CN104854495B - 将光从发射阵列耦合到单模光纤阵列 - Google Patents

Abstract

描述一种用于将光从波导阵列耦合到单模光纤阵列的技术。在实施例中，通过使透镜架子组件相对于光的传播轴线倾斜来补偿聚焦透镜阵列(106)未与光纤套圈(107)的横向对准，聚焦透镜阵列和光纤套圈阵列通过透镜架子组件保持对准，光由透镜架子组件进行耦合。由于可以根据横向未对准的程度调节倾斜度，透镜架子组件可以用于使光耦合进单模光纤电缆中，通过改变未对准的程度来制造透镜架子组件。此外，也还可以使用相同的技术补偿其它缺陷，诸如制造或者放置用于将光定向到透镜架子组件中的转向镜(102)或棱镜时的角度误差。

Description

将光从发射阵列耦合到单模光纤阵列

背景技术

光纤通信是一种通过发送光脉冲来经由光纤传输语音、视频、数据或其它信息的方法。光形成被调制为携带信息的电磁载波。在大多数情况下，光纤通信包含至少三个组件：发射光的发射器(例如，发光二极管和激光二极管)，将光携带到另一个位置的光纤电缆，以及将光转换为电信号的接收器。

光纤电缆通常包括内芯、包层和缓冲层(外部保护层)，其中，包层利用全内反射的物理原理沿内芯引导光。光纤电缆的内芯例如由高品质的二氧化硅或塑料制成，内芯具有比包层更高的折射率。结果，以小于临界角的角度进入光纤电缆的光线反射离开包层并且沿电缆行进。然而，每当光线碰到内芯和包层之间的边界时，以大于临界角的角度进入的光线部分反射并且部分折射。因此，光的强度并且因而由光携带的信号衰减并最终消失。

附图说明

在附图的图形中，通过示例的方式而不是通过限制的方式图示本发明，并且其中相同的附图标记指代相同的元件，其中：

图1A示出光学网络装置的侧视图，可以根据该光学网络装置执行实施例。

图1B示出移除了透镜架子组件的图1A的插入器的视图。

图1C示出图1A的透镜架子组件的俯视图。

图1D示出图1A的透镜架子组件的仰视图。

图2示出根据实施例的多纤插拔连接器(Multiple-Fiber Push-On connector)。

图3A是示出当聚焦透镜阵列和光纤电缆套圈之间不存在未对准时光传播通过图1A的光学网络装置的方框图。

图3B是示出当聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈之间存在未对准时光传播通过图1A的光学网络装置的方框图。

图3C是示出通过倾斜透镜架子组件对图3B的未对准进行补偿的实施例的方框图。

图4是示出根据实施例的执行主动对准的计算装置的方框图。

图5A是示出透镜架子组件未对准对实施例的单透镜光学网络连接装置设计的影响的方框图。

图5B是示出对图5A的透镜架子组件未对准进行补偿的实施例的方框图。

图6A是示出角度误差对传播通过图1A的光学网络装置的光的影响的方框图。

图6B是示出对图6A的角度误差进行补偿的实施例的方框图。

图7是示出可以执行本发明的技术的示例性计算机系统的方框图。

具体实施方式

描述用于将光从波导阵列耦合到单模光纤阵列的技术。在以下的描述中，出于解释的目的，阐述许多具体的细节以透彻理解本发明。然而，本领域的技术人员显而易见没有这些具体的细节也可以实施本发明。在其它的实例中，已知的结构和装置以方框图的形式示出以避免不必要地模糊本发明。

下文描述了若干特征，这些特征能够彼此独立地使用或者与其它特征任意组合使用。然而，任何单独的特征不可能解决上述的任何问题或者仅能解决上述问题中的一者。上述的一些问题不能被本文所述的任何特征完全解决。虽然设置了标题，但是与具体的标题相关的信息不仅能在具有该标题的部分找到，还能在说明书的其它地方找到。

本文根据以下提纲描述实施例：

1.0总体概述

2.0光纤通信

3.0示例性光学网络装置

4.0透镜架子组件未对准补偿

5.0转向镜角度误差补偿

6.0硬件概述

7.0扩展和替代

……

1.0概述

提出用于进行主动对准的方法。在实施例中，该方法包括测量经过透镜架子组件的光的强度。透镜架子组件将一个或多个聚焦透镜耦合到一个或多个光纤套圈。响应于判定光的强度超过特定的阈值，将透镜架子组件锁定就位。响应于判定光的强度未超过特定的阈值，调节透镜架子组件的位置或透镜架子组件的倾斜度。

在实施例中，由一个或多个计算装置执行该方法。

描述用于耦合光的设备。在实施例中，该设备包括：发射器，其配置成发射调制光，根据该调制光对数据进行编码；一个或多个聚焦透镜，其被配置成将调制光聚焦到一个或多个光纤套圈中；以及透镜架子组件，其相对于调制光的传播轴线倾斜，该透镜架子组件将一个或多个聚焦透镜耦合到一个或多个光纤套圈。

从以下对各种实施例的详细描述中，本文的前述特征方面以及其它特征和方面将会变得更容易明白。

2.0光纤通信

目前，存在两种常见类型的光纤电缆：多模光纤电缆和单模光纤电缆。多模光纤电缆和单模光纤电缆主要的不同在于内芯的尺寸，内芯的尺寸是确定电缆能够维持的光模的数量的一个因素。光模可被称为路径，尽管该术语只是实际的物理现象的近似，其中，光线能够通过该路径沿着光纤电缆传播。

多模光纤电缆通常具有50-100微米直径的内芯，并且因此能够支持沿着电缆的选择多条路径的光线。例如，在最小的模中传播的光在不从包层反弹的情况下沿着电缆的中心行进并且到达末端。遵循后续的模的光通过从包层上反弹来传播，以逐渐更大的角度进入的光线在越来越大的模中传播并且因此在传输期间更经常地反弹。

由于维持沿着多条路径的光线，多模光纤电缆遭受模分散，其中，由于所有模的光信号的传播速度不同，所以光线中所表示的信号适时地传播。简单来说，不经常反弹的路径被穿过得更快，因此，在最小的模中传播的光到达电缆的末端与在最大的模中传播的光到达电缆的末端之间存在时间差。当电缆的长度更长时，该时间延迟并且因此模分散更加明显。因此，多模光纤电缆通常在数据传输速率和光纤连接的长度上有限制。结果，多模光纤电缆主要用于短距离(诸如，在建筑物内或者遍及校园)通信。

单模光纤电缆通过只维持单一(最小)模的光来解决模分散。因此，与多模光纤电缆相比，单模光纤电缆能够以更快的速率并且以更远的距离传输数据。然而，为了仅维持单模光，单模光纤电缆的内芯比多模光纤电缆的内芯小得多。在大多数情况下，单模光纤电缆设计有约8-10.5微米直径的内芯。结果，孔较窄并且将光从发射器对准到光纤电缆时需要及其精确，光必须在该孔处进入单模光纤电缆。因此，与用于将光耦合到多模光纤电缆的仪器相比，用于将光耦合到单模光纤电缆所执行的精确校准所需的仪器非常昂贵。

用于将光耦合到多模光纤电缆的一个技术包括双透镜设计(有时称为“PRIZM”耦合器)。在PRIZM耦合器设计中，使用第一透镜阵列使由发射器发射的光准直。然后，通过反射镜或转向棱镜使准直光朝着透镜架子组件定向。透镜架子组件包括将光聚焦到套圈中的第二透镜阵列，光纤电缆能够放置在该套圈中以接收光。

扩展“PRIZM”耦合器以用于与单模光纤电缆一起使用是有问题的，这是因为与多模光纤电缆的50-100微米相比，单模光纤内芯直径仅为8.5-10微米。因此，当第二透镜阵列对准到套圈时，从多模光纤转换到单模光纤所需的公差需要至少高于五倍的精度。产生前述的精确度所要求的仪器可能非常昂贵并且/或者难以获得。

例如，通常通过将第二透镜阵列对准到套圈并且用环氧树脂将就位的第二透镜阵列胶合在透镜架子组件上来创建透镜架子组件。然而，由于环氧树脂通常通过紫外线或热固化而硬化，产生的应力可能使得第二透镜阵列和套圈移位略微失准。对于多模光纤电缆，公差足够大使得移动对产生的信号强度造成的影响可以忽略不计。另一方面，透镜架子组件内即使细微未对准可能大大影响单模光纤电缆的信号强度。结果，以几乎最大标称量的未对准制造的透镜架子组件通常是不可用于耦合单模光纤电缆的目的。

本文所述的技术用于放宽公差并且因此放宽将光耦合进单模光纤电缆中所需的精确度要求。因此，由于可以使用更便宜的并且更容易得到的仪器来有效地执行耦合，所以可以大大降低耦合得成本。

在实施例中，通过使透镜架子组件相对于准直光纤的传播轴线倾斜来对透镜架子组件内的未对准进行补偿。在倾斜轴线控制的情况下，几乎没有直至没有因透镜子组件内的第二透镜阵列和套圈之间的未对准而产生的附加损耗，这增大了允许公差并且因此降低成本。由于可以根据横向未对准的程度调节倾斜量，因此通过改变未对准的程度所制造的透镜架子组件仍然可以用于将光耦合进单模光纤电缆中。此外，也可以使用相同的技术补偿其它的缺陷，诸如用于将光定向到透镜架子组件中的转向镜或棱镜的角度误差(例如，制造或位移)。

在另一个实施例中，代替使用双透镜PRIZM设计，使用单透镜执行耦合。在单透镜设计中，代替使用第一透镜阵列使光准直，发射器将光发射到转向镜/棱镜上，该转向镜/棱镜将光定向到透镜架子组件上。由于未使光准直，光以许多不同的角度落在透镜架子组件上。因此，通过横向调节透镜架子组件可以实现对透镜架子组件内的未对准进行补偿，而无需倾斜进入控制。此外，相同的技术可以用于校正其它缺陷，诸如用于使发散光朝着透镜架子组件定向的转向镜或棱镜的角度误差。

3.0示例性光学网络装置

图1A、图1B、图1C、图1D示出光学网络装置109的示例，根据该光学网络装置执行实施例。图1A描述光学网络装置109的侧视图。图1B描述移除透镜架子组件103的插入器100的视图。图1C描述透镜架子组件103的俯视图。图1D描述透镜架子组件103的仰视图。

在实施例中，光学网络装置109具有用于插入器100的底座，光学网络装置109可以通过插入器与其它装置或电路板组件通信。发射器101、转向镜102、透镜架子组件103和接收器104安装到用于插入器100的底座上。发射器101发射光，光调制成携带用于光纤通信的信息。此外，发射器101与用于使发射光平行的准直透镜阵列105对准。一旦准直透镜阵列105使发射光平行，发射光朝着聚焦透镜阵列106反射离开转向镜102，聚焦透镜阵列由透镜架子组件103保持。聚焦透镜阵列106将发射光聚焦到用于传输数据的光纤专用的一个或多个光纤电缆套圈107中。剩下的光纤电缆套圈107专用于接收数据使用的光纤。通过剩下的光纤电缆套圈107接收的光通过聚焦透镜矩阵106聚焦在接收器104上，接收器104将入射光脉冲转换成电信号。光纤电缆套圈107与定位销108(guided pin)对齐，定位销用于将光纤阵列定向并保持到位。

示例性光学网络装置109的精确设计不是本文所描述的技术的关键。在其它实施例中，在图1A、图1B、图1C、图1D的描述中光学网络装置109的设计可以变化很大。例如，代替使用转向镜102将发射器101发射的光定向到聚焦透镜阵列106，光学网络装置109可以具有与聚焦透镜阵列106在一条直线上的发射器101，因而允许省略转向镜102。作为另一个示例，该示例将在以下部分中更详细地描述，通过省略准直透镜阵列105，光学网络装置109可以具有单透镜设计，因而允许发散光从发射器101到达聚焦透镜阵列106。

另外，示例性光学网络装置109的设计允许将光耦合到光纤阵列，但是该设计的比例还可以缩小到将光耦合到单光纤，而非阵列。此外，示例性光学网络装置109包括发射器101和接收器104两者，并且因此光学网络装置能够发射并且接收数据。在其它实施例中，光学网络装置109可以被设计为执行一个功能，而不执行其它功能。因此，替代设计可以省略发射器101或接收器104并且使光纤电缆套圈107专用于服务剩余的功能。

在实施例中，插入器100是电接口，该电接口在一个插头或连接与另一个插头或连接之间路由。通过插入器100，光学网络装置109可以与其它装置或电路板组件通信。例如，接收器104由于接收入射光脉冲所产生的电信号可以按新路线发送到执行信号处理的其它电路组件或装置。作为另一个实施例，配置成发送数据的电路板组件或装置可以通过插入器100与发射器101接合，以将数据转换成调制光脉冲。然而，用于该目的的精确的接口机构不是本发明所描述的技术的关键，并且在其它实施例中，插入器100可以更换为不同类型的接口。

在实施例中，发射器101是能够发射调制光脉冲的任何组件，根据该调制光脉冲对数据进行编码以用于光纤通信。例如，发射器101可以表示发光二极管(LED)、垂直腔面发射激光器(VCSEL)、或激光二极管中的一者或多者。然而，发射器101不限于产生调制光脉冲的组件。在其它实施例中，发射器101可以表示波导(例如，一个或多个光纤)，波导携带由其它源产生的调制光脉冲。

在实施例中，准直透镜阵列105为配置成使发射器101发射的光平行的透镜阵列。在一些实施例中，为了实现上述的平行化，设置准直透镜阵列105与发射器101的距离等于准直透镜阵列105的焦距。因此，来自发射器101的发散光弯曲通过准直透镜阵列105并且变换成大致平行的光线。在一些情况下，发射器101可以发射光(诸如，某些类型的激光)，这些光已经是很准直的。因而，在这些实施例中，如果进一步准直并不能显著增加光的平行性，那么准直透镜阵列105可以从光学网络装置109略去。

在实施例中，转向镜102表示反射面，该反射面成角度以使光朝着聚焦透镜阵列106定向。在一些实施例中，转向镜102涂有反射材料(例如，金或铝)以创建反射面。在替代的实施例中，通过使光沿着聚焦透镜阵列106的方向弯曲，反射镜以外的组件(诸如，棱镜)可以用于相同的目的。此外，虽然图1A、图1B、图1C、图1D描述的实施例将转向镜102安装到插入器100上，但是作为替代另一个实施例可以将转向镜102直接安装在发射器101上。

在实施例中，接收器104包括光电检测器(例如，p-n光电二极管、p-i-n光电二极管、雪崩光电二极管等)，光电检测器利用光电效应将光转化成电。在一些实施例中，接收器104与跨阻抗放大器和/或限制放大器耦合以在电域中从入射光信号产生数字信号。在一些情况下，在输送期间，数字信号可以变得衰减或者失真。因此，在一些实施例中，在数字信号通过插入器100传输到其它组件或装置之前，接收器104可以执行初步信号处理(例如，由锁相环执行时钟恢复)。

在实施例中，透镜架子组件103包括壳体，该壳体保持聚焦透镜阵列106与光纤电缆套圈107对准。在一些实施例中，使用环氧树脂或其它粘结剂将聚焦透镜阵列106保持到透镜架子组件103。然而，针对相同的目的，还可以采用替代的保持机构。

在实施例中，通过将聚焦透镜阵列106与定位销108或其它基准标示器对齐将聚焦透镜阵列106放置在透镜架子组件103上。在其它实施例中，通过主动校准将聚焦透镜阵列106放置在透镜架子组件103上。例如，诸如由发射器101发射的光能够定向通过聚焦透镜阵列106并且定向到光纤电缆套圈107之外到达检测光强度的测量装置上。然后，在锁定就位之前，可以递增地移动聚焦透镜阵列106的位置直至测量装置检测到最优强度读数或阈值强度读数。

在一些实施例中，透镜架子组件103形成为与特定类型的连接器(诸如，多纤插拔(MPO)连接器)接合，该特定类型的连接器用于将光纤阵列与光线电缆套圈107对准。然而，在其它实施例中，为了相同的目的可以利用不同类型的连接器或者可以将光纤阵列耦合到光纤电缆套圈107而无需使用连接器。

图2示出示例性MPO连接器200。图2的MPO连接器200用作用于光纤阵列的接口，该光纤阵列包含在光纤电缆201内。MPO连接器200的定位销孔202充当附装机构，当与其它装置接合时，该附装机构辅助对准光纤电缆孔203。在一些实施例中，光纤电缆201容纳单模光纤阵列。然而，本文所述的技术不限于单模光纤，并且还可以应用于降低多模光纤电缆的公差要求。

在实施例中，通过将定位销108插入到定位销孔202中将图2的MPO连接器200与图1的透镜架子组件103接合，因此，将光纤电缆孔203对准到光纤电缆套圈107。因此，由发射器101发射的携带输出数据的光进入光纤电缆201的一个或多个光纤，该一个或多个光纤专用于传输数据。类似地，携带输入数据的光离开光纤电缆201的一个或多个光纤并且朝着接收器104定向，该一个或多个光纤专用于接收数据。在一些实施例中，光纤电缆201的其它端连接到另一个光学网络装置109(诸如，图1A、图1B、图1C、图1D中描述的光学网络装置109)。然而，在其它实施例中，光纤电缆201的其它端可以连接到不同类型的光电网络装置109。

4.0透镜架子组件未对准补偿

如上所提及的，当聚焦透镜阵列106安装到透镜架子组件103上时，制造工艺经常使得在聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107之间发生未对准，导致进入光纤201的光(并且因此光信号)衰减或者损失。

图3A是示出当聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107之间不存在未对准时光传输通过光学网络装置109的方框图。如图3A所示，发射光300从发射器101发出，通过准直透镜阵列105变得平行化，并且朝着安装到透镜架子组件103的聚焦透镜阵列106反射离开转向镜102。然后，聚焦透镜阵列106将光定向到光纤电缆套圈107中。类似地，进入通过光纤电缆套圈107的接收光301落在聚焦透镜阵列106上，该聚焦透镜阵列将接收光301定向到接收器104。

图3B是示出当聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107之间存在横向未对准时光传输通过光学网络装置109的方框图。由于聚焦透镜阵列106未与光纤电缆套圈107横向对准，发射光300的至少一部分未进入光纤电缆套圈107。类似地，阻挡接收光301的至少一部分到达聚焦透镜阵列106。因此，沿两个方向的光信号变得衰减或者损失。

图3C是示出通过倾斜光学网络装置109的透镜架子组件103对未对准进行补偿的实施例的方框图。在图3C中，尽管发生横向未对准，但是透镜架子组件103相对于传播轴线倾斜从而允许发射光300和接收光301通过透镜架子组件。

假定已知横向未对准的程度以及聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107之间的距离，可以使用三角几何学计算进行未对准补偿所需的位置和角度。然而，由于横向未对准是微米、甚至是亚微米的量级，使用传统的工具测量未对准可能是困难的。因此，在一些实施例中，执行主动对准以确定透镜架子组件103的最优(或可接受的)配置。

在实施例中，通过以下方式实现主动对准：使光(例如，激光)经过光学网络装置109或者使光从光学网络装置传递并且到达测量装置(诸如，光功率计)上。例如，使用定位销108将测量装置安装到透镜架子组件103上或者将测量装置附装到光纤电缆201的其它端。然后，可以递增地调节透镜架子组件103的位置和角度，直至测量装置检测到最优光强度或阈值光强度。在一些实施例中，可以通过配置成微米或亚微米精度的一个或多个致动器校准透镜架子组件103的位置和角度。在实施例中，由计算装置(诸如在以下的“硬件概述”中所述的计算装置)控制一个或多个致动器，该计算装置配置成基于光功率计所接收到的输入调节子组件103。

在一些情况下，可以将主动校准建模成优化问题，其中，独立变量由线性变量x、y、z(横向移动和竖向移动)和角度变量θ_X、θ_Y、θ_Z(翻滚角、俯仰角、横摆角)表示，并且被最大化的独立变量L表示所记录的光强度。然而，如果致动器执行小于六个自由度的校准功能，其它实施例可以省略独立变量中的一个或多者。

在实施例中，计算装置每次针对一个自由度通过使所记录的光的强度最大化来执行主动校准，直至所测量的光强度高于特定的阈值。

图4是示出根据本实施例的执行主动对准的计算装置的方框图。

在框401处，计算装置选择初始自由度。在实施例中，计算装置从x、y、z(横向移动和竖向移动)和角度变量θ_X、θ_Y、θ_Z(翻滚角、俯仰角、横摆角)中选择。然而，在其它实施例中，计算装置还能够调节上述自由度的子集。在实施例中，计算装置从自由度的横向移动和竖向移动开始。在其它实施例中，计算装置从角度变量开始。

在框401处，计算装置就当前的自由度搜索最大的(或者接近最大的)光强度。在实施例中，计算装置递增地(正向或反向)调节自由度，同时在每次调节之后进行光强度测量。在实施例中，计算装置继续调节直至所测量的光强度达到局部最大值。

在框402处，计算装置判定所测量的光强度是否超过特定的阈值。在框403处，响应于判定所测量的光未超过特定的阈值，计算装置选择下一个自由度。否则，在框404处，计算装置完成主动校准。在其它实施例中，作为替代，在框402处，计算装置可以判定所测量的光强度是否满足或低于特定的阈值。

在实施例中，在框403处的选择下一个自由度循环回到初始自由度，直至计算装置检测到可接受的光的强度的测量值。然而，在一些实施例中，计算装置可以对自由度的选择和调节所能够循环的次数进行限制，因此限制在主动校准期间所执行的调节的数量。

在另一个实施例中，代替对比所测量的光强度和阈值，在框402处计算装置可以调节各个自由度，直至在发现每个自由度的局部最大值之后所得到的提高的量降到最小阈值以下。

在一些实施例中，一旦测量装置检测到可接受的光强度，就将透镜架子组件103固定到位。例如，可以在透镜架子组件103附装到插入器100底座之前执行主动校准。因此，例如可以响应于测量装置检测到可接受的光强度将透镜架子组件103焊接或用环氧树脂胶合到插入器100上。在其它实施例中，透镜架子组件103可以配置成在安装到插入器100上之后调节聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107的位置和角度。

在替代的实施例中，光学网络装置109可以通过省略准直透镜阵列105而使用单透镜设计，从而允许光从发射器101发散到达聚焦透镜阵列106。

图5A示出透镜架子组件103。为了提供清楚的描述，图5A限定为仅描述聚焦透镜阵列106的一个聚焦透镜501和光纤套圈107的一个光纤电缆套圈502。虽然以下示例选择的聚焦透镜501和光纤电缆套圈502对用于传输数据，但是倘若从远程源所接收的光是发散的，以下技术也适用于接收数据的透镜/套圈对。对于混合的情况，其中，来自发射器101的光是发散的并且去往接收器104的光是准直的，或者反过来，以上讨论的双透镜补偿技术仍然可以用于执行耦合。在一些实施例中，可以修改光学网络装置109的设计使得可以独立于用于接收数据的那些透镜和套圈调节用于传输数据的聚焦透镜阵列106的透镜和光纤电缆套圈107的套圈。

在图5A中，省略光学网络装置109的准直透镜阵列105。因此，从发射器101发射的发散光500在到达透镜架子组件103之前以许多不同的角度成扇形射出。由于聚焦透镜501和光纤电缆套圈502之间的未对准，以足以碰到聚焦透镜501的角度进入的光不能到达光纤电缆套圈502。在一些方面，图5A示出最坏的情况，其中，未对准大到发散光500完全不能经过透镜架子组件103。然而，由于发散光500被阻挡，所以即使具有较小的未对准程度，光信号仍然变得衰减，假定不存在未对准，该发散光500会经过透镜架子组件103。

图5B示出针对单透镜设计对透镜架子组件103的未对准进行校正的实施例。在图5B中，与图5A中的透镜架子组件103的位置相比，透镜架子组件103已经进行了横向移动。因此，聚焦透镜501移动到捕获发散光500线的位置，该发散光线以足以对未对准进行补偿的角度运动。因此，在单透镜设计中，实施例能够利用以下属性的优点：发散光500已经以许多不同的角度落在透镜架子组件103上。因此，代替倾斜透镜架子组件103，如在以上讨论的双透镜技术中，透镜架子组件103能够横向移动以捕获以适当的角度运动的发散光500线。

在一些实施例中，执行单透镜设计的主动对准，同时考虑比针对双透镜设计讨论的那些更少的自由度。例如，在主动对准期间，主动对准可以省略翻滚角、俯仰角和/或横摆角以简化优化过程或减少执行调节所需的致动器的数量或降低致动器的复杂程度。

5.0对转向镜角度误差的补偿

转向镜102的角度误差可能使对准复杂化。例如，转向镜102可能具有固有缺陷，该固有缺陷使光以不正确的角度反射或者转向镜102在安装到插入器100上时可能被不正确地放置。

图6A示出角度误差对光学网络装置109的影响，假定为双透镜设计。为了描述清楚的示例，图6A仅示出用于传输的聚焦透镜阵列106的透镜和光纤电缆套圈107的套圈。由于携带输入数据的接收光不能通过转向镜102，接收光不受转向镜102的角度误差的影响。因此，以下解释假定能够独立地调节接收和传输透镜/套圈，或者光学网络装置109仅执行数据传输。

在图6A中，发射器101产生发射光601，准直透镜阵列105使该发射光平行。然而，由于转向镜102未对准，发射光300反射离开转向镜102，但是错过聚焦透镜阵列106。因此，阻挡至少一些发射光300到达光纤电缆套圈107。

图6B示出对图6A的未对准引起的角度误差进行补偿的实施例。在图6B中，定位并且倾斜透镜架子组件以对准从转向镜102反射到聚焦透镜阵列106和光纤电缆套圈107的发射光300。因此，尽管转向镜102具有角度误差，发射光300也能通过透镜架子组件103。在一些实施例中，通过主动对准(诸如，先前在部分3.0描述的针对双透镜子组件的对准的主动对准技术)判定透镜架子组件的位置和倾斜。

对于使用单透镜设计的实施例，通过使用以上在部分3.0中描述的针对单透镜子组件的未对准的相同的技术进行横向移动能够补偿转向镜102的角度误差。

6.0执行机构-硬件概述

根据一个实施例，通过一个或多个专用计算装置执行本文所述的技术。专用计算装置可以被硬布线以执行技术，或者可以包括数字电子装置(诸如，一个或多个专用集成电路(ASIC)或持续编程以执行技术的一个或多个现场可编程门阵列(FPGA))，或者可以包括被编程为按照固件、存储器、其它存储或组合中的程序指令执行技术的一个或多个通用硬件处理器。这些专用计算机装置可以将定制硬布线逻辑、ASIC、或FPGA与定制编程相结合以实现该技术。专用计算装置可以是台式计算机系统、便携式计算机系统、手持装置、网络装置或结合硬布线和/或程序逻辑以执行技术的其它装置。

例如，图7是示出计算机系统700的方框图，可以根据该计算机系统执行本发明的实施例。计算机系统700包括用于传送信息的总线702或其它通信机构以及与总线702耦合用于处理信息的硬件处理器704。硬件处理器704例如可以是通用微处理器。

计算机系统700还可以包括耦合到总线702用于存储处理器704所执行的信息和指令的主存储器706，诸如随机存取存储器(RAM)或者其它动态存储装置。主存储器706还可以用于在执行处理器704所执行的指令期间存储临时变量或其它中间信息。当存储在处理器704可访问的非临时性存储介质中时，这些指令使计算机系统700转换成专用机器，该专用机器被定制为执行指令中所指定的操作。

计算机系统700还包括耦合到总线702用于为处理器704存储静态信息和指令的只读存储器(ROM)708或者其他静态存储装置。提供存储装置710并且将存储装置耦合到总线702以用于存储信息和指令。

计算机系统700可以经由总线702耦合到显示器712(诸如阴极射线管(CRT))以用于向计算机用户显示信息。包括字母数字和其它键的输入装置714耦合到总线702以用于将信息和命令选择传送到处理器。另一个类型的用户输入装置为光标控制716(诸如，鼠标、轨迹球、或光标方向键)以用于将方向信息和命令选择传送给处理器704并且用于控制光标在显示器712上移动。该输入装置通常在两个轴线(第一轴线(例如，x)和第二轴线(例如，y))上具有两个自由度，这允许装置指定平面中的位置。

计算机系统700可以与定制的硬连接逻辑、一个或多个ASIC或FPGA、固件和/或程序逻辑结合使用使得计算机系统成为专用机器或者将计算机系统700编程为专用机器，从而执行上述技术。根据一个实施例，计算机系统700响应于处理器704执行主存储器706中所包含的一个或多个指令的一个或多个序列而执行本文的技术。可以将来自另一个存储介质(诸如，存储装置710)的这些指令读入到主存储器中。执行主存储器706所包含的指令的序列使处理器704执行本文所述的处理步骤。在替代的实施例中，硬连接电路可以代替软件指令使用或者结合软件指令使用。

本文使用的术语“存储介质”指代存储数据和/或指令的任何非临时介质，该数据和/或指令使机器以特定的方式操作。存储介质可以包括非易失性介质和/或易失性介质。非易失性介质例如包括光盘或磁盘(诸如，存储装置710)。存储介质的常见形式例如包括软盘、柔性盘、硬盘、固态驱动盘、磁带、或任何其它的磁性数据存储介质、CD-ROM、任何其它的光学数据存储介质、具有孔型的物理介质、ROM、PROM、和EPROM、FLASH-EPROM、NVRAM、任何其它的存储芯片或存储盒。

存储介质与传输介质不同但是可以与传输介质结合使用。传输介质参与存储介质之间的信息传送。例如，传输介质包括同轴电缆、铜线和光纤，包括含有总线702的线缆。传输介质还可以采用声波或光波(诸如在无线电波通信和红外数据通信期间产生的那些声波或光波)的形式。

将一个或多个指令的一个或多个序列携带到用于执行的处理器704涉及各种形式的介质。例如，指令最初可以在远程计算机的磁盘或固态驱动器上携带。远程计算机可以将指令装载到其动态存储器并且使用调制解调器经由电话线发送指令。计算机系统700本地的调制解调器可以接收电话线上的数据并且使用红外发射器将数据转换为红外信号。红外检测器可以接收红外信号中携带的数据并且适当的电路可以将数据放置在总线702上。总线702将数据携带到主存储器706，处理器704从主存储器获取指令并执行指令。由主存储器706接收的指令可以在处理器704执行之前或之后可选地存储在存储装置710上。

计算机系统700还包括耦合到总线702的通信接口718。通信接口718提供双向数据通信耦合到与本地网络722连接的网络链路。例如，通信接口718可以为综合业务数字网(ISDN)卡、电缆调制解调器、卫星调制解调器、或者为相应类型的电话线提供数据通信连接的调制解调器。作为其它的示例，通信接口718可以是向可兼容LAN提供数据通信连接的局域网(LAN)卡。还可以执行无线链接。在任何这些执行中，通信接口718发送并且接收携带数字数据流的、表示各种类型的信息的电信号、电磁信号或光信号。

网络链路720通常通过一个或多个网络向其他数据装置提供数据通信。例如，网络链路720可以通过本地网络722向主机724或者向网络服务提供商(ISP)726运营的数据设备提供连接。ISP 726反过来通过目前俗称“因特网”728的全球分组数据通信网络提供数据通信服务。本地网络722和因特网728均使用携带数字数据流的电信号、电磁信号、或光信号。通过各种网络的信号以及在网络链路720上并且通过通信接口718的信号是传输介质的示例形式，这些信号将数字数据携带给计算机系统700并且携带来自计算机系统700的数据。

计算机系统700可以通过一个(或多个)网络、网络链路720和通信接口718发送消息并且接收数据，其包括程序代码。在因特网的示例中，服务器730可以通过因特网728、ISP726、本地网络722和通信接口718传输应用程序所需要的代码。

当所接收的代码被接收并且/或者被存储在存储装置710或用于随后的其它非易失性存储中时，处理器704可以执行所接收的代码。

7.0扩展和替代

在先前的说明书中，已经参照许多具体细节对本发明的实施例进行了描述，这些具体细节可能随着执行的不同而不同。因此，本发明的宗旨、申请人想要保护的目的由一组权利要求唯一地并且独占地表示，该组权利要求在该申请中以权利要求书公布的形式公布，权利要求公布的形式包括任何后续的修改。针对这些权利要求中所包含的术语本文明确记载的任何定义应当约束权利要求中所使用的这些术语的含义。因此，未明确记载在权利要求书中的限制、元件、属性、特征、优点或特性不应该以任何方式限制该权利要求书的范围。因此，将说明书和附图视为说明性的意义而非限制性的意义。

Claims (18)

1.一种用于耦合光的设备，包括：

发射器，其配置成发射调制光，根据所述调制光对数据进行编码；

一个或多个聚焦透镜，其配置成将所述调制光聚焦到一个或多个光纤套圈中，其中所述一个或多个聚焦透镜未与所述一个或多个光纤套圈横向对准，但是所述一个或多个聚焦透镜的光轴平行于所述一个或多个光纤套圈的轴；

透镜架子组件，其被配置为将所述一个或多个聚焦透镜以及所述一个或多个光纤套圈在所述透镜架子组件上保持到位，并将所述一个或多个聚焦透镜耦合到所述一个或多个光纤套圈；

致动器，其被配置为校准所述透镜架子组件的位置和/或倾斜度；

其中，所述透镜架子组件能够被所述致动器倾斜一定角度以使得所述透镜架子组件在当所述调制光被导向到所述一个或多个光纤套圈时由于所述一个或多个聚焦透镜的每个聚焦透镜与所述一个或多个光纤套圈的与所述每个聚焦透镜相应的光纤套圈横向偏离而偏离所述调制光的传播轴线，从而使得虽然所述一个或多个聚焦透镜与所述一个或多个光纤套圈未横向对准，但是允许所述调制光通过所述透镜架子组件。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括转向镜，所述转向镜配置成朝着所述一个或多个聚焦透镜反射所述调制光。

3.根据权利要求2所述的设备，其中，还包括一个或多个准直透镜，被配置为使由所述发射器发射的所述调制光准直并将所述调制光导向到所述转向镜，其中所述转向镜的反射角不同于所述一个或多个准直透镜的反射角，并且所述透镜架子组件被定位并倾斜以对准由所述转向镜反射的调制光。

4.根据权利要求1所述的设备，还包括连接器，所述连接器耦合到所述透镜架子组件并且将所述调制光指向到一个或多个光纤中。

5.根据权利要求4所述的设备，其中，所述连接器为多纤插拔连接器。

6.根据权利要求1所述的设备，还包括：

第二一个或多个光纤套圈，其配置成接收第二调制光，根据所述第二调制光对数据进行编码；

接收器，其配置成将所述第二调制光转换成一个或多个电信号；

第二一个或多个聚焦透镜，其配置成使所述第二调制光指向所述接收器。

7.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个准直透镜，所述一个或多个准直透镜配置成使所述调制光平行。

8.根据权利要求1所述的设备，还包括插入器，所述插入器耦合到所述发射器并且配置成使所述发射器与数据编码器接合。

9.根据权利要求1所述的设备，还包括一个或多个单模光纤，所述一个或多个单模光纤耦合到所述透镜架子组件并且配置成接收从所述一个或多个光纤套圈发出的所述调制光。

10.一种用于耦合光的方法，包括以下步骤：

通过测量装置测量经过透镜架子组件的光的强度，其中，所述透镜架子组件被配置为将一个或多个聚焦透镜以及一个或多个光纤套圈在所述透镜架子组件上保持到位并将所述一个或多个聚焦透镜耦合到所述一个或多个光纤套圈，其中所述一个或多个聚焦透镜未与所述一个或多个光纤套圈横向对准，但是所述一个或多个聚焦透镜的光轴平行于所述一个或多个光纤套圈的轴，其中所述透镜架子组件能够被配置为校准所述透镜架子组件的位置和/或倾斜度的致动器倾斜一定角度以使得所述透镜架子组件在当所述光被导向到所述一个或多个光纤套圈时由于所述一个或多个聚焦透镜的每个聚焦透镜与所述一个或多个光纤套圈的与所述每个聚焦透镜相应的光纤套圈横向偏离而偏离所述光的传播轴线，从而使得虽然所述一个或多个聚焦透镜与所述一个或多个光纤套圈未横向对准，但是允许所述光通过所述透镜架子组件；

响应于判定所述光的强度超过特定的阈值，将所述透镜架子组件锁定到位；

响应于判定所述光的强度未超过所述特定的阈值，通过所述致动器调节所述透镜架子组件的位置和/或所述透镜架子组件的倾斜度；

其中，由一个或多个计算装置执行所述方法。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，重复测量所述光的强度并且调节所述透镜架子组件，直至所述光的强度超过所述特定的阈值。

12.根据权利要求10所述的方法，其中，使所述光准直并且调节所述透镜架子组件的所述位置或所述倾斜度以使所述倾斜相对于所述光的传播轴线改变至少一个或多个俯仰角或横摆角。

13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述测量装置安装成与所述一个或多个光纤套圈对准。

14.根据权利要求10所述的方法，其中，所述测量装置为光功率计。

15.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光发散并且所述调节所述透镜架子组件的位置或所述透镜架子组件的倾斜度不改变所述透镜架子组件相对于所述光的传播轴线的俯仰角或横摆角。

16.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光经由反射镜进入所述透镜架子组件，所述反射镜朝着所述透镜架子组件的所述一个或多个聚焦透镜反射所述光。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述反射镜与所述一个或多个聚焦透镜未对准。

18.根据权利要求10所述的方法，其中，所述一个或多个光纤套圈的尺寸被配置成将光耦合到一个或多个单模光纤中。

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