CN105572814A - 低成本、无连接器、加固小型光学子组件及数据盒中总线 - Google Patents

低成本、无连接器、加固小型光学子组件及数据盒中总线 Download PDF

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Abstract

本申请公开了低成本、无连接器、加固小型光学子组件及数据盒中总线。其中公开用于光学子组件(OSA)的系统、方法、以及装置。在一种或多种实施方式中，本公开装置包括封装体和锁紧螺母，其中，锁紧螺母的第一端插入到封装体的第一腔中。该装置进一步包括晶体管外形(TO)壳体，其中，TO壳体的第一端插入到封装体的第二腔中。此外，该装置包括光纤，其中，从光纤的端部剥落封套的一部分，从而在光纤的端部处暴露出裸光纤。光纤的端部插入到锁紧螺母的第二端中，以使得裸光纤穿过封装体并且使得裸光纤的至少一部分插入到TO壳体腔中。

Description

低成本、无连接器、加固小型光学子组件及数据盒中总线
技术领域
本公开涉及光学子组件和数据总线。具体地，涉及低成本、无连接器、加固的小型光学子组件(OSA)和数据盒中总线(databus-in-a-box，BiB)设计以及组装过程。
背景技术
目前，飞行器(例如，现代飞行器)中采用的一些系统数据总线架构(例如，ARINC塑料光纤(POF)629数据总线)需要针对每个信道的独立封装光介质转换器(OMC)。它还需要独立封装的无源光学星形耦合器。这些独立的封装单元通过完全加套的飞行器POF电缆互连在一起，而飞行器POF电缆在安装过程中会存在滥用。这些封装所需的连接器不仅仅沉重、体积大以及成本昂贵，而且，还对系统的光功率预算添加明显的光学衰减。光介质转换器(OMC)和光学星形耦合器还需要自定义设计的支撑支架和导轨，从而将其安装在飞行器结构元件上。必须独立制造和测试每个OMC(包含传输(Tx)光学子组件(OSA)和接收(Rx)OSA)和光学星形耦合器，从而造成更多的时间和成本。当OMC出现故障时，飞行器技工必须移除OMC并且在其原位安装新的OMC，从而需要额外的时间和成本。因此，需要改进的数据总线架构设计。
发明内容
本公开涉及一种用于光学子组件(OSA)的方法、系统、以及装置，在公开的BiB设计中，可以采用该光学子组件(OSA)。在一个或多个实施方式中，用于制造光学子组件(OSA)的方法包括：将锁紧螺母的第一端插入封装体的第一腔中。该方法进一步包括：将晶体管外形(TO)壳体的第一端插入到封装体的第二腔中。此外，该方法包括：从光纤(例如，塑料光纤(POF))的端部将封套的一部分剥落，从而使得在光纤的该端部处将裸光纤暴露。此外，该方法包括：将光纤的该端部插入到锁紧螺母的第二端中，以使得裸光纤穿入封装体中并且使得裸光纤的至少一部分插入TO壳体的腔中。进一步地，该方法包括：将胶合剂散布到封装体的第三腔中，从而环境地密封光纤的裸部分。
在一种或多种实施方式中，TO壳体是气密密封的TO壳体。
在至少一种实施方式中，TO壳体可包括透镜。
在一种或多种实施方式中，OSA自OSA的安装表面的平面倾斜近似三十(30)度。
在至少一种实施方式中，该方法进一步包括：通过使螺钉穿过板中的开口而进入OSA的底侧上的安装螺钉孔中，来使用至少一个螺钉将OSA的底侧固定至板的安装表面，从而将OSA安装至板上。
在一种或多种实施方式中，板是光介质转换器(OMC)印刷电路板(PCB)。
在至少一种实施方式中，OSA是光传输器。在一些其他实施方式中，OSA是光接收器。
在一种或多种实施方式中，包括封套的光纤(例如，塑料光纤)具有近似2.2毫米(mm)的典型直径，并且可以接受降至近似1.5mm的直径尺寸(即，从近似1.5mm至近似2.2mm的直径范围)。在一些实施方式中，无封套的裸光纤(例如，塑料光纤)具有近似1毫米(mm)的直径。
在至少一种实施方式中，胶合剂是军用标准(mil-spec)级环氧树脂。
在一种或多种实施方式中，方法进一步包括：将胶合剂散布到锁紧螺母的第二端中，以将锁紧螺母固定至封装体。
在至少一种实施方式中，方法进一步包括：通过由冷却聚合物材料模制封装体而制造封装体。
在一种或多种实施方式中，用于光学子组件(OSA)的装置包括：封装体；和锁紧螺母，其中，锁紧螺母的第一端插入到封装体的第一腔中。该装置进一步包括晶体管外形(TO)壳体，其中，TO壳体的第一端插入到封装体的第二腔中。此外，该装置包括光纤(例如，塑料光纤)，其中，从光纤的端部将封套的一部分剥落，从而使得在光纤的该端部处将裸光纤暴露。在一种或多种实施方式中，光纤的端部插入到锁紧螺母的第二端中，以使得裸光纤穿入封装体并且使得裸光纤的至少一部分插入TO壳体的腔中。在至少一种实施方式中，将胶合剂散布(例如，插入)封装体的第三腔中，从而环境地密封裸光纤(例如，塑料光纤)。
在至少一种实施方式中，TO壳体被气密密封。
在一种或多种实施方式中，封装体由模制的冷却聚合物材料制造。
在本公开的各种实施方式中可以独立实现或者可以结合又一些其他实施方式实现特征、功能、以及优点。
附图说明
参考下列描述、所附权利要求、以及所附附图，本公开的这些和其他特征、方面、以及优点将变得更易于理解，其中：
图1A和图1B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开的光学子组件(OSA)封装体的示图。
图2是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开OSA的组装过程的示图。
图3A和图3B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开OSA的组装过程的附加图。
图4是根据本公开的至少一种实施方式的用于制造OSA的公开方法的流程图。
图5A、图5B、以及图5C是示出了根据本公开的至少一种实施方式的传输(Tx)光介质转换器(OMC)印刷电路板(PCB)设计和组装过程的示图。
图6是示出了根据本公开的至少一种实施方式的将TxOSA安装至TxOMCPCB上的组装过程的示图。
图7A和图7B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的接收器(Rx)OSA的组装过程的示图。
图8A、图8B、以及图8C是示出了根据本公开的至少一种实施方式的RxOMCPCB设计和组装过程的示图。
图9是示出了根据本公开的至少一种实施方式的将RxOSA安装至RxOMCPCB的组装过程的示图。
图10是示出了根据本公开的至少一种实施方式的安装在铜芯PCB母板上的光介质转换器(OMC)(包括TxOMC部分和RxOMC部分)的组装的示图。
图11是示出了根据本公开的至少一种实施方式的安装在铜芯PCB母板上的OMC(包括TxOMC部分和RxOMC部分)的细节的示图。
图12是示出了根据本公开的至少一种实施方式的插入到3MCU尺寸的数据盒中总线(BiB)的背板(backplane)中的组装PCB母板的示图。
图13是示出了根据本公开的至少一种实施方式的插入到3MCU尺寸的数据盒中总线(BiB)的背板中的组装PCB母板的细节的示图。
图14是示出了根据本公开的至少一种实施方式的从POF星形耦合器至TxOMC部分和RxOMC部分并且至数据BiB的端上的光学连接器的塑料光纤(POF)的连接的示图。
图15是示出了根据本公开的至少一种实施方式的最终组装之后的数据BiB的内部示图的示图。
具体实施方式
本文中公开的方法和装置提供一种用于低成本、无连接器、加固的小型(smallformfactor)光学子组件(opticalsub-assembly)(OSA)和数据盒中总线(BiB)设计以及组装过程的操作系统。本公开涉及倾斜的光学子组件(OSA)的设计和制造过程。公开的OSA为公开的数据BiB设计的印刷电路板(PCB)(例如，母板)上的电子电路提供最大空间分配；同时，保持传输器和接收器的最佳光学性能以提供现代飞行器的POF629系统数据总线所需的54分贝(dB)功率预算的最小值。
公开的OSA设计使用POF锁紧螺母和高精度、高导热性和电绝缘、模制的冷却聚合物封装体以将激光传输器和接收器嵌入在气密密封的晶体管外形(TO)壳体封装中。冷却聚合物封装体被精确模制，以使POF与激光传输器和接收器被动地对准，而不需要劳动密集的POF主动对准步骤。使用军用标准级环氧树脂将锁紧螺母固定在一起提供了POF端表面至TO壳体的表面的环境密封。使用POF锁紧螺母消除了使用连接器耦接POF的需求，从而进一步减少了数据BiBPOF629系统的组装成本。公开的OSA设计满足了飞行器生产用的POF629系统数据总线的低成本、高性能、以及严格的环境要求。
示例性现代飞行器的POF629数据系统总线架构需要三十(30)个光介质转换器(OMC)。公开的数据BiB设计利用了3MCU尺寸的盒(即，3.56英寸(”)宽度(W)x7.46”高度(H)x12.76”深度(D))。因此，需要将30个光传输器和接收器整合在小型尺寸的盒中(例如，3MCU尺寸的盒)。因为电子电路占据BiB设计的PCB(例如，母板)上的大多数空间，所以常规的平坦表面、纤维光收发器封装形状因素过大，以至于不能被整合到公开的BiBPCB中。为了解决这个问题，每个OMC均采用了倾斜的RxOSA和倾斜的TxOSA。公开的倾斜的OSA设计允许将30个OMC封装到公开的数据BiB的小型尺寸的盒中。
本公开提供了使用公开的POF629光数据BiB替换ARINC629系统总线的铜总线电缆、四芯电缆、耦合器、以及复杂耦合器面板组件的构思，其中，现代飞机中目前采用RINC629系统总线。POF629数据BiB的基本解决方法是使用塑料光纤(POF)、光介质转换器(OMC)、以及POF耦合器(例如，星形耦合器)替换当前模式的耦合器数据总线。通过使用公开的数据BiB(而非使用传统的铜ARINC629数据总线)，使得每个飞机的预计重量节省超过100磅(lbs)，并且每个飞机的预计成本节省超过$100K。
示例性的现代飞行器系统总线架构在飞行器的前(或机身前)部分中连接多达30个线路替换单元(LRU)并且在飞机的后(或机尾)部分中连接2至4个LRU。为了实现公开的系统数据BiB设计的希望尺寸、重量、功率、以及成本减少，就需要挑战将30(例如，25个加上5个备用)个OMC封装并且组装到紧凑的3MCU(或4MCU)尺寸的航空箱中，同时，实现商用航空电子设备环境所需的高可靠性和强度。下面描述的图讨论了关于公开的数据BiB的公开的光学子组件(OSA)设计和组装过程。OSA设计和组装过程是在现代飞机中实现POF629系统数据总线的希望尺寸、重量、功率、以及成本减少目标的关键。
数据BiB中的每个OMC均由传输器(Tx)PCB和接收器(Rx)PCB组成。每个TxPCB和RxPCB近似为2”x1”的尺寸，并且由双面铜芯PCB制造，以允许最大空间分配来用于电子部件，诸如，占据PCB空间的大部分的电感器、电容器、电阻器、以及集成电路(IC)芯片等。因此，OSA的设计需要紧凑并且能够占据PCB上的最小空间。关于公开的TxOSA设计，TxOSA将激光器容纳在气密密封的晶体管外形(TO)壳体中，而晶体管外形(TO)壳体需要与POF精确地耦接，以实现最大的传输输出功率。对于公开的RxOSA设计，RxOSA将接收器容纳在具有透镜帽的气密密封的TO壳体中，并且接收器TO需要与POF精确地耦接，以实现最大的接收器灵敏度。关于POF629架构的系统总线，公开的TxOSA和RxOSA设计能够确保(一些现代飞行器的系统数据总线所需)在-40°摄氏(C)至85℃的运行温度范围内具有54分贝(dB)功率预算的最小值，并且同时，在诸如高振动、湿度、以及污染等严格的航空电子设备环境下以该性能保持二十(20)多年的运行寿命。
在下列描述中，规定了无数种细节，以提供对系统更为全面的描述。然而，对本领域技术人员显而易见的是，没有这些具体细节，可以实现公开的系统。在其他实例中，为了不必要地模糊系统，未详细描述所熟知的特征。
此处，针对功能和/或逻辑块部件以及各个处理步骤方面描述了本公开的实施方式。应当认识到，通过被配置为执行特定功能的任意数目的硬件、软件、和/或固件部件，可以实现这种块部件。例如，本公开的实施方式可采用在一个或多个微处理器或者其他控制设备的控制下，执行各种功能的各种集成电路部件，例如，存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查询表等。此外，本领域技术人员应当认识到，可以结合此处描述的系统实现本公开的实施方式，并且此处描述的系统仅是本公开的一种示例性实施方式。
为简要之缘故，本文中未详细描述与系统的光学子组件(OSA)和数据总线、以及其他功能方面(和系统的独立操作部件)有关的常规技术和部件。而且，此处包含的各个图中所示的连接线旨在代表各个元件之间的示例性功能关系和/或物理耦接。应当注意，本公开的实施方式中可以提供许多可替代或附加的功能关系或者物理连接。
图1A和图1B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开的光学子组件(OSA)封装体100的示图。具体地。图1A示出了倾斜的TxOSA封装体100的侧示图110，并且图1B示出了倾斜的TxOSA封装体100的仰视图120。OSA封装体100的形状和尺寸被设计成容纳POF对准锁紧螺母和Tx激光二极管TO壳体。因此，OSA封装体100具有POF锁紧螺母凹槽孔(例如，封装体的第一腔)140和TO壳体凹槽孔(例如，封装体的第二腔)130。
OSA封装体100被设计为从OSA封装体100的底部160的平面(例如，OSA封装体100的安装表面(或者底部表面)160的平面)倾斜30度角150。OSA封装体100倾斜，以为TxOMCPCB上的电子部件留有更多的空间，而不影响POF与TO壳体内的激光二极管的最佳光对准位置。
倾斜的TxOSA封装体100的底侧具有用于将TxOSA封装体100固定地安装在TxOMCPCB上的两个小的(或一个大的)螺纹孔170。OSA封装体100由冷却聚合物材料制成，冷却聚合物材料是高导热、不导电的聚合物材料。OSA封装体100由大体积、低成本、精确的模制工艺制备。TO壳体和POF锁紧螺母分别插入到OSA封装体100的腔130和腔140中并且通过军用标准级环氧树脂附接至OSA封装体100。该体在中间具有POF胶合剂孔(例如，封装体的第三腔)180，以填充军用标准级环氧树脂，从而将POF保持在OSA封装体100的槽孔190中，并且还提供POF的裸部分在对准槽190内的环境密封(environmentalseal)。
图2是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开OSA的组装过程的示图200。具体地，图2示出了分别插入到图1中的OSA封装体100的第一腔140和第二腔130中的POF锁紧螺母210和激光TxTO壳体220。锁紧螺母210具有用于将插入到OSA封装体100中的POF锁紧的旋钮(turningknob)230。锁紧螺母210具有位于锁紧螺母210的两侧上的两个矩形反旋转凸缘240。
图3A和图3B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的公开OSA的组装过程的附加图300、310。具体地，图3A示出了具有准备插入的POF320的组装OSA330，并且图3B示出了POF320通过锁紧螺母210插入到组装OSA330中并且装配到POF槽190中，其中，POF320与TxTO壳体220中的激光器精确对准。POF320具有约1毫米(mm)的芯直径340和约2.2mm的封套直径350。POF槽190的直径被设计成与POF芯340的直径紧密匹配。POF320的封套在末端360处被剥落一小部分，从而允许芯插入到POF槽190中。在将POF320插入到OSA封装体100中之后，旋转锁紧螺母210的旋钮230，以将POF320固定至OSA封装体100。此外，将军用标准级环氧树脂填充到OSA体胶合剂孔(例如，封装体的第三腔)180中，从而使POF320永久地附接至倾斜的OSA封装体100。环氧树脂还为POF340的一部分和TO壳体220接口提供环境密封。可选地，可将环氧树脂添加到锁紧螺母210的端部370中，以防止旋钮230在数据BiB的操作过程中松懈。组装的OSA330不需要POF连接器以与Tx激光器TO壳体220相配。这消除了与POF连接器相关联的成本并且还消除了数据BiB内部的POF连接器所需的空间的需求。
图4是根据本公开的至少一种实施方式的用于制造OSA的公开方法400的流程图。在方法400的开始410，将锁紧螺母的第一端插入到(并且胶合至)封装体的第一腔中(420)。将晶体管外形(TO)壳体的第一端插入到(并且胶合至)封装体的第二腔中(430)。从光纤(例如，塑料光纤)的端部剥落封套的一部分，从而使得在光纤的端部处将光纤的裸部分暴露(440)。光纤的端部(即，具有暴露的裸光纤的端部)插入到锁紧螺母的第二端中，以使得裸光纤穿过封装体并且使得裸光纤的至少一部分(例如，裸光纤的端面)插入到TO壳体的腔中(450)。将胶合剂插入到(或者散布到)封装体的第三腔中，从而环境密封裸光纤460。然后，方法结束。
图5A、图5B、以及图5C是示出了根据本公开的至少一种实施方式的传输(Tx)光介质转换器(OMC)印刷电路板(PCB)设计和组装过程的示图。具体地，图5A示出了TxPCB500(例如，具有铜芯540的2”x1”双面PCB)，且TxPCB500的两面上具有两组金属管脚510a、510b。这些管脚510a、520b可以是与低成本并且高度可靠的PCB表面安装(SMT)过程兼容的各种形状的管脚(例如，L弯曲形状、J弯曲形状、和/或直管脚)。PCB500具有将一组金属管脚510b连接至PCB500的铜芯540的热过孔520，热过孔520用于到数据BiB的母板的热传导和散热。另一组电绝缘金属管脚510a将TxOMCPCB500的信号线和电力线连接至BiB母板。PCB500还具有用于将TxOSA安装在TxPCB500上的螺钉孔530。
图5B示出了通过使用例如SMT技术组装(例如，安装)在TxOMCPCB500的两侧上的电子部件550。图5C示出了组装(例如，安装)在TxPCB500的顶侧和底侧上的电磁干扰(EMI)防护金属盖(lid)560。
图6是示出了根据本公开的至少一种实施方式的将TxOSA330(参考图3A和图3B)安装至TxOMCPCB500(参考图5A、图5B、以及图5C)上的组装过程的示图600。具体地，图6示出了附接至TxPCB500上的倾斜TxOSA330，其例如如图5A、图5B、以及图5C中所示组装。在TxOSA330机械地附接至TxPCB500之前，将军用标准级的导热环氧树脂涂布到TxOSA330的底侧160。然后，TxOSA330经由被放置到TxPCB500上的预置安装孔530中的安装螺钉610而附接至TxPCB500。在环氧树脂固化之后，TxOSA330永久性地附接至TxPCB500的表面。由于TxOSA330中的POF倾斜，POF光纤和锁紧螺母210并不占据TxPCB500上的任何空间，从而留下大量额外区域以用于将电子部件安装在TxPCB500上。
图7A和图7B是示出了根据本公开的至少一种实施方式的接收器(Rx)OSA的组装过程的示图700、示图710。具体地，图7A和图7B示出了与图3A和图3B中描述的TxOSA330设计相似的倾斜RxOSA735设计。具体地，图7B示出了准备POF插入的组装RxOSA735，并且图7A示出了准备要插入到RxOSA封装体705中的POF锁紧螺母凹槽孔(例如，封装体的第一腔)740中的锁紧螺母210。
RxOSA封装体705容纳具有透镜帽725的RxTO壳体720。RxOSA封装体705的凹槽区域(例如，封装体的第二腔)730的尺寸能够精确地装配RxTO壳体720并且将TO壳体720的透镜的中心定位在距POF的端面的中心的最佳距离处。该距离是使RxOMC接收器灵敏度实现-34分贝-毫瓦(dBm)以上的关键。
OSA封装体705被设计成从OSA封装体705的底部760的平面(例如，从OSA封装体705的安装表面(或底表面)760的平面)倾斜30度角750。OSA封装体705倾斜，以允许为RxOMCPCB上的电子部件余留更多空间，而不影响POF与TO壳体内的检测器的最佳光对准位置。
倾斜的RxOSA封装体705的底侧具有用于将RxOSA封装体705固定地安装在RxOMCPCB上的两个小的(或一个大的)螺纹孔770。OSA封装体705由冷却聚合物材料制成，即，高导热、不导电的聚合物材料。OSA封装体705由大体积、低成本、精确的模制工艺制造。
POF(未示出)通过锁紧螺母210插入到组装的RxOSA735中并且装配到POF槽790中，其中，POF与RxTO壳体220中的检测器精确对准。POF具有约1毫米(mm)的芯直径和约2.2mm的封套直径。POF槽190的直径被设计成与POF芯的直径紧密匹配。POF的封套在末端处剥落掉一小部分，从而允许芯插入到POF槽190中。在将POF插入到OSA封装体705中之后，旋转锁紧螺母210的旋钮230，以将POF固定至OSA封装体705。此外，将军用标准级环氧树脂填充在OSA体胶合剂孔(例如，封装体的第三腔)780中，从而使POF永久地附接至倾斜的OSA封装体705。环氧树脂还为POF和TO壳体720接口提供环境密封。可选地，环氧树脂可被添加至锁紧螺母210的端部370，以防止旋钮230在数据BiB的操作过程中松懈。组装的OSA735不需要POF连接器来与Rx检测器TO壳体720匹配。这消除了与POF连接器相关联的成本并且还消除了数据BiB内的POF连接器所需的空间的需求。
图8A、图8B、以及图8C是示出了根据本公开的至少一种实施方式的RxOMCPCB设计和组装过程的示图。具体地，图8A、图8B、以及图8C示出了与图5A、图5B、以及图5C中所示的TxOMCPCB组装过程相似的RxOMCPCB设计和组装过程；但是，对于图8A、图8B、以及图8C，电子部件被选择用于RxOMC。
具体地，图8A示出了其两面上具有两组金属管脚810a、810b的RxPCB(例如，具有铜芯840的2”x1”双面PCB)800。管脚810a、810b可以是与低成本和高度可靠的PCB表面安装(SMT)过程兼容的各种形状的管脚(例如，L弯曲形状、J弯曲形状、和/或直管脚)。PCB800具有将一组金属管脚810b连接至PCB800的铜芯840的热过孔820，以用于到数据BiB的母板的热传导和散热。另一组电绝缘金属管脚810a将RxOMCPCB800的信号线和电力线连接至BiB母板。PCB800还包括用于将RxOSA安装在RxPCB800上的螺钉孔830。
图8B示出了通过使用SMT技术组装在RxOMCPCB800的两侧上的电子部件850。图8C示出了组装在RxPCB800的顶侧和底侧上的电磁干扰(EMI)防护金属盖860。
图9是示出了根据本公开的至少一种实施方式的将RxOSA735安装至RxOMCPCB800上的组装过程的示图。具体地，图9示出了具有倾斜的RxOSA封装体705的RxOMCPCB组件735，通过使用图6中描述的用于TxOSA330的相同过程步骤，将倾斜的RxOSA封装体705附接至RxOMCPCB800。倾斜的RxOSA的光纤锁紧螺母210并不占据RxPCB800上的任何空间，因此，这为RxPCB800上的电子部件提供了最大空间分配。
具体地，图9示出了倾斜的RxOSA735附接在RxPCB800上，例如，组装如图7A和图7B所示的倾斜的RxOSA735。在RxOSA735机械地附接至RxPCB800之前，将军用标准级环氧树脂涂布到RxOSA735的底侧760。然后，RxOSA735经由被放置到RxPCB800上的预置安装孔830的安装螺钉910而附接至RxPCB800。在环氧树脂固化之后，RxOSA735永久性地附接至RxPCB800的表面。
图10是示出了根据本公开的至少一种实施方式的安装在铜芯PCB母板1040上的光介质转换器(OMC)1010(包括TxOMC部分1020和RxOMC部分1030)的组装的示图1000。具体地，图10示出了被附接至数据BiB的12.5”宽度(W)乘7”高度(H)的PCB母板1040的OMC1010的一(1)行TxOMC部分1020和OMC1010的1行RxOMC部分1030的俯视图。在图11的描述中，详细描述了单个OMC1010的细节。
图11是示出了根据本公开的至少一种实施方式的安装在铜芯1100的PCB母板1040上的OMC(包括TxOMC部分1020和RxOMC部分1030)1010的细节的示图。如图11所示，数据BiB母板1040是具有厚铜芯1100的两面PCB，以用于TxOMCPCB500和RxOMCPCB800到数据BiB背板(参考图12中的1210)的最大散热。母板1040具有热过孔，热过孔将TxOMC热管脚510b和RxOMC热管脚810b连接至母板1040的铜芯1100。
母板1040还具有用于将来自TxOMCPCB500的信号(例如，通过使用信号线)连接至RxOMCPCB800的信号过孔1120，反之亦然。填充过程用于在TxOMCPCB500的底部与母板1040之间加入导热和电绝缘环氧树脂，以用于TxOMCPCB500到母板1040的机械强度增强和散热。此外，填充过程(underfillingprocess)用于在RxOMCPCB800的底部与母板1040之间加入导热和电绝缘环氧树脂，以用于RxOMCPCB800到母板1040的机械强度增强和散热。
返回参考图10，母板1040被设计成使得一面具有所有的RxOMC部分1030并且相对面具有所有的TxOMC部分1020。同样，在数据BIB的中间的母板1040上，POF至RxOMC部分1030的连接以及POF至TxOMC部分1020的连接不会交叉。图14中更清晰地示出了该特征。用于公开数据BiB的母板1040在一面上容纳30个(即，5列x6行)TxOMC部分1020并且在相对面上容纳30个(即，5列x6行)RxOMC部分1030。这允许单个母板1040上具有进行完整Tx和Rx操作的总共30个OMC1010。对于公开的数据BiB设计，母板1040的每面上的3列x10行的OMC部分的可替代布置也是可接受的。
图12是示出了根据本公开的至少一种实施方式的插入到3MCU尺寸的数据盒中总线(BiB)1220的背板1210中的组装PCB母板1040的示图1200。具体地，图12示出了插入到具有3.56”的宽度(W)和12.76”的深度(D)以及7.64”的高度(H)的3MCU尺寸的数据BiB1220的背板1210中的完整填充的母板1040。应注意，如果飞机空间分配允许，具有4.88”宽度的4MCU尺寸的数据BiB是可接受的替代尺寸。在图13的描述中，详细描述了图12中的部分1230。
图13是示出了根据本公开的至少一种实施方式的组装PCB母板1040插入到3MCU尺寸数据BiB1220的背板1210中的细节的示图1230。在该图中，母板1040插入到背板连接器1300，以经由电力迹线和信号电迹线1330连接至位于数据BiB1220的背面处的LRU连接器1320的电力管脚和信号管脚1310。位于母板1040的顶边缘和底边缘上的导轨(未示出)用于将母板1040引导至背板连接器1300并且使母板1040与背板连接器1300对准。数据BiB背板1210具有带导热背面层1340的背板PCB1350，导热背面层1340附接至数据BiB1220的后壁。该导热背面层1340可以是位于背板PCB1350的背面上的金属板或厚铜层。PCB母板1040的铜芯1100连接至背板PCB1350的导热背面层1340，以将热量从TxOMCPCB500和RxOMCPCB800引导至数据1220的背侧。通过飞机中的对流大气流系统从外部冷却数据BiB1220的背面。就热量而言，大气流容量被设计成有效地移除TxOMCPCB500和RxOMCPCB800中的热量。
存在经由电连接器安装凸缘1360安装至数据BiB上的六个LRU电连接器1320。每个电连接器1320最少提供与六个OMC1010连接的二十四(24)个电管脚1310。因此，在示例性的现代飞行器系统总线中，使用五个电连接器1320将30个OMC1010与30个LRU连接。对于经由两个POF电缆(每个的长度均为60米)的现代飞行器系统数据总线，存在用于将前部数据BiB1220(位于飞行器的前部)连接至后部数据BiB(位于飞行器的后部)的一个光学连接器(未示出)，在设计上，后部数据BiB与前部数据BiB1220相似，但是，具有更少的OMC。
图13示出了具有电连接器1320位置的数据BiB背板1210的俯视图。光学连接器(未示出)位于数据BiB1220上的电连接器1320的下方。数据BiB背板PCB1350是具有嵌入式电力迹线和信号电迹线1330的多层结构，嵌入式电力迹线和信号电迹线1330将电连接器1320的金属管脚1310连接至母板1040，母板1040连接至全部的完整组装的OMC1010。母板1040在其边缘上具有金属衬垫，以与具有嵌入式金属迹线1330的背板1210连接。
将数据BiB1220母板1040连接至电连接器1320的可替代解决方案是使用柔性(flex)电路。如果导热性以及材料和制造成本与使用背板连接器1210相符，则这是可接受的解决方案。
图14是示出了根据本公开的至少一种实施方式的从POF星形耦合器1420a、1420b至TxOMC部分1020和RxOMC部分1030并且至数据BiB1220的侧面上的光学连接器1430连接POF电缆1410a、1410b、1410c、1410d的示图1400。具体地，图14示出了将POF星形耦合器1420a、1420b连接至倾斜的OSA330、735的POF1410a、1410b、1410c、1410d的细节。POF星形耦合器1420a、1420b各自是锥形的双星合一(dual-star-in-one)设计。POF星形耦合器1420a使用POF1410a以连接至位于母板1040的一面上的所有TxOSA部分1020，并且POF星形耦合器1420b使用POF1410b以连接至位于母板1040的相对面上的所有RxOSA部分1030。该数据BiB1220OMC1010布局防止POF1410a、1410b必须跨越母板1040。应注意，具有共置于母板的同一面上的TxOMC部分和RxOMC部分的母板设计要求POF横跨母板，以将所有的OMC全部连接至POF星形耦合器。
POF1410c、1410d用于将POF星形耦合器1420a、1420b连接至位于数据BiB1220的背面上的光学连接器(未示出)。这些POF1410c、1410d用于连接位于现代飞行器系统数据总线的后部中的数据BiB1220。位于现代飞行器的背部中的数据BiB还具有POF星形耦合器1410，POF星形耦合器1410与位于飞机的后部的最少两个OMC1010连接。位于飞机后部中的数据BiB1220的设计和制造工艺与位于飞机前部中的数据BiB1220相似，但是，后部数据BiB1220采用了比前部数据BiB1220更小的尺寸盒。在完成并且测试到POF星形耦合器1420a、1420b的POF连接1410a、1410b、1410c、1410d之后，使用轻量级的导热和电绝缘泡沫材料1430填充母板1040与数据BiB1020的侧壁之间的空间。泡沫材料1430添加了TxOMCPCB500至数据BiB1220侧壁以及RxOMCPCB800至数据BiB1220侧壁的附加导热路径。
图15是示出了根据本公开的至少一种实施方式的在最终组装之后的数据BiB1220的内示图的示图1500。具体地。图15示出了具有30个OMC1010和双POF星形耦合器1420a、1420b的数据BiB1220的示意性三维(3D)概念图。图15中示出了POF双星形耦合器1420a、1420b安装在数据BiB1220的前面。在可替代的实施方式中，POF双星形耦合器1420a、1420b可安装在数据BiB1220的底侧或顶侧上，不存在POF1410a、1410b、1410c、1410d交叉的问题。状态指示器发光二极管(LED)(未示出)可在电连接器1310附近被添加到数据BiB1220的后面(或前面)，以指示数据BiB1220内部的OMC1010的运行状态。图15中所示的OMC1010(即，OMCPCB平铺)在母板1040的每个面上均具有三(3)乘(x)十(10)平铺格式。对于数据BiB1020的母板1040上的3x10OMCPCB平铺1010格式和五(5)x六(6)OMCPCB平铺1010格式，本公开的解决方案和组装过程相同。整体公开的数据BiB1020设计和组装过程能够实现最佳光性能、热性能、以及机械性能。公开的设计为现代飞行器POF629系统数据总线架构提供具有减少尺寸、重量、功率、以及成本的数据BiB1020设计。
尽管已经示出并且描述了具体的实施方式，然而，应当理解的是，上述讨论并不旨在限制这些实施方式的范围。尽管此处已经公开并且描述了本公开的许多方面的实施方式和变形，然而，仅出于说明和示出之目的提供该公开。因此，在不背离权利要求的范围的情况下，可以做出各种变更和改造。
如果上述所述方法指示了按特定顺序发生的特定事件，获得本公开益处的本领域普通技术人员应当认识到，可以修改排序，并且该修改应与本公开的变形一致。此外，如果可能，可以在并行过程中同时执行以及顺次执行方法的各部分。此外，可以执行的更多部分或更少部分。
因此，实施方式旨在例证落在权利要求的范围内的替代、修改、以及等同物。
尽管此处公开了特定示出性实施方式和方法，然而，从上述公开中，对本领域技术人员显而易见的是，在不背离公开技术的真实精神和范围内，可以做出该实施方式和方法的变形和改造。存在公开技术的许多其他实施例，每种实施例仅在细节方面不同于其他实施例。因此，旨在使公开技术仅局限于所附权利要求以及适用法律的法则和原理规定的范围内。
注意：下列段落描述了本公开的进一步方面：
A1.一种用于在母板上制造光介质转换器(OMC)的方法，该方法包括：
将OMC的传输(Tx)OMC部分附接至母板的第一面；并且
将OMC的接收(Rx)OMC部分附接至母板的第二面；
其中，第一面和第二面是母板的相对面。
A2.根据项A1所述的方法，其中，母板是双面印刷电路板(PCB)。
A3.根据项A1所述的方法，其中，母板具有铜芯。
A4.根据项A1所述的方法，其中，方法进一步包括：
将TxOMC部分上的至少一个热管脚附接至母板的第一面上的至少一个热过孔；并且
将RxOMC部分上的至少一个热管脚附接至母板的第二面上的至少一个热过孔。
A5.根据项A1所述的方法，其中，方法进一步包括：
将TxOMC部分上的至少一个信号管脚附接至母板的第一面上的至少一个信号过孔；并且
将RxOMC部分上的至少一个信号管脚附接至母板的第二面上的至少一个信号过孔。
A6.根据项A1所述的方法，其中，通过在TxOMC部分的底侧与母板的第一面之间散布环氧树脂而至少部分执行将TxOMC部分附接至母板的第一面。
A7.根据项A1所述的方法，其中，通过在RxOMC部分的底侧与母板的第一面之间散布环氧树脂而至少部分执行将RxOMC部分附接至母板的第二面。
A8.一种用于制造OMC部分的方法，该方法包括：
通过将至少一个螺钉拧为穿过板中的开口而进入所述光学子组件(OSA)的底侧上的安装螺钉孔中，来利用所述至少一个螺钉将所述OSA的所述底侧固定至所述OMC部分的板的面上，从而将所述OSA安装至所述板上；并且
将至少一个电子部件安装在板的面的至少一个上。
A9.根据项A8所述的方法，其中，OMC部分是TXOMC部分。
A10.根据项A9所述的方法，其中，OSA是光传输器。
A11.根据项A8所述的方法，其中，OMC部分是RxOMC部分。
A12.根据项A11所述的方法，其中，OSA是光接收器。
A13.根据项A8所述的方法，其中，板是双面印刷电路板(PCB)。
A14.根据项A8所述的方法，其中，板具有铜芯。
A15.根据项A8所述的方法，其中，方法进一步包括：在至少一个电子部件中的至少一个的上方将至少一个电磁干扰(EMI)防护盖安装在板上。
A16.根据项A8所述的方法，其中，板包括至少一个热管脚。
A17.根据项A8所述的方法，其中，板包括至少一个信号管脚。
A18.一种制造数据盒中总线(BiB)的方法，方法包括：
将母板的一部分插入到背板连接器中，以使得母板的芯与导热背面层连接并且使得母板与至少一个连接器的至少一个管脚连接；
其中，背板连接器位于数据BiB的背板上；
其中，数据BiB的背板包括导热背面层和至少一个连接器。
A19.根据项A18所述的方法，其中，母板经由至少一个电迹线与至少一个管脚连接。
A20.根据项A18所述的方法，其中，使用数据BiB上的至少一个导轨将母板引导至背板连接器中。

Claims (15)

1.一种用于制造光学子组件OSA的方法，所述方法包括：
将锁紧螺母的第一端插入封装体的第一腔中；
将晶体管外形TO壳体的第一端插入所述封装体的第二腔中；
从光纤的端部剥落封套的一部分，从而使得在所述光纤的所述端部处暴露出裸光纤；
将所述光纤的所述端部插入所述锁紧螺母的第二端中，以使得所述裸光纤穿入所述封装体中并且使得所述裸光纤的至少一部分插入所述TO壳体的腔中；并且
将胶合剂散布到所述封装体的第三腔中，从而环境地密封所述裸光纤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述TO壳体是气密密封的TO壳体，进一步地，其中，所述TO壳体包括透镜。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述OSA从所述OSA的安装表面的平面倾斜三十度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法进一步包括：
通过将至少一个螺钉穿过板中的开口拧入所述OSA的底面上的安装螺钉孔中，来利用所述至少一个螺钉将所述OSA的所述底面固定至所述板的安装表面，从而将所述OSA安装至所述板上，进一步地，其中，所述板是光介质转换器印刷电路板。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述OSA是光传输器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述OSA是光接收器。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，包括所述封套的所述光纤具有1.5mm至2.2mm的直径。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，无所述封套的所述裸光纤具有1mm的直径。
9.一种用于光学子组件OSA的装置，所述装置包括：
封装体；
锁紧螺母，其中，所述锁紧螺母的第一端插入所述封装体的第一腔中；
晶体管外形TO壳体，其中，所述TO壳体的第一端插入所述封装体的第二腔中；以及
光纤，其中，从所述光纤的端部剥落封套的一部分，从而使得在所述光纤的所述端部处暴露出裸光纤；
其中，所述光纤的所述端部插入所述锁紧螺母的第二端中，以使得所述裸光纤穿入所述封装体并且使得所述裸光纤的至少一部分插入所述TO壳体的腔中；并且
其中，将胶合剂散布到所述封装体的第三腔中，从而环境地密封所述裸光纤。
10.根据权利要求9所述的装置，其中，所述TO被气密密封。
11.根据权利要求9所述的装置，其中，所述TO壳体包括透镜。
12.根据权利要求9所述的装置，其中，所述OSA从所述OSA的安装表面的平面倾斜三十度。
13.根据权利要求9所述的装置，其中，所述OSA是光传输器。
14.根据权利要求9所述的装置，其中，所述OSA是光接收器。
15.根据权利要求9所述的装置，其中，所述封装体由模制的冷却聚合物材料制造。
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