CN108717216A - 平行耦合的光电集成线路板连接结构 - Google Patents

平行耦合的光电集成线路板连接结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种平行耦合的光电集成线路板连接结构，包括波导基板、波导上盖板、光纤阵列基板、光纤带、光纤盖板、阵列上盖板、导针。本发明的平行耦合的光电集成线路板连接结构，有效的实现了光纤阵列与光电集成线路板的快速定位与组装，以及能够与外部的其它器件，包括光电集成线路板之间能够快速的定位与组装，结构简单，使用方便。

Description

平行耦合的光电集成线路板连接结构
技术领域
本发明涉及光电集成线路板等领域，具体为一种平行耦合的光电集成线路板连接结构。
背景技术
21世纪的科学技术是日新月异的，电子行业作为高新技术行业，技术发展更是一日千里。当前，随着多媒体业务，包括电话，有线电视(CATV)，数字电视和Internet的快速和全面发展，对电路带宽和容量的要求急剧增加。在传统的电学领域，信号的传输和开关的速度已经受到限制。目前，电信干线上传输码流的速度已经达到几十甚至上千Gb/S。而与之相对照的是，计算机的总线传输依然停留在Gb/S量级。显然，计算机内部总线连接和计算机互连的速率已经成为整个计算机环境的瓶颈。从原理上讲，用导线连接的传输速率受到其寄生参量(寄生电阻、电感和旁生电容)的影响和限制，无法以高的速率传输较长距离，目前最高数据传输速率短距离不过10Gb/S，且只能在短距离实现。而VCSEL(垂直腔表面发射激光器)在光波导和光纤线路传输速率目前即可以达到40Gb/S无码率，且可以保持在几公里长度，光通信具有较大的带宽和较低的传输损耗，免于串扰和电磁干扰，功耗较低，且在同一个光学媒介中传输多个波长时，不同的波长可以平行通过。所以，光通信在更高传输速率的服务器和数据中心内部通信上更具有优势。
在这样的背景下，光电集成线路板的概念就被提出来了。简单的说，光电集成线路板就是将光与电整合，以光做信号传输，以电子进行运算的新一代高运算所需的封装基板，将目前发展得非常成熟的传统印制电路板加上一层导光层。因此使得电路板的使用由现在的电连接技术发展到光传输领域。
目前的光电集成线路板连接方式方式是通过预安装的结构，一种是通过光纤三维调整架将光纤阵列与光电集成线路板光路全部对准，并调节到插入损耗最小，然后通过在光纤阵列与光电集成线路板结合面缝隙间注入粘结剂并固化，以实现粘结和光路的固定。这种结构难以适应当前多种类快速的光电集成线路板的连接需求。因此需要研发一种光电集成线路板连接结构，能够实现光纤阵列与光电集成线路板的快速定位与组装，以及能够与外部的结构器件，包括光电集成线路板之间能够快速的定位与组装，结构简单，使用方便。
发明内容
本发明的目的是：提供一种平行耦合的光电集成线路板连接结构，以解决现有技术中至少一种技术问题。
实现上述目的的技术方案是：一种平行耦合的光电集成线路板连接结构，包括波导基板，其上表面设有多个波导，多根波导基板的边沿汇集成波导阵列，所述波导基板的上表面靠近波导阵列的两侧各设有一个波导第一凹槽；波导上盖板，其下表面设有与波导第一凹槽位置相对应的波导第二凹槽，所述；所述波导上盖板盖接于所述波导基板的上表面，且波导第一凹槽与波导第二凹槽成第一导针安装孔；导针，插接于第一导针安装孔中。
进一步的，所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，还包括光纤阵列基板，其上表面的中部设有多个用于支撑光纤的光纤槽，所述光纤阵列基板的上表面靠近光纤槽的两侧各设有一个阵列第一凹槽；光纤带，设有多根光纤，每一光纤对应穿过光纤槽；光纤盖板，压接于穿过光纤槽的多根光纤上，所述光纤盖板的下表面与光纤外表面相切；阵列上盖板，其下表面两侧各设有一个与阵列第一凹槽对应的阵列第二凹槽；所述述阵列第一凹槽和阵列第二凹槽形成第二导针安装孔，所述第一导针安装孔和第二导针安装孔一一对应。
进一步的，所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽采用玻璃或硅片通过刻蚀法加工而成。
进一步的，支撑同一导针的所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽采用相同材料加工，并放置与同一刻蚀液中刻蚀，其加工条件，刻蚀时间、温度、刻蚀液浓度完全相同，以使所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽的深度和宽度尺寸相同。
进一步的，所述光纤槽之间相互平行且等距设置。
进一步的，所述光纤槽、波导第一凹槽、阵列第一凹槽为“U”型、“∧”形、或半圆型。
本发明的优点是：本发明的平行耦合的光电集成线路板连接结构，有效的实现了光纤阵列与光电集成线路板的快速定位与组装，以及能够与外部的其它器件，包括光电集成线路板之间能够快速的定位与组装，结构简单，使用方便。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。
图1是本发明实施例1的光电转换模块与波导结构层部分结构示意图。
图2是本发明实施例1的光电转换模块与波导结构层部分结构示意图。
图3是本发明实施例1的光电转换模块与波导结构层部分结构示意图。
图4是本发明实施例1的光电集成线路板中波导结构和连接结构的结构示意图。
图5是本发明实施例的光电集成线路板连接结构的结构示意图。
图6是本发明实施例1的光纤阵列的结构示意图。
图7是本发明实施例1的阵列上盖板的结构示意图。
图8是本发明实施例1的光纤阵列基板的结构示意图。
图9为本发明实施例1的波导基板与波导上盖板的结构示意图。
其中，
1 波导基板； 2 光纤阵列；
11 波导第一凹槽； 12 波导；
13 波导上盖板； 14 波导第二凹槽；
21 光纤阵列基板； 22 阵列第一凹槽；
23 光纤盖板； 24 阵列上盖板；
25 阵列第二凹槽； 26 光纤槽
3 导针； 4 光纤带；
41 光纤； 5 光电转换模块；
51 激光器； 52 反光镜；
53 光电探测器； 6 波导结构层；
61 内部连接波导； 62 接入波导；
63 直通波导； 7 PCB基板；
8 高膨胀系数材料段；
具体实施方式
以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
实施实例：如图5所示，一种光电集成线路板连接结构，设有波导基板1、波导上盖板13、光纤阵列基板21、光纤带4、光纤盖板23、阵列上盖板24。
如图9所示，波导基板1的上表面设有多个波导12，在波导基板1的边沿汇集成波导阵列，波导基板1的上表面靠近波导阵列的两侧各设有一个波导第一凹槽11。
波导上盖板13的下表面设有与第一凹槽11位置相对应的波导第二凹槽14；波导上盖板13接于所述波导基板1的上表面，且波导第一凹槽11与波导第二凹槽14组成第一导针安装孔。
如图8所示，光纤阵列基板21的上表面的中部设有多个用于支撑光纤的光纤槽26，光纤阵列基板21的上表面靠近光纤槽26的两侧各设有一个阵列第一凹槽22；光纤带4设有多根光纤，每一光纤对应穿过光纤槽26。
如图6所示，光纤盖板23压接于穿过光纤槽26的多根光纤上，光纤盖板23的下表面与光纤外表面相切，光纤盖板23的下表面的其余部分压接于光纤阵列基板21上表面。
阵列上盖板24的下表面两侧各设有一个与阵列第一凹槽22对应的阵列第二凹槽25；阵列第一凹槽22和阵列第二凹槽25形成另一个导针安装孔，即第二导针安装孔。第一导针安装孔和第二导针安装孔一一对应。
导针3穿过第一导针安装孔插接于第二导针安装孔，如果导针3其中一端固定在一个导针安装孔中，则另一端为不固定。
支撑同一导针的的波导第一凹槽11和阵列第一凹槽22采用相同材料加工，并放置与同一刻蚀液中刻蚀，其加工条件，刻蚀时间、温度、刻蚀液浓度完全相同，刻蚀时间、温度、刻蚀液浓度均为现有技术，对此不再赘述，这样设计保证了导针安装在导针孔中后，这一对支撑同一导针的的凹槽深度和宽度尺寸相同，同时也保证了波导基板1和光纤阵列基板21的上表面在同一平面内。以所述波导基板1和光纤阵列基板21的上表面为基准，波导12和光纤41的上表面与这一平面相切，以保证多根波导12和多根光纤41可以保证在同一平面内。更进一步由于波导阵列中的波导数量与光纤阵列中的光纤数量相同，且间距相同，从而保证了波导阵列与光纤阵列的一一对准。
本实施例还公开了一种平线耦合的光电集成线路板，设有光电转换模块5、波导结构层6；光电集成线路板还包括PCB基板7；光电转换模块5包括激光器51、反光镜52和光电探测器53，激光器51设于上层的所述PCB基板7上；反光镜52设于且与所述波导结构层6中，所述激光器51通过某一所述反光镜52与所述波导结构层6中的某一波导垂直耦合。光电探测器53设于上层的所述PCB基板7上，通过某一所述反光镜52与所述波导结构层6中的某一波导垂直耦合。
如图4所示，所述波导结构层6包括内部连接波导61、接入波导62、直通波导63。波导结构层6设于两块所述PCB基板7之间。
内部连接波导61连接于两个所述光电转换模块5之间。
接入波导62的一端连接至外部的光纤阵列，另一端连接至光电转换模块5。
直通波导63的两端连接光纤阵列。
光电集成线路板还设有高膨胀系数材料段8，设于所述直通波导63的波导段的四周。高膨胀系数材料段8中的材料为改性环氧树脂；当温度发生变化时由于局部热膨胀使得波导发生变形，引起波导光路插入损耗变化。从而起到监控光电线路板温度的作用。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，包括
波导基板，其上表面设有多个波导，多根波导基板的边沿汇集成波导阵列，所述波导基板的上表面靠近波导阵列的两侧各设有一个波导第一凹槽；
波导上盖板，其下表面设有与波导第一凹槽位置相对应的波导第二凹槽，所述；所述波导上盖板盖接于所述波导基板的上表面，且波导第一凹槽与波导第二凹槽成第一导针安装孔；
导针，插接于第一导针安装孔中。
2.根据权利要求1所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，还包括
光纤阵列基板，其上表面的中部设有多个用于支撑光纤的光纤槽，所述光纤阵列基板的上表面靠近光纤槽的两侧各设有一个阵列第一凹槽；
光纤带，设有多根光纤，每一光纤对应穿过光纤槽；
光纤盖板，压接于穿过光纤槽的多根光纤上，所述光纤盖板的下表面与光纤外表面相切；
阵列上盖板，其下表面两侧各设有一个与阵列第一凹槽对应的阵列第二凹槽；所述述阵列第一凹槽和阵列第二凹槽形成第二导针安装孔，所述第一导针安装孔和第二导针安装孔一一对应。
3.根据权利要求2所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽采用玻璃或硅片通过刻蚀法加工而成。
4.根据权利要求3所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，支撑同一导针的所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽采用相同材料加工，并放置与同一刻蚀液中刻蚀，其加工条件，刻蚀时间、温度、刻蚀液浓度完全相同，以使所述波导第一凹槽和阵列第一凹槽的深度和宽度尺寸相同。
5.根据权利要求2所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，所述光纤槽之间相互平行且等距设置。
6.根据权利要求2所述的平行耦合的光电集成线路板连接结构，其特征在于，所述光纤槽、波导第一凹槽、阵列第一凹槽为“U”型、“∧”形、或半圆型。
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