CN104969106B - 采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置 - Google Patents

采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置 Download PDF

Info

Publication number
CN104969106B
CN104969106B CN201380070561.2A CN201380070561A CN104969106B CN 104969106 B CN104969106 B CN 104969106B CN 201380070561 A CN201380070561 A CN 201380070561A CN 104969106 B CN104969106 B CN 104969106B
Authority
CN
China
Prior art keywords
led
optical fiber
micro
diameter
coupler
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201380070561.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104969106A (zh
Inventor
纳吉布·阿什拉夫·克哈里德
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
4233999 Canada Inc
Original Assignee
4233999 Canada Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 4233999 Canada Inc filed Critical 4233999 Canada Inc
Publication of CN104969106A publication Critical patent/CN104969106A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104969106B publication Critical patent/CN104969106B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/25—Arrangements specific to fibre transmission
    • H04B10/2581—Multimode transmission
    • 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
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G02B6/4203—Optical features
    • 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
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • H01L31/101—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation
    • H01L31/102—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier
    • H01L31/103—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type
    • H01L31/1035—Devices sensitive to infrared, visible or ultraviolet radiation characterised by only one potential barrier the potential barrier being of the PN homojunction type the devices comprising active layers formed only by AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/483—Containers
    • H01L33/486—Containers adapted for surface mounting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/62—Arrangements for conducting electric current to or from the semiconductor body, e.g. lead-frames, wire-bonds or solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/27—Arrangements for networking
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B10/00—Transmission systems employing electromagnetic waves other than radio-waves, e.g. infrared, visible or ultraviolet light, or employing corpuscular radiation, e.g. quantum communication
    • H04B10/50—Transmitters
    • H04B10/501—Structural aspects
    • H04B10/502—LED transmitters
    • 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
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4249—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details comprising arrays of active devices and fibres
    • 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
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4274—Electrical aspects
    • G02B6/428—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB]
    • G02B6/4281—Electrical aspects containing printed circuit boards [PCB] the printed circuit boards being flexible
    • 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
    • G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

所公开的方法提供了通过光纤实现高速短距离通信的方式，使光纤代替标准铜导线更方便。这是针对网络高速通信中“最后一英里”问题的解决方案。

Description

采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置
技术领域
所提出的方案涉及一种用于短距离高速通信的方法和装置，并且特别涉及，在短距离光通信线路中采用发光二极管的方法和设备。
背景技术
通过光纤的通信是成熟的技术。电子信号转换为光信号和光信号被耦合到光纤，光纤通过光线路承载光信号。在光纤的另一端，连接到光检测器以转换光信号为电子信号，完成连接。例如，将电子信号转换成光信号的装置，采用激光二极管，用于长距离超高速通信；采用发光二极管，用于中等距离高速通信。
从发光二极管和激光二极管将信号耦合到光纤的装置是本领域的已知现有技术。美国专利5,448,676描述了将发光二极管对准到光纤的中心的装置，美国专利5,631,992强调使用棒状透镜将光源耦合到光纤，和美国专利公开号US2007/0031089描述了一个高效的光耦合的装置。美国专利4,466,696还描述了相似的将激光二极管或发光二极管耦合到光纤，从而该装置在两个点之间形成通信连接。所有这些方法都需要通过使用中介的光学设备，以实现机械匹配发光源的发射角和光纤的接收角。
在将发光二极管耦合到光纤的一个持续的挑战，是发光二极管和光纤的物理尺寸的不匹配。名义上，多模光纤的直径为60至100微米。发光二极管的尺寸至少大三倍，名义上300微米。大部分光被丢失，除非使用折射光学系统以将光汇聚进入光纤。在使用激光二极管的情况下，其有一个较小的发射角和小光圈，激光二极管的成本和发射角度造成与发光二极管同样的问题。
发光二极管，尽管成本低得多，并适用于中等距离，仍然未被考虑用于短距离。这是由于成本的限制。在长和中等距离通信中，能够以极高的速度进行大量的数据传输，从而成本容易根据流量摊分。在短距离内，数据量要少得多，并且通常由单个用户承担成本。这个短距离通信问题的一个例子被称为“最后一英里问题”。其做法是把光纤接到一个社区的公共点，这是常见的做法。从这个公共点，通过光缆线连接到每一个用户是昂贵而不可行的，也限制了可被提供给每个用户的带宽。这“最后一英里”的连接目前是使用铜导线，其具有有限的带宽。
有需要实现将发光二极管耦合到光纤，即不使用任何辅助设备，例如折射光学系统和机械保持装置。
发明内容
所公开的发明提供了通过光纤实现高速短距离通信的方式，使光纤代替标准铜导线更方便。这是针对网络高速通信中“最后一英里”问题的解决方案。
本申请的公开内容是特别有效地提供一种相比于现有技术中使用大模发光二极管或激光二极管，以非常低的成本建立短距离通信的装置。
微发光二极管，比多模光纤的直径小得多，将其连接到光纤的一端，以提供一个将光(信号)耦合到光纤的耦合器，即提供，不需要使用折射元件以弥补所述光源的发射角与所述光纤的接收角之间的不匹配的光传播或通信。
根据所提出的解决方案的一个方面，提供了一种光纤(即光纤芯)的耦合器，其将微发光二极管覆盖在光纤的一端的表面上。所述发光二极管被安装在具有连接有导线的接触垫的基板上。两个导线，用于提供连接到驱动电子设备，然后提供一种控制该发光二极管的电子装置。
在所提出的方案的另一个方面，提供了一个耦合器，用于短距离高速通信，该耦合器包括：一个开口，用于接收和固定光纤电缆线的一端，所述开口限定了所述耦合器的纵向轴线，所述光纤具有直径；一个微LED晶粒具有基本上与所述纵向轴线共线的发射区。
根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了用于短距离高速通信的光连接，包括：至少一个光纤耦合器；具有至少一个端部切割垂直于所述轴线的光纤，所述端部被插入所述耦合器的所述开口，其中所述微LED邻接所述光纤的纤芯，所述LED的发光区的直径是至少比光纤的纤芯的直径小两倍。
根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种电信网络，包括一个本地信号分布点和在所述信号分布点和多个用户住所之间延伸的多个光连接。
根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种微型发光二极管(LED)安装组件，用于短距离高速通信的光纤，其具有一个直径，该组件包括：具有一正面和一反面的基板；和一个微LED晶粒安装在所述正面，所述LED具有发光区域，其直径比所述光纤的直径小三倍以上，其特征在于，在所述反面设置接触垫，用于连接到导线以驱动所述微LED。
根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种短距离通信系统，用于在第一和第二节点之间传输信号和数据中的至少一个，所述系统包括：在所述第一节点的第一微发光二极管(LED)组件；所述第一节点和所述第二节点之间的光纤，所述光纤具有第一端和第二端，每一光纤的端部具有一芯区；和在所述第二节点的第二微LED组件，每一个所述微LED组件包括具有发射区的微LED，安装每个微LED组件，以使对应的微LED发射区正交并邻接对应的所述光纤的端部，其中所述发射器比所述芯区至少小三倍。
附图说明
参照附图，通过本发明的实施方式的详细描述，本发明将被更好地理解，其中：
图1是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了微发光二极管和光纤之间的对接耦合；
图2是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了光纤在接受角内的全内反射；
图3是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了一个印刷电路板组件的前视图；
图4是另一示意图，根据所提出的解决方案，示出了一个印刷电路板组件的后视图；
图5A是一示意图，根据所提出的解决方案，示出了耦合到光纤的插口；
图5B是示意图，根据所提出的解决方案，示出了用于耦合多个光纤的一个载体；
图5C是一示意图，示出了“最后一英里”的解决方案；
图6是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了对于两个子信道的光谱强度变化曲线图；
图7是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了上行频率滤波器图案；和
图8是一个示意图，根据所提出的解决方案，示出了下游频率滤波器图案，
其中类似的特征在附图中采用类似的附图标记。本申请中的参照限定词，诸如“顶部”和“底部”是参照附图中的方位进行说明的，不暗示任何绝对的空间取向。
具体实施方式
在发光二极管技术上的最新进展，使得有可能制造发光二极管器件，实现其直径小至几微米和表面积在几百微米以下。这样的设备，被称为微发光二极管，提供将所述光源直接耦合到光纤的方式，即，以提供如图1所示的光信号耦合。此外，这种装置可以被制造为具有集成凹面镜或微透镜，以提供比标准发光二极管窄的发射角。图1示出了多模光纤100，其具有包层102和一个微LED 200设置在光纤100的一端的横断面104。典型地，光纤芯100名义上的直径为60微米，而微LED 200名义上具有20微米的光通孔。在图示的实施中，微LED200安装在具有接触垫302的PCB载体300的基板上，图示中附加有导线304。示出的两个导线304可用于提供连接到电子驱动器(未示出)，以实现对微LED 200的电子控制。PCB载体300的基板不需要是圆形的。
这种微LED器件200的性能使得它们自己成为一个提供接近该光纤的接收角的角度的光线的装置。也就是说，这种微LED器件200使自己以一个角度202发射光线，其角度接近于光纤100的接受角，如图2所示。光，从这样一个小的光源(200)进入光纤100，将伸展为发射器202的角度，其比光纤100的接受角小，以确保了高效的光信号耦合。
根据所提出的解决方案的实施例，提供一种组件400(图3和4)用于安装微LED 200到光纤100的正交切割表面104，如图1。微LED 200在三个或更多的因素比光纤100的直径小，允许将微LED 200耦合连接到光纤100，而不需要光学和机械中介组件。发光二极管200的直径为20微米。多模光纤纤芯100的直径为60微米。注意，这些尺寸仅仅是示例，而基本原理是，所述光源在许多因素上比光纤直径更小。
从微LED 200发射的光信号进入截面切割表面104，不受任何阻碍或不经过任何其它光学设备。光在光纤100内部扩展和光的主要部分纵向地行进，如图2中所示，通过光纤100传向光纤100的另一端，在此一个光检测器212接收光信号，并将其转换为电信号。
根据所提出的解决方案的一个优选的实施方式，安装组件400包括一个微LED管芯204，但不限制GaAs射频设备的发明，安装在小(PCB)的基板300，具有一个驱动器和阻抗匹配组件500，优选设置在与微LED管芯204相对的基板300的背面。导线304连接于安装组件400，以连接到外部信号。在另一实施例中，微LED基板204还包括驱动器电子(500)，使得只需要一个外部数字信号来调制和驱动微LED 200。
为了实际方便，不可能在现场将非常小的微LED 204，连接到光纤100，优选的是，微LED组件400安装在插座600(或载体)中。如图5(未按比例)，插座600包括一个插座槽602，以配合微LED组件400和开口604，以插入一个预先切割的光纤100，其与微LED 204基本上共线。插入是由一个适当的间隔件410来限制。用于制作插座600的材料具有可挠性，以适应于光纤护套106直径的变化的特性，同时具有足够的强度以保持耦合器的完整性。在开口中插入光纤100之后可以设想，一个快速固化的环氧树脂606可以用于固定耦合。
根据另一实施所提出的方案，一些微LED组件400被安装到一个载体600，如图5B。这样的多载体组件600尤其适于社区中的一个信号分布点，如图5C所示。
导线304的数量由所述PCB基板的功能来确定，例如具有单面或双面传输能力。
光纤通信标准已经建立在1300纳米的工作波长频带，其扩展到1260至1360纳米(图6)。
今天的技术允许发光二极管的发射是足够窄，使得两个不同的波长子带可以在标准带内被容纳，如图6的设计。根据所提出的解决方案的实施例，一个微发光二极管被构造为中心在w1＝1280纳米，另一个在w2＝1320纳米的上行和下行信号的子频道。本示例并不限定于子频道的特定的上行或下行信号，也不限于特定的通信信道的波长。
按照所提出的解决方案，在一个GaAs射频设备可以构造为：其中央区域是一个光发射器210(微LED)和周边环形区域是一个光检测器212(光电二极管)。如果发射区域210具有直径d，该发射区为π（d/2)2。如果光检测器212的直径是D，光电检测器212的面积是为π((D/2)2-(d/2)2)。当d＝20微米和D＝100微米，检测器212的面积比所述发射器210大24倍。这减少了所需的放大功能，用于检测从光纤100的相对端带来的衰减信号。
按照一个优选的实施方式，以使光检测器212仅反应于从光纤100的另一端传来的光信号，每个检测器212可以使用一个陷波滤波器，以拒绝从发射极210来的信号，该检测器212是其一部分。参考图7中的发射器210发射w1，将具有一个针对检测器212的w2的陷波滤波器，而参考图8中的发射器210发射w2，其具有一个针对周边检测器212的w1的陷波滤波器。陷波滤波器可以包括一个膜或层。颜色编码，可以用于区分含有两个设备的两个组件400。
在此公开可替代的装置，即该装置公开在此，也可使用于短距离的通信的命令和控制，如汽车和飞机的系统，以及任何简单或复杂、需要信息的快速交换的组织和系统。
虽然本发明已参考所示出和描述的优选实施例，但在本技术领域的熟练技术人员可以在其中进行在形式和细节上的各种改变，而也不脱离本发明的精神和范围内所定义的权利要求。

Claims (33)

1.一种短距离高速通信的光学连接，包括：光纤耦合器，用于短距离高速通信，该耦合器包括：
开口，用于接收和固定光纤电缆线的一端，所述开口限定所述耦合器的纵向轴线，所述光纤具有一个直径；
一个微LED晶粒，具有基本上与所述纵向轴线共线的发射区；以及
容纳部，垂直于所述纵向轴线，用于接收LED安装组件基板，其中所述基板还包括间隔件，用于抵靠所述光纤电缆线的切口端，并实现无需折射元件以弥补所述微LED晶粒的发射角与所述光纤的接收角之间的不匹配的光通信；以及
具有至少一个端部切割垂直于所述轴线的光纤，所述端部被插入所述耦合器的所述开口，其中所述微LED邻接所述光纤的纤芯，所述LED的发光区的直径是至少比光纤的纤芯的直径小两倍。
2.如权利要求1所述的光学连接，其中，所述耦合器进一步包括：
LED安装组件基板，具有正面和背面，所述微LED安装在所述正面，其中，接触面设置在所述背面，用于连接到导线，以驱动所述微LED。
3.如权利要求1所述的光学连接，包括第一光纤耦合器和第二光纤耦合器，所述光纤具有垂直切割于所述轴线的第一和第二端部，每个光纤端部被插入到相应的光纤耦合器，每个所述光纤耦合器的中央微LED的发射区被构造为：以所述光纤的另一端的环状光检测区域敏感的波长发射。
4.如权利要求3所述的光学连接，其中，每个光纤耦合器包括一陷波滤波器，设置在所述光纤耦合器的光检测区域上，所述陷波滤波器对在光纤另一端的所述耦合器的所述微LED发光区的发射波长敏感。
5.如权利要求1所述的光学连接，其特征在于所述的光纤是多模光纤。
6.一种电信网络，包括一个本地信号分布点和位于所述信号分布点和多个用户住所之间的多个如权利要求1所述的光学连接。
7.一种微发光二极管(LED)安装组件，用于通过一个具有直径的光纤的短距离高速通信，所述组件包括：
具有正面和背面的基板；和
微LED晶粒，安装在所述正面，所述LED具有发光区域，其直径比所述光纤的直径小三倍以上，
其特征在于，在所述背面设置接触垫，用于连接到导线以驱动所述微LED。
8.如权利要求7所述的组件，其中所述微LED发射区位于该基板的中心。
9.如权利要求7或8所述的组件，其中所述基板是大致圆形的。
10.如权利要求7或8所述的组件，所述组件包括电子器件封装，其构造成驱动所述微LED与匹配与所述电子封装交换电信号的电信号阻抗。
11.如权利要求7或8所述的组件，其中，所述微LED晶粒还包括环形光检测器，在所述微LED发射区周围。
12.如权利要求11所述的组件，其中，所述组件包括在所述环形光检测器上的陷波滤波器。
13.如权利要求12所述的组件，其中，所述陷波滤波器是一个膜或一个层。
14.如权利要求7或8所述的组件，其中所述基板还包括间隔件，用于抵靠所述光纤电缆线的切口端。
15.一种短距离通信系统，用于在第一和第二节点之间传输信号和数据中的至少一个，所述系统包括：
在所述第一节点的第一微发光二极管(LED)组件；
所述第一节点和所述第二节点之间的光纤，所述光纤具有第一端和第二端，每一光纤的端部具有一芯区；和
在所述第二节点的第二微LED组件，每一个所述微LED组件包括具有发射区的微LED，安装每个微LED组件，以使对应的微LED发射区正交并邻接对应的所述光纤的端部，
其中所述发射器比所述芯区至少小三倍。
16.如权利要求15所述的系统，其特征在于所述的光纤是多模光纤。
17.如权利要求15或16所述的系统，其中每个所述微LED组件包括基板，所述微LED安装在对应的基板上，所述基板具有接触垫，用于连接到微LED驱动电路。
18.如权利要求17所述的系统，其中每个微LED组件进一步包括微LED驱动器，以传输外部电信号。
19.短距离通信系统，包括：
光纤；
第一微发光二极管(LED)基本上小于其连接到/耦合到的光纤的一端的直径，以实现无需折射元件以弥补所述LED的发射角与所述光纤的接收角之间的不匹配的光通信。
20.如权利要求19所述的系统，其特征在于所述的光纤是多模光纤。
21.如权利要求20所述的系统，其中所述LED的直径大约是20微米。
22.如权利要求21所述的系统，其中所述光纤的芯的直径是约60微米。
23.如权利要求19至22中的任一项所述的系统，进一步包括布置在光纤另一端的光检测器，以接收所述LED的光并且将其转换为电信号。
24.如权利要求19至22中的任一项所述的系统，其中，所述LED被制造为具有集成凹面镜或微透镜，以提供接近于所述光纤的接受角的发射角。
25.如权利要求19至22中的任一项所述的系统，其中，所述LED安装在所述光纤的正交表面。
26.如权利要求19至22中的任一项所述的系统，其中，被设置在基板上的LED还包括驱动器电路，使得只需要一个外部数字信号来调制所述LED。
27.如权利要求26所述的系统，其中所述基板具有在所述LED相反侧的导体接触。
28.一种耦合器，用于短距离通信系统中的光纤，包括：微发光二极管(LED)，基本上小于其连接到/耦合到的光纤的一端的直径，以实现无需折射元件以弥补所述LED的发射角与所述光纤的接收角之间的不匹配的光通信。
29.如权利要求28所述的耦合器，其中所述LED的直径大约是20微米。
30.如权利要求29所述的耦合器，其中所述光纤的芯的直径是约60微米。
31.如权利要求28、29或30所述的耦合器，其中，所述LED被制造为具有集成凹面镜或微透镜，以提供接近于所述光纤的接受角的发射角。
32.如权利要求28至30中的任一项所述的耦合器，其中，被设置在基板上的LED还包括驱动器电路，使得只需要一个外部数字信号来调制所述LED。
33.如权利要求32所述的耦合器，其中所述基板具有在所述LED相反侧的导体接触。
CN201380070561.2A 2012-11-15 2013-10-10 采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置 Expired - Fee Related CN104969106B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201261727014P 2012-11-15 2012-11-15
US61/727,014 2012-11-15
PCT/CA2013/050763 WO2014075178A1 (en) 2012-11-15 2013-10-10 Methods and apparatus for high speed short distance optical communications using micro light emitting diodes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104969106A CN104969106A (zh) 2015-10-07
CN104969106B true CN104969106B (zh) 2017-06-20

Family

ID=50730431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380070561.2A Expired - Fee Related CN104969106B (zh) 2012-11-15 2013-10-10 采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9279947B2 (zh)
EP (1) EP2920628A4 (zh)
JP (1) JP2016503516A (zh)
KR (1) KR20150084999A (zh)
CN (1) CN104969106B (zh)
CA (1) CA2891250A1 (zh)
WO (1) WO2014075178A1 (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108885324B (zh) 2016-03-30 2021-12-21 Lg伊诺特有限公司 相机模块及包括该相机模块的光学设备
US20190129108A1 (en) * 2017-10-31 2019-05-02 Versalume LLC Modular Laser Connector Packaging System and Method
CN110299944B (zh) * 2019-06-28 2021-07-23 衢州学院 一种led可见光通信系统
CN114503001A (zh) * 2019-09-13 2022-05-13 艾维森纳科技有限公司 使用微型发光二极管(microled)的光学互连
US11527582B1 (en) 2019-09-24 2022-12-13 Apple Inc. Display stack with integrated photodetectors
WO2021247575A1 (en) * 2020-06-01 2021-12-09 Avicenatech Corp. Coherent fiber bundle parallel optical links
WO2022187869A1 (en) 2021-03-05 2022-09-09 Avicenatech Corp. Led chip-to-chip vertically launched optical communications with optical fiber
US20230034270A1 (en) * 2021-07-28 2023-02-02 Apple Inc. Optical Fiber Illumination by a Set of Light Emitters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1278604A (zh) * 1999-06-16 2001-01-03 精工爱普生株式会社 光学模块及其制造方法以及光传递装置
CN1402880A (zh) * 1999-12-03 2003-03-12 美商克立光学公司 加强光放出的微发光二极管数组
CN1573389A (zh) * 2003-05-27 2005-02-02 精工爱普生株式会社 光模组及其制造方法、光通信装置、电子设备
DE102006059613A1 (de) * 2006-12-12 2008-07-03 Infineon Technologies Ag Optoelektronische Baugruppe, Verfahren zu deren Herstellung und optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnung

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5097299A (en) * 1990-04-05 1992-03-17 University Of Delaware Multi-bandgap single dual function light emitting/detecting diode
EP0565999A2 (de) * 1992-04-16 1993-10-20 Siemens Aktiengesellschaft Anordnung zur optischen Kopplung von zwei Gruppen von Wellenleitern
US5963349A (en) * 1997-01-27 1999-10-05 Lucent Technologies Inc. Inexpensive single-fiber bidirectional data link
US6328482B1 (en) * 1998-06-08 2001-12-11 Benjamin Bin Jian Multilayer optical fiber coupler
FR2807168B1 (fr) * 2000-03-29 2002-11-29 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif d'alignement passif de fibres optiques et de composants optoelectroniques
FR2815140B1 (fr) * 2000-10-11 2003-07-25 Commissariat Energie Atomique Procede et dispositif d'alignement passif de guides de lumiere et de composants optoelectriques et systeme optique utilisant ce dispositif
JP2002250846A (ja) * 2001-02-26 2002-09-06 Seiko Epson Corp 光モジュール及びその製造方法並びに光伝達装置
KR100403813B1 (ko) * 2001-06-30 2003-10-30 삼성전자주식회사 광모듈
US6826336B2 (en) * 2002-05-22 2004-11-30 The Boeing Company Fiber optic LED illuminator
AU2003232225A1 (en) * 2003-04-29 2004-11-23 Pirelli And C. S.P.A. Coupling structure for optical fibres and process for making it
DE602004028115D1 (de) * 2003-05-02 2010-08-26 Univ College Cork Nat Univ Ie Lichtemittierende mesastrukturen mit hohem höhe-zu-breite-verhältnis und quasi-parabolischen seitenwänden und ihre herstellung
US20070031089A1 (en) 2005-08-05 2007-02-08 Thomas Tessnow High efficient LED to fiber coupling
CN100488207C (zh) 2005-09-23 2009-05-13 华为技术有限公司 无源光网络用户终端的运行方法
US7440701B2 (en) * 2005-12-13 2008-10-21 Broadway Networks, Ltd. Fiber-to-the-premise optical communication system
US20080025040A1 (en) * 2006-07-25 2008-01-31 Swantner Michael J LED light engine
JP5277617B2 (ja) * 2007-11-26 2013-08-28 住友電気工業株式会社 光モジュール
EP2815436B1 (en) 2012-02-16 2017-12-20 Oculus VR, LLC Micro-led array with filters

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1278604A (zh) * 1999-06-16 2001-01-03 精工爱普生株式会社 光学模块及其制造方法以及光传递装置
CN1402880A (zh) * 1999-12-03 2003-03-12 美商克立光学公司 加强光放出的微发光二极管数组
CN1573389A (zh) * 2003-05-27 2005-02-02 精工爱普生株式会社 光模组及其制造方法、光通信装置、电子设备
DE102006059613A1 (de) * 2006-12-12 2008-07-03 Infineon Technologies Ag Optoelektronische Baugruppe, Verfahren zu deren Herstellung und optoelektronische Sende- und/oder Empfangsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016503516A (ja) 2016-02-04
US9279947B2 (en) 2016-03-08
CN104969106A (zh) 2015-10-07
EP2920628A1 (en) 2015-09-23
US20150241645A1 (en) 2015-08-27
WO2014075178A1 (en) 2014-05-22
KR20150084999A (ko) 2015-07-22
CA2891250A1 (en) 2014-05-22
EP2920628A4 (en) 2016-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104969106B (zh) 采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置
JP3521111B2 (ja) 単一ファイバ双方向データリンク
US5122893A (en) Bi-directional optical transceiver
CA2942659C (en) Lighting and data communication system using a remotely located lighting array
CN100545687C (zh) 双向光学收发器
US7095914B2 (en) Singulated dies in a parallel optics module
KR101880070B1 (ko) 광 도파관을 통한 동시의 데이터 및 전력 전송을 위한 장치
CN106646773A (zh) 光电转换组件
EP1447695A3 (en) Optical module having optical socket for optical communication and manufacturing method of the same
US9252882B2 (en) Optical fiber module
US10756815B2 (en) Free space optical data transmission using photodetector array
US6879423B2 (en) Printed circuit board assembly with multi-channel block-type optical devices packaged therein
CN104246569A (zh) 集成光学子组件
US6827506B2 (en) Duplex focusing device
JP2000156510A (ja) 光半導体素子および光半導体素子の製造方法ならびに光電子装置
JPS5818793B2 (ja) ヒカリハンドウタイソシノ パツケ−ジ
EP1018814A2 (en) Optical communication apparatus
US20050152704A1 (en) Implementation of gradual impedance gradient transmission line for optimized matching in fiber optic transmitter laser drivers
US20030189698A1 (en) Inspection apparatus for optical transmission device
Fischer et al. Isolated sensor networks for high-voltage environments using a single polymer optical fiber and LEDs for remote powering as well as data transmission
JPS61295518A (ja) 電気・光変換器
CN111650703A (zh) Qsfp单纤双向的光耦合组件以及光模块
CN111025493A (zh) 一种光传输装置
JPH11231176A (ja) 光受信モジュ−ルと光送受信モジュ−ルおよび光受信モジュ−ルの製造方法
US20030223706A1 (en) Electric apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170620

Termination date: 20211010