例。从印刷电路板(PCB)上的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列发射的光信号被耦合到光耦合透镜阵列，然后被耦合到平行于PCB的光纤阵列组件。可插拔形式的锁定装置提供用于透镜阵列和光纤阵列组件之间配合和锁定的方法，从而实现光纤阵列组件和透镜阵列之间良好的耦合和锁定。

Description

带有锁定装置的光耦合封装件及其方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2014年6月16日提交的美国临时专利申请61/998,019，和2014年9月26日提交的美国非临时专利申请14/498,455的优先权，其通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明涉及光耦合(optical coupling)，并且更具体地说，涉及一种用于光纤阵列组件和光耦合透镜阵列的带有锁定装置的光耦合封装件及其方法。
背景技术
光纤耦合器是在带有一个或多个输入光纤和一个或几个输出光纤的光电系统中使用的装置。进入输入光纤的光可以出现在一个或多个输出并且其功率分配潜在地取决于波长和极化作用(polarization)。光纤耦合器可以耦合透镜阵列和光纤阵列。然而，往往难以实现透镜阵列和光纤阵列之间的良好耦合。
发明内容
本发明提供了用于将来自透镜阵列的光信号耦合至可插拔形式的带有锁定功能的光纤阵列组件的新方法和设计的各种实施例。从印刷电路板(PCB)上的垂直腔面发射激光器(VCSEL)阵列发射的光信号被耦合到光耦合透镜阵列，然后被耦合到平行于PCB的光纤阵列组件。可插拔形式的锁定装置提供用于透镜阵列和光纤阵列组件之间配合和锁定的方法，从而实现光纤阵列组件和透镜阵列之间良好的耦合和锁定。
在一个方面，光耦合封装件可以包括透镜阵列模块和光纤阵列组件。透镜阵列模块和光纤阵列组件可包括形成锁定装置的部件，其配置成使得该光纤阵列组件以互锁的方式插入透镜阵列模块和从透镜阵列模块拔出。
附图的简单说明
附图提供了对本发明的进一步理解，并且被并入本说明书且构成本说明书的一部分。附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。为了更好地呈现所示主题的某些特性，附图不一定按比例绘制。
图1示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的透视图。
图2示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的透镜阵列模块的俯视图。
图3示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的光纤阵列组件的俯视图。
图4示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的光纤阵列组件的组装图。
图5示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的俯视图。
图6示出本发明的一个实施例的光耦合封装件的侧视图。
图7示出耦合到本发明的一个实施例的光耦合封装件的印刷电路板的两个光耦合透镜阵列模块的透视图。
具体实施方式
实施例
图1-图7示出了本发明的一个实施例的光耦合封装件100的各种视图和组件。参见图1-6，光耦合封装件100包括透镜阵列模块200和光纤阵列组件300。如图2中所示，光耦合透镜阵列模块200包括钩机构205，例如，两个钩。如图3所示，光纤阵列组件300被设计为带有相应的翼片305以与透镜阵列模块200的钩构件205相接合，闩锁到透镜阵列模块200的钩构件205上，与透镜阵列模块200的钩构件205互锁或以其他方式与透镜阵列模块200的钩构件205互动。即，光耦合透镜阵列模块200的钩机构205、翼片305和光纤阵列组件300形成光耦合封装100的锁定装置。该锁定装置使光纤阵列组件300能够被以互锁的方式插入光耦合透镜阵列模块200中并且从光耦合透镜阵列模块200中拔出。
在一些实施例中，透镜阵列模块200的钩机构205可以由模制的树脂材料制成，使得钩机构205的钩可以具有一定程度的挠性，以确保平稳地对光纤阵列组件300插拔。如示于图5和图6中，光纤阵列组件300被以互锁的方式插入透镜阵列模块200，并且两者都被钩机构205和翼片305“锁定”。优选地，所述锁定装置本身占用空间小，制造成本低，并易于大批量生产。
在一些实施例中，透镜阵列模块200可以包括一个或多个定位导向孔，例如，两个定位导向孔。相应地，光纤阵列组件300可以包括一个或多个定位突起，例如，两个定位突起，其构造成分别被容纳在光耦合透镜阵列模块200的定位导向孔中。可替代地，光纤阵列组件300可以包括一个或多个定位导向孔，例如，两个定位导向孔。相应地，光耦合透镜阵列模块200可以包括一个或多个定位突起，例如两个定位突起，其构造成被分别容纳在光纤阵列组件300的定位导向孔中。定位导向孔和对应的定位突起的特征确保了光纤阵列组件300可以精确地配合到光耦合透镜阵列模块200。
如图4所示，在一些实施例中，光纤阵列组件300可包括四个部分，即：具有多个光纤的光纤阵列310，带有导向销的V形槽320，保护管330，其构造成包裹在光纤阵列310的周围，以及粘合剂，其设置在V形槽320和光纤阵列310之间，起到接口的作用。
透镜阵列模块200可以包括一个90度的反射面，使得来自光纤阵列组件300的光纤阵列310的光纤的入射光束能垂直地接触反射面，如示于图6。在一些实施例中，透镜阵列模块200可以包括两组透镜，即第一组透镜和第二组透镜。在入射光束被90度的反射面反射后，第一组透镜可聚焦入射光束或信号。第二组透镜可以重新聚焦出射的光束，如示于图6。在一些实施方式中，第一和第二组透镜的透镜可以被对准，使得每个透镜的中心共线。在一些实施例中，第一和第二组透镜的透镜数量范围可从2至12个。
如图7所示，在一些实施例中，透镜阵列模块200的一个或多个单元可以首先被连接到PCB400，安装在PCB400上或以其它方式耦合到PCB400。随后，光纤阵列组件300可被以互锁的方式插入透镜阵列模块200并且由上述锁定装置锁定。
本发明的若干突出特点：
鉴于上述情况，本发明的突出特点如下。
在一个方面，光耦合封装件可以包括透镜阵列模块和光纤阵列组件。透镜阵列模块和光纤阵列组件可包括形成锁定装置的部件，其构造成使得光纤阵列组件以互锁的方式可从透镜阵列模块插拔。
在一些实施例中，透镜阵列模块可包括钩机构作为锁定装置的一部分。
在一些实施例中，钩机构可由模制的树脂材料制成，使得钩机构具有一定程度的挠性，以保证光纤阵列组件平滑地插拔。
在一些实施例中，光纤阵列组件可包括翼片作为锁定装置的另一部分并且该翼片构造成与透镜阵列模块的钩机构相接合。
在一些实施例中，透镜阵列模块可以包括一个或多个定位导向孔，光纤阵列组件可以包括一个或多个定位突起，其构造成被相应地容纳到一个或多个定位导向孔中，使得光纤阵列组件被精确地配合到透镜阵列模块。
在一些实施例中，光纤阵列组件可以包括一个或多个定位导向孔，透镜阵列模块可以包括一个或多个定位突起，其构造成被相应地容纳在所述一个或多个定位导向孔中，以使光纤阵列组件被精确地配合到透镜阵列模块。
在一些实施例中，光纤阵列组件可包括光纤阵列，其包括多个光纤，带有引导销的V形槽，构造成罩在光纤阵列周围的保护管，设置在V形槽和光纤阵列之间用作接口的粘合剂。
在一些实施例中，透镜阵列模块可包括90度的反射面，使得来自光纤阵列组件的入射光束垂直地接触90度的反射面。
在一些实施例中，透镜阵列模块可包括第一组透镜和第二组透镜。第一组透镜可在90度的反射面后聚焦入射光束。第二组透镜可以重新聚焦出射光束。
在一些实施例中，第一和第二组透镜的透镜可以被对准，使得每个透镜的中心共线。
在一些实施例中，第一和第二组透镜的透镜数量范围可从2至12个。
在一些实施例中，光耦合封装件可以进一步包括印刷电路板，透镜阵列模块耦合至该印刷电路板。
其他注意事项
尽管以上公开了一些实施例，它们并非意在限制本发明的范围。对于本领域技术人员而言，在不脱离本公开的范围或精神的情况下，对本发明所公开的实施例做各种修改和变化是显而易见的。鉴于上述情况，本发明的范围应当由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (12)

1.一种光耦合封装件，包括：
透镜阵列模块；和
光纤阵列组件，
其中，所述透镜阵列模块和所述光纤阵列组件包括形成锁定装置的部件，其构造成使得所述光纤阵列组件能够以互锁的方式插入所述透镜阵列模块并且从所述透镜阵列模块拔出。
2.根据权利要求1所述的光耦合封装件，其中所述透镜阵列模块包括钩机构作为所述锁定装置的一部分。
3.根据权利要求2所述的光耦合封装件，其中所述钩机构由模制的树脂材料制成，使得所述钩机构具有一定程度的挠性，以保证所述光纤阵列组件平滑地插入和拔出。
4.根据权利要求2所述的光耦合封装件，其中所述光纤阵列组件包括翼片作为所述锁定装置的另一部分并且其构造成与所述透镜阵列模块的所述钩机构相接合。
5.根据权利要求1所述的光耦合封装件，其中所述透镜阵列模块包括一个或多个定位导向孔，所述光纤阵列组件包括一个或多个定位导向突起，其构造成被相应地容纳在所述一个或多个定位导向孔中，使得所述光纤阵列组件被精确地配合到所述透镜阵列模块。
6.根据权利要求1所述的光耦合封装件，其中所述光纤阵列组件包括一个或多个定位导向孔，所述透镜阵列模块包括一个或多个定位导向突起，其构造成被相应地容纳在所述一个或多个定位导向孔中，使得所述光纤阵列组件被精确地配合到所述透镜阵列模块。
7.根据权利要求1所述的光耦合封装件，其中所述光纤阵列组件包括：
包括多个光纤的光纤阵列；
带有导向销的V形槽；
构造成罩在所述光纤阵列周围的保护管；和
设置在所述V形槽和光纤阵列之间用作接口的粘合剂。
8.根据权利要求1所述的光耦合封装件，其中所述透镜阵列模块包括90度的反射面，使得来自所述光纤阵列组件入射光束垂直地接触所述90度的反射面。
9.根据权利要求8所述的光耦合封装，其中所述透镜阵列模块包括：
第一组透镜；和
第二组透镜，
其中：所述第一组透镜在所述90度的反射面之后聚焦入射光束以及
其中，所述第二组透镜重新聚焦出射光束。
10.根据权利要求9所述的光耦合封装件，其中所述第一和第二组透镜的透镜被对准，使得每个透镜的中心共线。
11.根据权利要求9所述的光耦合封装件，其中所述第一和第二组透镜的数量为2至12个。
12.根据权利要求1所述的光耦合封装件，还包括印刷电路板，所述透镜阵列模块耦合到所述印刷电路板上。
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