CN107925478A - 用于执行光收发器与光反射器之间的对齐的系统、方法和设备 - Google Patents

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Abstract

呈现了一种用于相对于多层电路板(160)中的反射器(218)来定位光收发器(205)的设备(122)。该设备包括光收发器(205)、光收发器(205)位于其中的壳体(203)、第一平台(410)、从第一平台(410)偏移的第二平台(420)、以及包围第二平台(420)的框架(450)。第一平台(410)具有第一侧(413)以及与第一侧(413)相对的第二侧(414)。壳体(203)附连到第一侧(413)。该设备还包括致动器集合(其包括第一致动器(442)、第二致动器(443)和第三致动器(445)，它们连接到第二侧(414))，并且包括第四致动器(441)和第五致动器(444)。第一、第二和第三致动器中的每个连接到第二平台的第一侧(421)，并且配置成使得各自能够被控制成通过沿第一轴(其与第二平台的第一侧正交)移动、由此移动第一平台(410)，来移动收发器(205)。第四致动器(441)附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第二轴(其与第一轴正交)位移。第五致动器(444)附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第三轴(其与第一轴和第二轴正交)位移。

Description

用于执行光收发器与光反射器之间的对齐的系统、方法和 设备
技术领域
本公开涉及用于执行光收发器与光反射器之间的对齐的系统、方法和设备。
背景技术
随着越来越多的数据正通过网络被传送，存在着很大的对组件(包括位于同一电路板上的组件)之间的更高数据传输速度的需要。铜是用来传送数据的常用材料，但是铜遭受传输速度限制。 例如，铜迹线当前以大物理体积并且以高功率消耗对在短距离上提供不超过25 Gbps。
为了改进性能，使用了光学信令。更具体来说，印刷电路板(PCB)之上的光缆已被用来在PCB上的组件之间路由光信号。
发明内容
本公开涉及提供一种用于在同一电路板上的组件之间传递光信号的系统。线缆（例如光纤）可放置于电路板之上以路由这类光信号，但是这些线缆可阻碍板上的空气流，并且因而不利地影响冷却板上的组件的能力。此外，空气流能够对线缆施加机械应变，因而增加缺陷的风险。线缆还占据板周围的空间，从而阻止其他组件被放置在线缆的紧邻区域。
光学信令的通信能够通过板内解决方案(其在电路板内嵌入透明通道，例如透明层或光纤或者光波导)得到增强。嵌入光纤可将光信号从光传送器路由到光接收器。透明层可允许光信号在层中从光传送器被广播。例如，反射器可把来自光传送器的信号反射到透明层中。反射信号可在透明层中朝另一个反射器(其可将反射信号导引向光接收器)传播。在电路板中嵌入这类透明通道减少或消除电路板上方的光纤的占用面积。
但是，这个板内解决方案可仍然需要传送器或接收器(或者更一般地为收发器)与反射器之间的恰当对齐。如果收发器和反射器没有恰当对齐，则这可使反射信号错过光纤或透明层，或者在透明层或光纤中具有削弱的强度。
实现这个对齐的一种方式是通过被动对齐，其中光收发器和/或反射器在制造过程期间以高准确性被定位。在一些应用中，可需要微米级准确性。但是，这类严格容限可显著增加制造成本。此外，例如通过老化(例如光源老化)的后来的改变或者在环境中的后来的改变(例如温度或湿度改变)可使对齐降级。
因此，本公开此外还呈现用于执行主动对齐以补偿制造误差或者在光收发器与反射器之间的未达最佳标准对齐的其他来源的系统、方法和设备。该系统可包括能够将光收发器与反射器主动对齐的组件和/或能够将反射器与光收发器主动对齐的组件。对齐可在生产中和/或在现场进行。
相应地，本公开的一个方面提供一种用于相对于多层电路板(其具有用于路由光信号的层)中的反射器来定位光收发器的设备。在一个方面中，该设备包括光收发器、壳体、第一平台、第二平台、框架、致动器集合(其包括第一致动器、第二致动器和第三致动器)，并且包括第四致动器和第五致动器。光收发器位于壳体中。第一平台具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧。壳体附连到第一平台的第一侧。第一、第二和第三致动器中的每个连接到第一平台的第二侧。第二平台从第一平台偏移。第一、第二和第三致动器中的每个连接到第二平台的第一侧，第二平台的所述第一侧面向第一平台的第二侧。框架包围第二平台。第一、第二和第三致动器中的每个配置成使得各自能够被控制成通过沿第一轴(其与第二平台的第一侧正交)移动、由此移动第一平台，来移动收发器。第四致动器附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第二轴(其与第一轴正交)位移。第五致动器附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第三轴(其与第一轴和第二轴正交)位移。
在一些实现中，该设备还包括第六致动器和第三平台。第六致动器附连到第二平台的第二侧(其与第二平台的第一侧相对)，其中第六致动器可操作以使第二平台沿第一轴位移，并且其中第一、第二和第三致动器可操作以使第一平台相对于第二平台倾斜。第三平台从第二平台偏移，其中第六致动器连接到第三平台。
在一些实现中，第一、第二和第三致动器位于等角多边形的顶点。
在一些实现中，第一平台的第二侧是导电的，并且可操作以被置于偏置电压。
在一些实现中，框架具有内周长和外周长，并且框架在内周长是导电的，使得内周长能够被置于偏置电压。
本公开的一个方面提供一种用于相对于光收发器来定位多层电路板中的反射器的设备。在一个方面中，该设备包括第一平台、第二平台、框架、致动器集合(其包括第一致动器、第二致动器和第三致动器)，并且包括第四致动器和第五致动器。第一平台具有反射性第一侧。第一、第二和第三致动器中的每个连接到第一平台的第二侧，该第二侧与第一平台的第一侧相对。第二平台从第一平台偏移。第一、第二和第三致动器中的每个连接到第二平台的第一侧。第二平台的第一侧面向第一平台的第二侧。框架包围第二平台。第一、第二和第三致动器中的每个配置成使得各自能够被控制成通过沿第一轴(其与第二平台的第一侧正交)移动，来移动第一平台。第四致动器附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第二轴(其与第一轴正交)位移。第五致动器附连到框架，并且可操作以使第二平台沿第三轴(其与第一轴和第二轴正交)位移。
在一些实现中，致动器集合还包括第六致动器和第七致动器，它们各自连接到第一平台的第二侧和第二平台的第一侧。
在一些实现中，致动器集合中的一个致动器位于第一平台的第二表面的中心。
在一些实现中，致动器集合中的其余致动器位于等角多边形的顶点。
在一些实现中，该设备还包括第八致动器和第三平台。第八致动器附连到第二平台的第二表面(其与第二平台的第一表面相对)。第八致动器可操作以使第二平台沿第一轴位移。致动器集合可操作以使第一平台倾斜，并且可操作以使第一平台弯曲。第三平台从第二平台偏移，并且第八致动器附连到第三平台。
在一些实现中，第一平台的第二侧是导电的，并且可操作以被置于偏置电压。
在一些实现中，框架具有内周长和外周长，其中框架在内周长是导电的，使得内周长能够被置于偏置电压。
本文中进一步描述这些以及其他方面和实施例。
附图说明
图1A-1B示出具有使用嵌入光收发器系统(E-OTRX)相互通信的多芯片模块(MCM)的电路板。
图2示出在具有嵌入光反射器和光信号路由层的电路板上安装的MCM上的E-OTRX的侧视图。
图3示出在具有嵌入光反射器和光纤的电路板上安装的MCM上的E-OTRX的侧视图。
图4示出用于相对定位光收发器的E-OTRX内的组件的侧视图。
图5和图6示出用于定位光收发器的E-OTRX内的组件的俯视图和侧视图。
图7示出压电致动器的操作原理。
图8示出能够嵌入电路板中的反射器的侧视图。
图9-13示出用于定位多层电路板中的反射器的设备的俯视图和侧视图。
图14A-B示出光收发器和多个反射器的透视图和电路图表示。
图15示出具有用于光信号的传播的透明层的电路板。
图16A-16B示出在透明层中光信号的广播。
图17A-17B示出经由透明层的光信号的接收。
图18示出透明层的两个隔间。
图19示出用于制造透明层和光反射器的示例过程。
具体实施方式
图1A和图1B分别示出提供用于各种组件之间的通信的光学信令的示例系统100的平面布置图和侧视图。系统100包括电路板160 (例如印刷电路板(PCB))，其可以是多层电路板，该多层电路板具有光学层212 (参见图2)，以用于广播或者以其他方式传播光信号(例如电路板中嵌入的波导)。各种组件可安装在电路板160上。这类组件的示例包括多芯片模块(MCM) 101和MCM 151。在一实施例中，MCM可成型为集成电路(IC)，优选但不一定是可焊接到电路板上的球栅阵列(BGA)封装。在一实施例中，MCM可经由倒装芯片技术或裸管芯技术来安装在电路板上，这可小型化并且节省空间和路由。MCM 101可包括组件，诸如CPU/DSP (或ASIC) 102、存储器组件(例如DDR3芯片104、106、108和110或者其他形式的存储器，例如SRAM、EPROM、EEPROM、FLASH、DDR2、DDR4、FRAM)、DC/DC电压转换器(例如DC/DC转换器112和114)、振荡器116、低压差(LDO)调节器120以及嵌入光收发器系统(E-OTRX) 122、124和126 (其安装在MCM的承载衬底(例如另一个电路板)上)。MCM 151可包括组件，诸如CPU/DSP 156、存储器组件(例如DDR芯片151、152)、DC/DC电压转换器155、振荡器154、以及E-OTRX 153。E-OTRX允许MCM 101和MCM 151使用电路板160的透明层中的光学信令进行相互通信，作为对通过板160的铜迹线进行的通信的补充或备选。
在一实施例中，E-OTRX 122、124、126和153的每个可配置成将电信号转换成光信号(例如将数据从电形式转换成光形式)和/或反之。图1B示出一示例，其中E-OTRX 122将例如由CPU/DSP 102所生成的数据从电信号转换成光信号，并且经过电路板160中的透明层向另一个MCM 151的另一个E-OTRX 153广播光信号。那个MCM 151中的E-OTRX 153可将光信号转换成电信号，其可被转发(具有或者没有进一步处理)给CPU/DSP 156。在一实施例中，E-OTRX包括内部控制器。在一实施例中，E-OTRX的任何控制器在E-OTRX的外部，并且经过一个或多个功率线和一个或多个控制线来控制E-OTRX。例如，CPU/DSP 102可负责控制E-OTRX中的移动。所述一个或多个控制线可控制E-OTRX的致动，如下所论述。所述一个或多个功率线可给E-OTRX的致动供电、提供功率以创建待广播的光信号、转发或放大从所接收的光信号转换的电信号，或者它们的任何组合。
图2示出按照一些实施例的MCM 101 (其包括E-OTRX 122和电路板160)的更详细截面图。在这个示例中，电路板160包括透明层212，其允许光脉冲260C从光反射器214向外传布(例如作为全向波)，或者其允许其他脉冲朝光反射器214传播。在一些情况下，反射器214可以是锥形或棱柱形反射镜，其嵌入电路板160中的孔(例如圆形孔)中。反射器214既可把来自E-OTRX 122的光信号(例如光脉冲260A或光脉冲260B)反射到透明层212中，或者也可反射来自另一个组件的光信号(例如光脉冲260C)并将之向E-OTRX 122进行反射。图2中，光脉冲260B使用用于锥形适配的透镜系统209(例如扩束器)来从光脉冲260A被形成。
E-OTRX 122本身可包括壳体203中的光收发器(Opt. Tx/Rx) 205以及用于定位光收发器205的组件。用于控制这类组件的电路可在E-OTRX 122内部，或者可以在E-OTRX 122外部。可向或从多芯片模块(MCM) 101的其他芯片、例如CPU 102或DDR芯片103 (其各可安装在MCM组件衬底上)传递采用电信号形式的数据。E-OTRX 122的光收发器205配置成将电数据(例如来自CPU/DSP/ASIC 102的数据)转换为光信号，和/或从例如E-OTRX 153接收光信号并且将它转换成电数据。光信号指的是具有红外、近可见光、可见光(例如激光)、紫外或者电磁谱的其他部分中的频率或多个频率(或者波长或多个波长)的无线电磁信号。电信号可由从光收发器205延伸到E-OTRX 122的承载衬底206的布线来携带，该布线可将电信号携带至例如放大器(其将经放大的电信号传递给MCM组件、例如CPU 102)。E-OTRX的承载衬底206还可转发用于控制光收发器205的位置的控制信号。光收发器205可包括光传送器和光接收器中的一个或多个。在下面以及在共同待决申请PCT/______(代理人案号3602-1076W1/P46526，标题为“System, Method, and Apparatus for Optical BroadcastTransmission in a Circuit Board”)中更详细描述光收发器和光反射器的位置的控制。在一实施例中，承载衬底206是电路板，并且可安装MCM 101的组件的全部或子集。
光收发器205可定位成将它与反射器214对齐。例如，反射器214相对于收发器122可以是偏离中心的，可以以偏离图中所示Z轴的角度来安装，或者收发器205可以以偏离图2中的Z轴的角度来安装。如果收发器205在传送信号（例如脉冲260B），则这个未对齐可使光脉冲以未达最佳标准角度进入透明层212 (例如使脉冲260B没有与层212的顶面垂直)，这可引起信号衰减。如果收发器205在尝试接收光信号（例如脉冲260C），则这个未对齐可使脉冲260C以未达最佳标准角度向收发器205反射。未达最佳标准角度可例如使脉冲的部分错过收发器，或者以其他方式成为更弱信号。
图2呈现出E-OTRX 122的一个示例，其是能够调整光收发器205相对于反射器214的位置的设备。这个调整可包括沿X、Y和/或Z轴中的任一个移动光收发器，或者通过倾斜光收发器来移动光收发器，使得其能够以恰当角度将光脉冲(例如脉冲260B)引导向反射器214或者以恰当角度面对来自光反射器214的光脉冲(例如脉冲260B)。该调整提供克服在制造、环境条件或者可引起光收发器与路由组件（例如反射器214）之间的未对齐的其他因素中的变化的主动方式。
在图2中所示的示例中，透明层212可采取矩形层的形式。图3示出其中光纤216嵌入电路板160中的一示例。光纤216可向或从反射器218 (例如棱柱形反射镜)路由光信号。图3还示出杆317可用来进一步导引光收发器205与反射器218之间的光信号。杆可通过附连到光收发器205的壳体的一段光纤(例如直径0.5 mm或1 mm的光纤)来形成。在另一个示例中，透明层可具有三角形形状、正方形形状、任何其他多边形形状、圆形形状、任何其他形状或者它们的任何组合。
在一些情况下，与采用光纤216的情况相比，使用透明层212可允许不太严格的对齐要求。例如，通过使用光纤216，棱柱218可必须被与例如0.009 mm、0.5 mm或0.25 mm直径圆(其形成光纤的一端)对齐。通过使用透明层212，在锥形反射镜214的放置中可存在更大容限，因为光信号无需被引导到光纤中，而是转而预计在透明层中在多个方向(例如所有方向)上传布。
图15中示出具有用于光信号的传播的透明层212的电路板160的更详细示例。该图示出具有在第一层1510与第二层1520之间的透明层212的电路板160的截面。第一层1510和第二层1520的每个可以是电学层，而透明层212可以是透明光学层。透明层212允许例如E-OTRX 122中的光收发器205与例如另一个多芯片模块(MCM)的E-OTRX 153中的光收发器进行通信。透明层212可包括例如石英或者其他类型的玻璃、蓝宝石（sapphire）（其对红外光是透明的），透明塑料、空气、或对光信号(例如红外、可见光或紫外光谱中的信号)是透明的任何其他材料。在一些情况下，透明层212中不存在空气。在一实施例中，可应用若干透明光学层，以及可应用三个或更多电学层。
第一层1510可具有反射性表面1512，以及第二层1520可具有反射性表面1522。这可产生透明层212，其具有涂覆有光反射材料的至少两个相对表面。在一实施例中，反射性表面1510和1522可涂覆有金属(例如银或铝)，并且可形成类似反射镜的表面。在一实施例中，层1510和1520其中之一或两者可包括预浸渍复合纤维材料(pre-preg)，例如环氧树脂。
电路板160还包括第一反射器214 (例如锥形反射镜)和第二反射器1508 (例如另一个锥形反射镜)。将反射镜成型为锥形允许它将入射光束在与光束的方向垂直的多个方向(例如沿所有方向)上反射到透明层212中，由此有效地将反射光传送（例如广播）到透明层212中。但是，在另一个实施例中，反射器214和1508可具有其他形状、例如金字塔形状或棱柱形状。反射器214可包括具有反射性表面1532的层1530。类似地，反射器1508可包括具有反射性表面1542的层1540。
在一实施例中，透明层212在其周边没有两个平行相对表面，而是转而具有相互会聚以便形成角度的两个相对表面。换言之，透明层212的厚度在其周边可朝零减小。在一些情况下，透明层212的周边(或者透明层212的隔间的周边)可具有内部表面1560，其至少部分由光吸收材料所覆盖。上述特征促进在透明层212的周边的光信号的吸收。这个吸收降低从周边回到层212中的光信号的反射，该反射能够造成对层212中的入射波的干扰(例如破坏性干扰)。在另一个实施例中，表面1560可以是反射性表面。
虽然图15示出层1510、212和1520，但是电路板160可具有在层1510之上的附加层和/或在层1520之下的附加层。
图16A-16B示出在其中收发器205配置成输出光信号并且使用透明层212来广播光信号的一示例。图16A示出在其中收发器205传送作为光束260A的光信号的截面图。透镜系统209 (例如扩束器)将束260A转换成束260B。当束260B入射到光反射器214 (其可以是锥形反射镜)上时，反射器214可将束反射到光脉冲260C (其在与束的方向正交的多个方向(例如所有方向)中传播)中。如图16B中的俯视图所示，光脉冲260C可以是全向的(例如在360度中传布)。因此，反射器214可在透明层212中沿多个方向传送(例如广播)光信号。
图17A-17B示出在其中收发器1705(属于例如E-OTRX 153)配置成从透明层212接收光信号的一示例。在这个示例中，透明层212可具有在该层中传播的多于一个光脉冲，例如具有第一波长的光脉冲1760以及可具有第二波长的光脉冲260C。 当任一个脉冲入射到光反射器1508上时，它可作为例如束1762被反射向收发器1705。透镜系统1709 (例如束收缩透镜系统)可将反射束1762收缩为束1764，其可在收发器1705被检测。如果来自光脉冲1760和光脉冲260C的信号因为脉冲在基本上相同的时间入射到反射器1508上而混合，则收发器1705可配置成过滤掉第一波长或者第二波长。
透明层212在一个实施例中可以是平坦矩形形状通道，通过其能够广播光信号。作为对这个透明通道的备选或补充，电路板160还能够嵌入圆形透明通道、例如光纤216 (参见图3)。光纤216可充当将光信号从传送器路由到接收器的波导。
图18示出在其中透明层212具有第一隔间1851和第二隔间1852的一实施例。所述两个隔间可通过隔离结构1850 (其例如可以是吸收光的沉积材料)在光学上相互隔离。这种隔离允许两个不同隔间中的两个传送器将同一波长用于它们的光信号。隔离结构1850防止所述两个信号相互干扰。在一些实施例中，透明层212可由第一隔间1851来组成，使得第一隔间1851构成透明层212。
在图18中，光传送器被描绘为圆形，且光接收器被描绘为正方形。传送器1821、1823、1825和接收器1832、1834、1836、1838位于第一隔间1851之上。传送器1801、1803和接收器1812、1814、1815以及1816位于第二隔间1852之上。通孔1840可穿过每个隔间。每个通孔1840可以是例如镀铜透孔，其将电信号或功率从透明层212上方的层传递给透明层212下方的层。在一实施例中，电路板除了透明层212之外还可包括一个或多个透明层，以及通孔1840可以是透孔，其将光信号传递到所述一个或多个附加透明层。例如，这个“光学通孔”可以是E-OTRX向透明层中的反射器(例如锥形反射镜或者三角形或梯形反射器)进行传送的光路，或者其可以是内部通孔(例如内埋通孔)，该内部通孔是在嵌入通过其他层被分隔(例如通过透明层212被分隔)的两个不同透明层中的两个反射器之间的光路。
在任一个隔间中的光信号的广播可基于时分方案(例如以太网样式冲突检测机制)、波分或频分方案或者其组合来被调节。例如，传送器1821可配置成在透明层212中以第一波长λ1来传送（例如广播）用于接收器1832的光信号(例如光信号1860)，以及传送器1823还可配置成以相同第一波长λ1来广播用于接收器1832的光信号。为了避免在接收器1832的干扰，所述两个传送器1821、1823可轮流传送(例如广播)光信号，使得所述两个传送器中只有一个传送器在us/ns/ps范围中的时间段期间在进行传送。另一方面，传送器1870可以能够与光传送器1821和1823同时传送光信号(例如光信号1870)，因为传送器1870以不同波长λ2进行传送。光接收器1832可被调谐到波长λ1，并且配置成过滤掉不在波长λ1周围的范围中的信号，以及光接收器1834可被调谐到波长λ2，并且配置成过滤掉不在波长λ2周围的范围中的信号。透明层中的隔间并不局限于图18中所示的数量和形状。透明层可具有更多(例如三个、四个、五个)或者更少(即，一个)隔间。各隔间可具有任何形状，例如矩形、正方形、三角形、L形或者任何其他形状。
图19示出可通过其来制造透明层212和光反射器214的过程。如在截面1911中所示，透明层212可沉积在层1520上、例如在pre-preg环氧树脂层上。冲压器1902则可压入透明层212中。冲压器可以是与在CD或DVD生产中所使用的压工具相似的压工具。冲压器然后形成锥体，如视图1912中所示。层1510（例如反射性材料层）然后可放置在层212和反射器214的锥体上方。
如上所论述，反射器(例如反射器214或反射器218)可需要与收发器(例如收发器205)恰当对齐，以避免透明层212中的信号降级或者在收发器的不良信号检测。在一实施例中，收发器可以能够改变其位置，以实现恰当对齐。在一实施例中，反射器可以能够改变其位置，以实现恰当对齐。在一实施例中，收发器和反射器均可以能够改变它们的相应位置，以实现恰当对齐。
返回到图4，该图示出用于相对于电路板中嵌入的反射器来定位光收发器205的设备（例如E-OTRX 122）的组件的侧视图。E-OTRX 122包括光收发器205、光收发器205位于其中的壳体203、第一平台410、第二平台420、第三平台430和框架450。E-OTRX 122还包括致动器的第一集合，其包括致动器442、443、445。E-OTRX 122可包括附加致动器，例如致动器441、444和446。图4中，致动器444在视线上部分被致动器443和446以及被第二平台420所阻碍。一般来说，致动器442、443和445用来移动平台410，由此移动壳体203以及壳体203内的光收发器205。在一实施例中，致动器可以可操作以使光收发器205沿图4中所示的X、Y和Z轴移动，以及可操作以使光收发器205倾斜。
在一实施例中，容纳收发器205的壳体203安装在平台410的第一侧413上，而致动器442、443和445连接到第一平台410的第二相对侧414。这个实施例中的致动器442、443和445还连接到第二平台420的第一侧421。因此，第一平台和第二平台可通过致动器442、443、445(其可操作以使第一平台410相对于第二平台420移动)来被连接。平台可以是完全刚性的或者具有一定程度的挠性。
致动器442、443和445可各自可操作以沿图中所示的Z轴(其与第二平台420的侧421位于其中的平面正交)移动。致动器442、443和445可全部移动相同距离，或者可沿Z轴移动不同距离。如果致动器442、443和445移动不同距离，则它们可使第一平台410相对于第二平台420倾斜，这进而使壳体203和光收发器205倾斜。
在一实施例中，平台420可通过致动器446连接到第三平台430。更具体来说，致动器446可连接到第二平台420的第二表面422以及第三平台430的第一表面433。在一些情况下，第三平台430可安装在承载衬底、例如印刷电路板(PCB)(其可包括或安装将控制信号传递给E-OTRX 122的致动器的控制电路)上。致动器446可以可操作以使第二平台420沿Z轴相对于第三平台430移动。在一些情况下，控制电路可对沿Z轴的运动依靠致动器446，且主要对倾斜运动依靠致动器442、443和445。在本申请中所示的致动器可全部具有相同大小，或者可具有不同大小。例如，致动器446可比致动器442、443和445中的每个具有更大的尺寸，使得它能够比那些致动器中的每个引起更大的沿Z轴的位移。在其中所需的倾斜量在程度上受到限制的应用中，致动器442、443和445在尺寸上可以更小。
图5和图6还示出致动器和平台的俯视图和侧视图。俯视图没有包括第一平台410。图5示出对沿Z轴的移动仅依靠致动器442、443和445的E-OTRX 122的一实施例，并且该E-OTRX 122不包括沿Z轴移动或者以其他方式使第二平台420沿Z轴移动的另一个致动器，例如致动器446。在此类实施例中，框架450可直接连接到电路板或其他衬底，且E-OTRX 122可缺乏第三平台(例如平台430)。另一方面，图6示出包括致动器442、443和445以及致动器446(其使第二平台420相对于第三平台430移动)的E-OTRX 122的一实施例。
如图5和图6二者所示，致动器441和444可附连到框架450，并且可操作以使第二平台420沿与第二平台420平行的轴(其均可以是与Z轴正交的轴)位移。例如，致动器441可以可操作以使第二平台420沿X轴位移，以及致动器444可以可操作以使第二平台420沿Y轴位移。在一实施例中，致动器441和444中的任一个或两者可连接到平台420。例如，致动器444可连接到第二平台420。在那个实例中，如果致动器441使第二平台420沿X轴位移，则致动器444可以可操作以沿X轴伸展或缩小，以适应那个移动。在一实施例中，致动器441和444中的任一个或两者可连接到框架450，但是没有连接到第二平台420。此类致动器可以可操作以通过朝第二平台420延伸并且推动平台420来使第二平台420位移。例如，致动器444可连接到框架450，但是没有连接到第二平台420。如果致动器441使第二平台420沿X轴位移，则致动器444无需伸展或缩小以适应那个移动，因为致动器444没有连接到第二平台420。此类实施例可另外包括在致动器441的相对侧上的一个致动器(以在与致动器441相反的方向中进行推动)以及在致动器444的相对侧上的另一个致动器(以在致动器444的相反方向中进行推动)。
图5和图6均还示出致动器442、443和445可按照对称三角架配置来布置，使得它们位于以平台420的表面421的中心为中心的等角三角形(即，在每个角具有60°的三角形)的顶点。这个配置降低对平台420以及对致动器442、443和445的机械应力。连接到平台420的三个致动器的使用可提供比例如四个致动器的使用(该使用可在所述四个致动器沿Z轴大小不同(即，没有相同高度)时引起平台420的不稳定性和摆动)更高的稳定性。但是，本公开预期各自具有连接到第二平台420的不同数量(例如两个、四个、五个、六个)的致动器的其他实施例。在这些实施例中，致动器可位于等角多边形的顶点。例如，四个致动器可位于矩形或正方形的顶点。
如上所论述，致动器可由控制电路(其向致动器传递控制信号)来控制。控制电路可安装于在其上安装E-OTRX 122的承载衬底(例如PCB)上，或者可以是E-OTRX 122的部分。控制电路602以及用于携带来自电路602的控制信号的导线或总线迹线能够在图6中看到。这些导线或总线迹线可位于平台420的同一表面、平台420的不同表面，或者嵌入平台420的内层，其可由电绝缘材料制成。
在一个示例中，导线或总线迹线可将在从0至电源电压Vcc (例如5 V或3.3 V)的范围中的电压施加到特定致动器的一侧。在一些实例中，致动器的另一侧可连接到处于另一个电压、例如0 V或Vcc/2的导电表面。例如，第一平台410的表面414 (致动器442、443和445与其连接)可以是导电的，并且由控制电路保持在Vcc/2。在一些情况下，表面414可以是第一平台410 (其可具有将其他对象、例如收发器壳体203与导电层411电绝缘的另一个隔离物层412)的导电层411的部分。如图6中所示，第二平台430的表面433 (致动器446与其连接)也可以是导电的，并且保持在Vcc/2。表面433可以是第三平台430 (其可具有将其他对象、例如承载衬底与导电层431电绝缘的另一个隔离物层432)的导电层431的部分。类似地，框架450的内表面(致动器441和444与其连接)也可以是导电的，并且保持在Vcc/2。在一些情况下，框架450可由导电材料制成。
在一示例中，致动器441-446可以是压电致动器，其基于跨压电致动器的电压差而扩大或缩小。虽然图示出用于压电致动器的圆形和矩形形状，但是任何形状能够用来得到最佳操作。例如，在其中致动器接近角落放置的实例中能够使用三角形式，以便避免机械应力。此外，可作为压电致动器的备选或与之结合来使用其他类型的致动器(例如电活性聚合物、微机电系统(MEMS))。在一个示例中，压电致动器可各自具有小于10 mm或者小于1 mm的尺寸。
图7示出压电致动器的操作原理。当不存在跨压电致动器的电压差时，致动器处于初始状态中。当正电压差应用到压电致动器时，它可相对于初始状态缩小，因而使对象在一个方向上位移。当负电压差应用到压电致动器时，它可相对于初始状态扩大，因而使对象在相反方向上位移。
在一些情况下，可能不方便或者难以实现能够供应负电压(相对于地电势)的控制电路。在那些实例中，压电致动器的均衡位置可对应于Vcc/2而不是0 V。例如，控制电路可分别将第一平台410和第三平台430的导电层411和431偏置到Vcc/2。为了引起在一个方向上的运动，控制电路可对导线或总线迹线应用大于Vcc/2 (即，从Vcc/2至V)的电压，因为这个电压相对偏置电压为正。为了引起在相反方向上的运动，控制电路可应用小于Vcc/2(即，从0至Vcc/2)的电压，因为这个电压相对偏置电压为负。
虽然以上论述涉及E-OTRX (其配置成调整光收发器205相对于电路板中嵌入的光反射器的位置)，但是反射器本身可以是可调整的。因此，电路板可具有可调整光收发器、可调整光反射器或者其组合。
图8示出光反射器218的一实施例的侧视图。在所示实施例中，反射器218具有第一平台810、第二平台820以及致动器841、842、843、844和845，以用于执行相对于固定或者可调整光收发器的主动对齐。第一平台810和第二平台820位于三角支撑结构862上，三角支撑结构862创建用于反射器218的倾斜表面。三角支撑结构862可安装在承载衬底864 (例如小于电路板160的印刷电路板(PCB))上，承载衬底864 又可使用安装结构、例如球栅阵列(BGA)矩阵872来安装在另一个衬底(例如电路板160)上。衬底864和BGA矩阵872可例如通过信号线873和功率线874将电功率和控制信号从控制电路路由到光反射器218中的致动器。控制电路可位于光反射器218中或者另一个组件中(例如电路板160上)。如果控制信号按照数字格式来提供，则数字到模拟ASIC 866可将信号转换成一系列模拟电压通道之一。
可调整光反射器218的第一平台810具有层812，该层具有反射表面813以用于反射无线电磁信号(例如红外、可见光或紫外信号)。在一些实施例中，第一平台810是完全刚性的。在其他实施例中，第一平台810具有一定程度的挠性。例如，挠性平台可允许反射性表面813被弯曲为凹形或凸形。致动器841、842、843、844和845可以可操作以使反射性表面813沿图8中所示X’、Y’和Z’轴位移，以及可操作以使反射性表面813倾斜和/或弯曲。
图9-13包括进一步示出致动器847和848的第二平台820的俯视图。致动器842、843、845、847和848可连接到第一平台810的表面814以及第二平台820的表面821。因此，第一平台810和第二平台820可通过致动器842、843、845、847和848 (它们可操作以使第一平台810沿Z’轴相对于第二平台820移动)来被连接。
更具体来说，致动器842、843、845、847和848各自可以可操作以沿Z’轴(其与平行于第二平台820的平面正交)移动。致动器842、843、845、847和848可全部移动相同距离，或者可移动不同距离。如果致动器842、843、845、847和848移动相同距离，则它们可相对于第二平台820来升高或降低第一平台810及其反射性表面813。如果它们移动不同距离，则它们可使第一平台810上的反射性表面813相对于第二平台820倾斜，和/或使第一平台810上的反射性表面813弯曲为凹形或凸形。
在一实施例中，如图9-13中所示，致动器843可位于第二平台820的表面821的中心。这个放置促进第一平台810及其反射性表面813弯曲为凸形或凹形。连接到表面821的其余致动器(即，致动器842、845、847和848)可按照对称配置排列，使得它们位于以平台820的中心为中心的正方形或矩形的顶点。这个配置降低平台820上以及致动器842、845、847和848上的机械应力。虽然图9-13示出第二平台820的表面821上的五个致动器，但是本公开预期各具有连接到第二平台820的不同数量(例如两个、三个、四个、五个、六个)的致动器的其他实施例。在这些实施例中，致动器可位于等角多边形的顶点。例如，三个致动器可位于等边三角形的顶点。
致动器841和844可附连到框架850，并且可操作以使第二平台820沿与第二平台820平行的轴(其可均为与Z’轴正交的轴)位移。例如，致动器844可以可操作以使第二平台820沿X’轴位移，以及致动器844可以可操作以使第二平台820沿Y’轴位移。在一实施例中，致动器841和844中的任一个或两者可连接到平台820。例如，致动器844可连接到第二平台820。在那个实例中，如果致动器841使第二平台820沿X轴位移，则致动器844可以可操作以沿X轴伸展或缩小，以适应那个移动。在一实施例中，致动器841和844中的任一个或两者可连接到框架850，但是没有连接到第二平台820。这类致动器可以可操作以通过朝第二平台820延伸并且推动平台820来使第二平台820位移。例如，致动器844可连接到框架850，但是没有连接到第二平台820。如果致动器841使第二平台820沿X轴位移，则致动器844无需伸展或缩小以适应那个移动，因为致动器844没有连接到第二平台820。这种实施例另外可包括致动器841的相对侧上的一个致动器(以在与致动器841相反的方向上推动)以及致动器844的相对侧上的另一个致动器(以在致动器844的相反方向上推动)。
图10示出按照使第一平台810和反射性表面813倾斜的配置的致动器842、843、845、847和848。在图10中的侧视图B-B中，倾斜平台810在视线上遮蔽了致动器848和845。为了使第一平台倾斜，致动器可沿Z’轴移动相应距离，使得其X’、Y’和Z’坐标落在同一平面上(例如使得所有它们的坐标将满足对于常数a、b、c和d的集合的等式aX’ + bY’ + cZ’ =d)。在所示示例中，致动器842和847可沿Z’轴移动第一距离，致动器843可沿Z’轴移动第二距离，以及致动器845和848可沿Z’轴移动第三距离。第一距离、第二距离和第三距离可具有线性关系。例如，它们可通过公式d3 = d2 + (d2-d1)来相关。
图11A-B示出致动器842、843、845、847和848弯曲第一平台810和反射性表面813以使得它向外凸出以形成凸形。图11A示出一示例，其中致动器843沿Z’轴背离平台820移动，而致动器842、845、847和848保持在均衡位置(例如，在与具有跨致动器的电压差Vcc/2的压电致动器对应的位置)中。图11B示出另一个示例，其中致动器843保持在均衡位置中，而致动器842、845、847和848沿Z’轴移动，以将平台810拉向平台820。在一些情况下，致动器842、845、847和848可沿Z’轴移动相同距离。在一些情况下，致动器842、845、847和848的各个子集可沿Z’轴移动不同距离(例如，它们可全部沿Z’轴移动不同距离)。在一些情况下，致动器843可沿Z’轴移动某个距离，该距离不同于所有其他致动器842、845、847和848所移动的距离。在一些情况下，致动器843以及致动器842、845、847和848的子集可沿Z’轴移动相同距离。
图12示出一示例，其中致动器842、843、845、847和848弯曲第一平台810和反射性表面813，使得它向内凸出以形成凹形。在所示示例中，致动器843附连到第一平台810的表面814。致动器可朝平台820移动，并且因而将平台810的中心部分拉向平台820。在本示例中，致动器847、848、842和845可保持在均衡位置，或者可背离平台820移动，并且因而将平台810的边缘部分推离平台820。如同图11A-11B中所示的示例那样，致动器843可沿Z’轴移动某个距离，该距离不同于所有其他致动器842、845、847和848所移动的距离，或者致动器843以及致动器842、845、847和848的子集可沿Z’轴移动相同距离。
图13示出具有致动器849和第三平台830的反射器218的一实施例。在本实施例中，第二平台820可通过致动器849连接到第三平台830。更具体来说，致动器849可连接到第二平台820的第二表面823以及第三平台830的第一表面833。第三平台830可安装在棱柱形结构862上。致动器849可以可操作以使第二平台820沿Z’轴相对于第三平台830移动。在一些情况下，控制电路可对沿Z’轴的运动依靠致动器849，而主要对倾斜或弯曲运动依靠致动器842、843、845、847和848。图中所示的致动器可全部具有相同大小，或者可具有不同大小。例如，致动器849可比致动器842、843、845、847和848中的每个具有更大的尺寸，使得它能够比那些致动器中的每个引起更大的沿Z’轴的位移。在其中所需的倾斜量在程度上受到限制的应用中，致动器842、843、845、847和848在尺寸上可以更小。与图6中相似，平台820之上或之中的导线或总线迹线可将控制信号或功率路由到每个致动器。
在一实施例中，图9-13中的所有致动器可以是压电致动器。在一些实现中，控制电路可使用导线或总线迹线将第一电压应用到压电致动器的一个部分。反射器218的其他部分可以是导电的，以便将第二电压应用到压电致动器的另一个部分。例如，第一平台的表面814可以是导电的。控制电路可将第二电压Vcc/2应用到表面814，以偏置致动器842、843、845、847和848。表面814可以是导电层811的部分。如图13中所示，表面833可以是导电的，以便将第二电压(例如偏置电压Vcc/2)应用到致动器849。类似地，框架850的内表面可以是导电的，以便将第二电压(例如偏置电压Vcc/2)应用到致动器841和844。
图14A示出一示例，其中四个光反射器218A、218B、218C、218D被组合以形成梯形模块1402。在一些实施例中，反射器218采用梯形模块1402来被替代。在一个示例中，反射器218A、218B、218C和218D中的每个可与不同光纤或其它波导相邻，使得所述四个反射器218A、218B、218C和218D向或从四个不同光纤导引光信号。
图14B示出与反射器218A、218B、218C、218D进行接口的控制线1496和功率线1498。在一些实例中，这些控制线1496和功率线1498可与电路板(朝其安装反射器218A、218B、218C和218D)上的一个或多个控制电路1412进行接口。该图还示出与E-OTRX 122进行接口的控制线1492和功率线1494。在一些实例中，控制线1492和功率线1494可与电路板(朝其安装E-OTRX 122)上的一个或多个控制电路1410进行接口。在一些实例中，控制线1492和/或控制电路1410可以是E-OTRX 122的部分，以及控制线1496和/或控制电路1412可以是反射器的部分。控制线可以用来例如选择所述致动器中的特定致动器，并且按照数字格式来指示要应用到致动器的电压。数字到模拟电路可将信号转换至模拟电压，该模拟电压被应用到所选择的致动器。
控制电路1410、1412各自可包括：数据处理系统，其可包括一个或多个处理器(例如微处理器)和/或一个或多个电路、例如专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)等；数据存储系统，其可包括一个或多个计算机可读数据存储介质、例如非暂态数据存储设备(例如硬盘驱动器、闪速存储器、光盘等)和/或易失性存储设备(例如动态随机存取存储器(DRAM))。在其中数据处理系统包括处理器(例如微处理器)的实施例中，可提供计算机程序产品，该计算机程序产品包括：计算机可读程序代码(例如指令)，其实现计算机程序，被存储于数据存储系统的计算机可读介质（诸如但不局限于磁介质(例如硬盘)、光介质(例如DVD)、存储器装置(例如随机存取存储器)等）。在一些实施例中，计算机可读程序代码配置成使得在被数据处理系统执行时，代码使数据处理系统执行本文所述的步骤。在一些实施例中，控制电路可配置成在不需要代码的情况下执行上述步骤。例如，数据处理系统可以仅由专用硬件(例如一个或多个专用集成电路(ASIC))来组成。 因此，上述控制电路的特征可采用硬件和/或软件来实现。
虽然以上描述了本公开的各个方面和实施例，但是应当理解，它们仅作为举例而不是限制被给出。因此，本公开的广度和范围不应当受到上述示范实施例中的任一个所限制。此外，本公开中所述元件在其全部可能的变化中的任何组合被本公开所包含，除非本文另有指示或者以其它方式与上下文明显抵触。
另外，虽然本文所述和图中所示的过程示为步骤序列，但这只是为了便于说明而进行。相应地，预期可添加一些步骤，可省略一些步骤，可重新排列步骤的顺序，并且可并行执行一些步骤。

Claims (12)

1.一种用于相对于具有用于路由光信号的层(212)的多层电路板(160)中的反射器(218)来定位光收发器(205)的设备(122)，所述设备包括：
光收发器(205)；
所述光收发器(205)位于其中的壳体(203)；
第一平台(410)，其具有第一侧(413)以及与所述第一侧(413)相对的第二侧(414)，所述壳体(203)附连到所述第一平台(410)的所述第一侧(413)；
致动器集合，其包括第一致动器(442)、第二致动器(443)和第三致动器(445)，所述第一、第二和第三致动器中的每个连接到所述第一平台的所述第二侧(414)；
第二平台(420)，其从所述第一平台(410)偏移，所述第一、第二和第三致动器中的每个连接到所述第二平台的第一侧(421)，所述第二平台的所述第一侧面向所述第一平台的所述第二侧；
框架(450)，其包围所述第二平台；
第四致动器(441)；以及
第五致动器(444)，其中
所述第一、第二和第三致动器中的每个配置成使得各自能够被控制成通过沿与所述第二平台的所述第一侧正交的第一轴移动、由此移动所述第一平台(410)，来移动所述收发器(205)，
所述第四致动器(441)附连到所述框架，并且可操作以使所述第二平台沿与所述第一轴正交的第二轴位移，以及
所述第五致动器(444)附连到所述框架，并且可操作以使所述第二平台沿与所述第一轴和所述第二轴正交的第三轴位移。
2. 如权利要求1所述的设备，还包括：
第六致动器(446)，其附连到与所述第二平台的所述第一侧(421)相对的所述第二平台(420)的第二侧(422)，其中所述第六致动器可操作以使所述第二平台(420)沿所述第一轴位移，并且其中所述第一、第二和第三致动器可操作以使所述第一平台(410)相对于所述第二平台倾斜；以及
第三平台(430)，其从所述第二平台偏移，其中所述第六致动器连接到所述第三平台。
3.如权利要求1或2所述的设备，其中，所述第一、第二和第三致动器位于等角多边形的顶点。
4.如权利要求1-3中的任一项所述的设备，其中，所述第一平台的所述第二侧是导电的，并且可操作以被置于偏置电压。
5.如权利要求1-4中的任一项所述的设备，其中所述框架具有内周长和外周长，并且其中所述框架在所述内周长是导电的，使得所述内周长能够被置于所述偏置电压。
6.一种用于相对于光收发器(205)来定位多层电路板(160)中的反射器(812，813)的设备(218)，所述电路板具有用于路由光信号的层(212)，所述设备(218)包括：
第一平台(810)，其具有反射性第一侧(813)；
致动器集合，包括第一致动器(842)、第二致动器(843)和第三致动器(845)，所述第一、第二和第三致动器中的每个连接到所述第一平台(810)的第二侧(814)，所述第二侧（814）与所述第一平台(810)的所述第一侧(813)相对；
第二平台(820)，其从所述第一平台偏移，所述第一、第二和第三致动器中的每个连接到所述第二平台的第一侧(821)，所述第二平台的所述第一侧(821)面向所述第一平台的所述第二侧(814)；
框架(850)，包围所述第二平台；
第四致动器(841)；以及
第五致动器(844)，其中
所述第一、第二和第三致动器中的每个配置成使得各自能够被控制成通过沿与所述第二平台的所述第一侧正交的第一轴移动，来移动所述第一平台(410)；
所述第四致动器(841)附连到所述框架(850)，并且可操作以使所述第二平台沿与所述第一轴正交的第二轴位移，以及
所述第五致动器(844)附连到所述框架(850)，并且可操作以使所述第二平台沿与所述第一轴和所述第二轴正交的第三轴位移。
7.如权利要求6所述的设备，其中，所述致动器集合还包括第六（847）致动器和第七致动器(848)，其各自连接到所述第一平台的所述第二侧(814)和所述第二平台的所述第一侧。
8.如权利要求6或7所述的设备，其中所述致动器集合中的一个制动器(843)位于所述第一平台的第二表面的中心。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述致动器集合中的其余致动器位于等角多边形的顶点。
10. 如权利要求9所述的设备，还包括：
第八致动器(849)，其附连到与所述第二平台的所述第一表面相对的所述第二平台的第二表面，其中所述第八致动器可操作以使所述第二平台沿所述第一轴位移，并且其中所述致动器集合可操作以使所述第一平台倾斜，并且可操作以弯曲所述第一平台；以及
第三平台，其从所述第二平台偏移，其中所述第八致动器附连到所述第三平台。
11.如权利要求6-10中的任一项所述的设备，其中所述第一平台的所述第二侧是导电的，并且可操作以被置于偏置电压。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述框架具有内周长和外周长，并且其中所述框架在所述内周长是导电的，使得所述内周长能够被置于所述偏置电压。
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