CN109725389A - 光耦合器以及光纤无源对准 - Google Patents
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Abstract
本发明描述了一种用于将光纤无源耦合到光电芯片的方法，该方法可包括：将光纤连接到光耦合器的第一部分的光缆接口；其中，光耦合器进一步包括第二部分；其中，第一部分包括第一光学器件，第一光学器件包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；且其中，第二部分包括第二光学器件，第二光学器件包括第二透镜阵列和三个细长凹槽；将光耦合器连接到支撑光电芯片的衬底；以及通过使第一部分的三个接触元件与第二部分的三个细长凹槽对准，进而与第一部分的第一透镜阵列相关的光轴穿过三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点并且与第二透镜阵列相关的光轴穿过交叉点，来将第一部分机械地耦合到第二部分。
Description
技术领域
本发明涉及电光组件的封装，更具体地，本发明涉及将光纤无源对准至电光组件以及从电光组件无源对准光纤。
背景技术
利用光电芯片的光学装置(例如，激光器和光电检测器(PD))需要将光耦合到光纤和从光纤耦合。此类装置可以在例如电信或数据通信应用、光纤传感器和各种医疗诊断应用中发现。光纤耦合的复杂性会随着光纤芯直径的减小而显著增加，这是因为光电芯片的光斑尺寸需要与光纤的光斑尺寸相似。另外，两侧的数值孔径(NA)应匹配，以允许在光纤角接收锥内进行有效耦合。在光学通信应用中使用的光纤是芯直径分别为50微米和9微米的多模或单模光纤。
较小的芯直径会严重限制耦合效率，这会直接影响装置的总成本。原则上，来自激光源的光经由透镜被路由到光纤输入面。在光学链路的相对侧，来自光纤的光被透镜聚焦，使得所有光入射在PD孔径上。随着电信和数据通信数据速率增加到超过25Gb/s至50Gb/s以及更高，激光器和PD的孔径减小，使得光纤耦合更加复杂，这是因为光斑尺寸和角分布更加难以控制。
如果使用有源对准方案，那么可以实现高效率光纤耦合。此方案涉及对装置上的所有电芯片和光电芯片加电，并且在监视耦合到光纤中的激光光学功率的同时，或者通过监视由于将光从光纤耦合到PD而产生的光电流来执行对准。可以理解，有源光纤对准是代价高和劳动密集的过程，不适合光学模块的批量生产。
发明内容
可以提供一种光耦合器，该光学耦合器可以包括第一部分和第二部分；其中，第一部分可以包括第一光学器件，第一光学器件可以包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；且其中，第二部分可以包括第二光学器件，第二光学器件可以包括第二透镜阵列和三个细长凹槽；其中，当第一部分和第二部分可以彼此机械耦合时，三个细长凹槽可以与三个接触元件对准，与第一透镜阵列相关的光轴穿过三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，与第二透镜阵列相关的光轴穿过该交叉点。
第一透镜阵列可以包括准直透镜，并且第二光学器件可以包括折叠光学元件。
光缆接口可以包括用于接收多根缆线的多个凹部，其中，接口面向折叠光学元件。
三个细长凹槽可以相隔20度。
三个细长凹槽中的第一细长凹槽的纵轴可以平行于由光缆接口界定的光轴。
三个细长凹槽中的第二细长凹槽和第三细长凹槽可以相对于三个细长凹槽中的第一细长凹槽的纵轴以对称的方式布置。
光耦合器进一步可以包括用于机械地耦合第一部分和第二部分的固持器。
第二部分可以包括用于将第二部分定位在电光元件上方的间隔物。
第一透镜阵列的至少一个第一透镜可以配置成接收可不小于三十度的角范围内的输入光束。
第一透镜阵列的第一透镜可以配置成使激光器产生的光束准直，且其中，第一透镜阵列的第二透镜可以配置成将从光纤接收并且穿过第二透镜阵列的对应透镜的光束聚焦。
第一部分和第二部分可以包括粗对准元件。
第一部分可以包括第一板，其中，第一透镜阵列的下部部分在第一板的下表面下方延伸，其中，光缆接口可以形成于第一板的上表面处；其中，折叠光学元件在第一表面上方延伸；且其中，三个接触元件在第一表面下方延伸。
第二部分可以包括第二板，其中，第二透镜阵列的下部部分在所述第二板的下表面下方延伸，其中，三个细长凹槽可以形成于第二板的上表面中。
第一透镜阵列可以包括冗余透镜。
可以提供一种光耦合器，该光耦合器可以包括第一部分和第二部分；其中，第一部分可以包括第一光学器件，第一光学器件可以包括第一透镜阵列、光缆接口和三个细长凹槽；且其中，第二部分可以包括第二光学器件，第二光学器件可以包括第二透镜阵列和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；其中，当第一部分和第二部分可以彼此机械耦合时，三个细长凹槽可以与三个接触元件对准，与第一透镜阵列相关的光轴穿过三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，并且与第二透镜阵列相关的光轴穿过该交叉点。
可以提供一种光耦合器，光耦合器可以包括第一部分和第二部分；其中，第一部分可以包括第一光学器件，第一光学器件可以包括第一透镜阵列、三个第一互连元件和光缆接口；其中，第二部分可以包括第二光学器件，第二光学器件可以包括第二透镜阵列和三个第二互连元件；其中，当第一部分和第二部分可以彼此机械耦合时，三个第一互连元件和三个第二互连元件形成运动学支座；且其中，当第一部分和第二部分可以彼此机械耦合时，由运动学支座界定的稳定中心实际上横跨第一透镜阵列和第二透镜阵列。
稳定中心可以位于由运动学支座界定的内心处。
可以提供一种用于将光纤无源耦合到光电芯片的方法，该方法可以包括：将光纤连接到光耦合器的第一部分的光缆接口；其中，光耦合器进一步可以包括第二部分；其中，第一部分可以包括第一光学器件，第一光学器件可以包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；且其中，第二部分可以包括第二光学器件，第二光学器件可以包括第二透镜阵列和三个细长凹槽；将光耦合器连接到支撑光电芯片的衬底；以及通过使第一部分的三个接触元件与第二部分的三个细长凹槽对准，进而与第一部分的第一透镜阵列相关的光轴穿过三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点并且与第二透镜阵列相关的光轴穿过该交叉点，来将第一部分机械地耦合到第二部分。
附图说明
在说明书的结论部分特别清晰地指出了所要求保护的主题内容。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可以最好地理解本发明的组织和操作方法及其目的、特征和优点，附图中：
图1图示了系统的实例；
图2图示了从传输光电芯片到光纤的传输光学路径；
图3图示了从光纤到接收光电芯片的接收光学路径；
图4A至图4B是电耦合器的光学支座的俯视图和仰视图的实例；
图5A至图5B是光纤套圈的光学支座的俯视图和仰视图的实例；
图6A图示了夹具的实例；
图6B是保持光学支座和光纤套圈的夹具的实例；
图7是方法的实例；
图8图示了光耦合器；以及
图9图示了光耦合器。
具体实施方式
在以下详细描述中，阐述了众多具体细节以提供对本发明的透彻理解。然而，本领域技术人员将理解，可以在没有这些特定细节的情况下实践本发明。在其它情况下，尚未详细描述众所周知的方法、程序和组件，以便不使本发明模糊不清。
在说明书的结论部分特别清晰地指出了所要求保护的主题内容。然而，当结合附图阅读时，通过参考以下详细描述，可以最好地理解本发明的组织和操作方法及其目的、特征和优点。
应理解，为了说明简明和清楚起见，在图中示出的元件不一定按比例绘制。举例来说，为了清楚起见，可能相对于其它元件放大了一些元件的尺寸。此外，在认为适当时，可以在图中重复附图标记以指示对应或相似元件。
由于本发明的所提供的实施方案绝大部分可以使用本领域技术人员已知的电子组件和电路来实施，因此除了作必要的解释以便例如理解并认识本发明的基本概念之外，不再作更多的解释，以免混淆或分散对本发明教导的注意力。
无源光纤对准更加适合光学装置的批量生产，因为可以使用全自动拾放机来执行该过程，该全自动拾放机会使用预先界定的对准标记来定位耦合元件。无源对准的准确性取决于组装机器的准确性和可重复性以及对准标记的准确性。由于较低的操作成本、较高的机器处理量以及由于基于机器的无源对准的良率往往较高，因此无源对准可以使装置封装成本显著降低。
多模光学链路采用垂直发射的光电芯片，即，垂直腔面发射激光器(VCSEL)和垂直照射p-i-n PD。因为需要将透镜安装在这些装置上方，并且需要光纤直角转弯以将耦合光学器件装配在收发器壳体内，所以这些装置难以对准。如果在给定6个自由度的情况下所有光学元件共同位于一个轴上，那么有效的光纤耦合是可能的。在有源对准的情况下，这可以通过以下方式直接实现：沿着XYZ轴横向地并且按角度移动光纤和/或透镜，直到实现良好的耦合为止。在无源对准的情况下，情形会更复杂，因为安装透镜和光纤不会有反馈，并且必须设计一种方法来避免倾斜和旋转。
实施方案的以下描述是基于用于光学通信的光学收发器。然而，本发明对于使用表面发射激光器和表面照射PD的其它应用也有效。
参见图1，光学收发器100具有衬底110、VCSEL 120和PD 130。
VCSEL经由引线键合112连接到激光驱动器芯片122，并且PD连接到跨阻抗放大器(TIA)132。将第一透镜141安装在VCSEL 120上方和PD 130上方。透镜141可以是任何形状，例如双凸、平凸或凹形。将第二透镜161安装在透镜141上方，其中，利用一个弯曲表面和直角棱镜163使光折叠90°，使得光轴与光纤200共线。
VCSEL 120和PD 130可以是单个元件或者呈阵列格式，通常在通信装置中使用四个元件，但也可以使用在业界常见的任何其它数目。透镜141可以是具有相同数目或更多光学孔径的阵列的一部分。衬底110可以是印刷电路板(PCB)或任何其它合适的电子衬底。使用热环氧树脂胶将VCSEL驱动器芯片122、TIA 132、VCSEL 120和PD 130粘到衬底110上。驱动器芯片与光学芯片之间的距离非常短，以实现短长度的引线键合112。引线长度短对于获得激光器和光电二极管的高频操作来说较为关键。
在本发明的一个实施方案中，将透镜阵列制造成使得其具有与VCSEL 120和PD130相似的尺寸。将两个此类透镜进行组装，一个透镜在VCSEL上方而另一透镜在PD上方。使用单独的透镜具有以下优势：VCSEL 120和PD 130的相对定向不相关。针对每一个独立地执行光纤对准。使用标准拾放机在激光器和光电二极管阵列上方对准透镜阵列。透镜和激光器或PD上的对准特征用于促进透镜阵列的准确定位。将第二透镜142定位在第一透镜141上方以辅助光耦合至光纤200或从光纤200耦合。
图2和图3图示了用于无源组件的光学系统140。该光学系统由充当一个光学系统的两个透镜141和161构造而成。透镜140用于VCSEL到光纤以及光纤到PD的耦合任务。即使在两种情况下光学路径不同，透镜140的设计也能够支持以上两种耦合任务。
图2示出了从VCSEL 120到光纤200的光学路径；光学表面142收集从VCSEL 120发射的光。表面142设计成使用非球面轮廓和覆盖激光器的整个角分布的NA来收集所有发射光。通过将光学系统设计成多透镜中继器来使对对准误差的敏感度最小化，该多透镜中继器允许光束以由于组装误差而引起的最小失真到达光纤200。此任务通过以下方式来实现：将光束展宽至约200μm并且使使用表面142和表面143收集的光准直。经过展宽的光束内的同质能量分布对未对准表现出最小的敏感度，并且允许补偿组件所固有的倾斜和横向移位。
空气间隙145位于透镜141与透镜163之间；其厚度由用于对准和联接两个透镜的机械系统的尺寸决定。由于光束在该空气空间中也是准直的，因此其对两个元件之间的角度和横向未对准显示出最小的敏感度。
光学表面162收集光并且将光引导到直角棱镜163的斜边。表面162、163和光学平板164的组合作用是将光紧密聚焦在光纤200的入口孔径上。需要未满注入(underfilllaunch)条件以使由光纤孔径的中心处的紧密聚焦光斑实现的模式激发最小化。表面163可以是平面或抛物面或光学性能所需的任何自由多项式表面。
图3图示了从光纤200到PD 130的光学路径。使用多模光纤典型的NA来发射来自光纤200的光。光学表面162、163和平板164收集光并使其成形，使得空气空间145中的光束完全准直。透镜141使用光学表面142将光束聚焦到PD孔径上。在50Gb/s的调制频率下通过使用4级或8级的脉冲振幅调制，必须将PD孔径最小化至小于30μm的直径以使电容足够低。将光从50μm光纤芯耦合到PD所需的负放大率是本发明的最关键的方面，并且使用光束形状与表面142的非球面轮廓的组合效应来获得。
可以通过玻璃塑料或在850nm的VCSEL波长下具有高透明度的任何合适的材料来制造透镜系统140。如果材料是塑料，那么可以使用注射模制来进一步降低装置成本。将光学元件141和161嵌入机械结构内，该机械结构设计成使透镜与光电芯片或光纤无源对准。
图4A和图4B图示了光学支座300，其中，将透镜141封闭为透镜阵列340的一部分。
在图4A中示出八元件透镜阵列340的底侧，其中，每个光学元件对应于在图2和图3中示出的光学透镜141。在用于光学通信的装置中使用的典型阵列中每个阵列具有四个元件。在本发明中，将光学透镜141的数目增加至八便允许自由地使用来自不同供应商的驱动器芯片，其中，引线键合112焊盘的位置在芯片间可以变化。在较大的透镜阵列340的情况下，可以实现VCSEL 120与驱动器芯片122(或者PD 130与TIA芯片132)的任何组合，即使这暗示着VCSEL(PD)阵列的位置在每个芯片组合的情况下会横向移位也如此。
使用三个支脚310将光学支座300组装在衬底110上，三个支脚定位成使得可以在于衬底110与光学支座300之间产生的空间中容纳驱动器芯片122(132)和光电芯片120(130)。使用在表面312上分配的热固化环氧树脂粘合剂来实现对衬底的附接。支脚310与表面312之间的高度差决定了所使用的胶水的量。通过对表面进行特定处理来增强环氧树脂对表面312的粘附。使用拾放机来实现透镜阵列340相对于VCSEL阵列120或PD阵列130的准确对准，拾放机使用对准标记350，该对准标记相对于光学透镜阵列340的位置是已知的。
图4B示出了光学支座300的顶侧。
光学透镜阵列340处于具有光学表面143的凹部342中。凹部的深度是由透镜141的所需的厚度决定。使用导引销352完成光学支座300与光纤套圈400的粗对准。三个V形槽351是在下文描述的用于将光纤套圈400组装在支座300上的准确对准机构的一部分。槽351相对于彼此以120°定向，从而界定了几何中心。
关于图5A，孔452允许导引销352执行光学支座300与套圈400的粗略配合。光学透镜阵列410还具有八个元件，每个元件具有透镜162。使用自对准到位于支座上的槽351上的三个球451来实现光纤套圈400在光学支座300上的准确对准。此设计使得透镜阵列410的光轴和透镜阵列340的光轴与三个V形槽351的几何中心重叠。几何中心位置被完全界定，因此即使在热膨胀或机械应力的情况下其位置也是固定的。使用V形槽允许限制自由度。每个槽限制两个自由度(每个壁限制一个自由度)，总共锁定六个自由度。球-槽系统允许以亚微米的准确度使套圈400在支座300上对准。
当三个球451a、451b和451c与三个凹槽351a、352b和352c对准时，于是第一和第二透镜阵列彼此对准。此外，第一透镜阵列和第二透镜阵列位于稳定中心内，该稳定中心甚至在光学耦合装置经历热变化时也是稳定的(或者至少基本上稳定)。第一透镜阵列和第二透镜阵列是相对稳定的，并且因此不会在热和/或机械应力下对偏，这是因为三个凹槽的假想纵轴的交叉点(和三个球的交叉点)分别落在第一透镜阵列和第二光学透镜阵列的光轴上。
在图5B中，套圈400的顶侧示出为具有V形凹槽阵列430，V形凹槽阵列允许光纤带相对于光轴准确定位。光纤带或单独的光纤置于V形凹槽上。光纤端接在罩壳420内的光学表面165上，该罩壳包含直角棱镜163和透镜162。使用一滴光学级粘合剂将光纤固定在适当位置。
使用图6A示出的夹具500将套圈400附接在支座300上。夹具可以由金属或其它合适的材料构造。该夹具设计成耦合两个光学元件而不引起应变。使用夹到平板506上的柔性凸缘505来完成夹具500的初始附接。设置此准备步骤是为了使操作者易于组装。支座300因此被设计成具有窄腰部520，该窄腰部允许将凸缘505夹在平板506上。使用位于支座300上的平板510和512来实现夹具的无应力最终附接。位于夹具500上的柔性凸缘513和511附接在三个平板上，从而在需要时提供完全附接。为了分布由夹具500引起的应力，使用了位于套圈400的顶表面上的三个双头螺栓515。
图6B示出了组装好的装置。由于其简单性，使用手动或自动布置来咬合夹具。
图7图示了方法700的实例。
方法700可以包括以下步骤：
a.将光纤连接到光耦合器的第一部分的光缆接口。光耦合器还包括第二部分。第一部分可以包括第一光学器件，第一光学器件可以包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面。第二部分可以包括第二光学器件，第二光学器件可以包括第二透镜阵列和三个细长凹槽。710。第一部分可以是光纤套圈400。第二部分可以是光学支座300。
b.将光耦合器的第一部分连接到支撑光电芯片的衬底。720。
c.通过以下方式将第一部分机械地耦合到第二部分：使第一部分的三个接触元件与第二部分的三个细长凹槽对准，进而与第一部分的第一透镜阵列相关的光轴穿过三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，并且与第二透镜阵列相关的光轴穿过交叉点。730。
当遵循步骤710、720和730时可以实现成功对准，并且不需要通过激活电光电路和任何其它电路来监视对准过程，从该意义上讲，方法700是无源方法。应注意，方法700可以包括有源地监视对准，但不一定如此。
光学路径的数目可以等于光耦合器的数目或者可以不同于光耦合器的数目。光学路径与单根光纤和/或单个激光器相关联。可以将单个光耦合器置于光电二极管阵列上。可以将单个光耦合器置于激光器阵列上。可以将单个光耦合器置于以下各项的组合上：(i)一个或多个光电二极管和(ii)一个或多个激光器。
同一光耦合器可以用于接收路径和传输路径。
单个光耦合器可以定位在(a)一个或多个传输光学路径和(b)一个或多个接收光学路径中。替代地，单独的光耦合器可以定位在一个或多个传输光学路径中，并且单独的光耦合器可以定位在一个或多个接收光学路径中。
图8图示了定位在多个光电芯片120的传输路径处的光学支座300。光电芯片120由衬底110支撑。光学支座300示出为包括三个支脚310、导引销352和凹部342。
图9图示了定位在光电芯片121的传输路径处和PD 131的接收路径处的光学支座300。光电芯片121和PD 131由衬底110支撑。光学支座300示出为包括三个支脚310、导引销352和凹部342。
以可互换的方式使用术语“包括(including)”、“包括(comprising)”、“具有(having)”、“由……组成(consisting)”和“实质上由……组成(consisting essentiallyof)”。举例来说，任何模块或芯片可以至少包括在图中和/或说明书中包括的组件、仅包括在图中和/或说明书中包括的组件。
对措词“可以”或“可能”的任何提及应适用于措词“可以不”或“可能不”。
措词“和/或”意味着另外或替代地。
在前述说明书中，已经参考本发明的实施方案的特定实例描述了本发明。然而，应明白，在不脱离在所附权利要求书中陈述的本发明的更广的精神和范围的情况下可以在其中做出各种修改和改变。
另外，在说明书和权利要求书中的术语“前面”、“背面”、“顶部”、“底部”、“上方”、“下方”等(如果有)用于描述性目的，而不一定用于描述永久相对的位置。应理解，如此使用的术语在适当的情形下是可以互换的，使得本文描述的本发明的实施方案(例如)能够在与本文示出或以其它方式描述的定向不同的其它定向上操作。
本领域技术人员将认识到，块之间的边界仅仅是说明性的，并且替代实施方案可以合并块或电路元件，或者将功能的替代性分解强加于各种逻辑块或电路元件。因此，应理解，本文描绘的架构仅仅是示例性的，并且实际上可以实施实现功能相同的许多其它架构。
用于实现相同功能的组件的任何布置被有效地“关联”，以便实现所需的功能。因此，本文进行了组合以实现特定功能的任何两个组件可以被视为彼此相关联，从而实现所要的功能，而不管架构或中间组件如何。同样地，如此关联的任何两个组件还可以被视为彼此“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需要的功能。
此外，本领域技术人员将认识到，上述操作之间的边界仅仅是说明性的。可以将多个操作组合为单个操作，可以将单个操作分布在附加操作中，并且可以在至少部分重叠的时间执行多个操作。另外，替代实施方案可以包括特定操作的多个例子，并且可以在各种其它实施方案中更改操作次序。
然而，其它修改、变化和替代方案也是可能的。因此，应将说明书和附图看作是说明性的而非限制性的。
在权利要求书中，不应将置于圆括号之间的任何附图标记理解为限制权利要求。‘包括’一词不排除除了权利要求中列举的元件或步骤之外的其它元件或步骤的存在。此外，将本文所使用的术语“一”界定为一个或一个以上。然而，在权利要求书中使用例如“至少一个”和“一个或多个”等引入性措词不应被解释为暗示通过不定冠词“一”引入另一权利要求要素会将含有此类所引入的权利要求要素的任何特定权利要求限制为含有仅一个此类要素的发明，甚至在同一权利要求包括引入性措词“一个或多个”或“至少一个”以及例如“一”等不定冠词时也是如此。对于定冠词的使用也是如此。除非另有规定，否则使用例如“第一”和“第二”等术语来任意区分此类术语描述的元件。因此，这些术语不一定意在指示此类元件的时间或其它优先次序。在相互不同的权利要求中叙述某些量度并不指示不可以利用这些量度的组合。
虽然已经在本文展示和描述了本发明的某些特征，但本领域技术人员现在将想到许多修改、替代、改变和等效物。因此，应理解，所附权利要求书意在涵盖落在本发明的真实精神内的所有此类修改和改变。
Claims (18)
1.一种光耦合器，该光耦合器包括第一部分和第二部分；
其中，所述第一部分包括第一光学器件，该第一光学器件包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；以及
其中，所述第二部分包括第二光学器件，该第二光学器件包括第二透镜阵列和三个细长凹槽；
其中，当所述第一部分和第二部分彼此机械耦合时，所述三个细长凹槽与所述三个接触元件对准，与所述第一透镜阵列相关的光轴穿过所述三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，并且与所述第二透镜阵列相关的光轴穿过所述交叉点。
2.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一透镜阵列包括准直透镜，而所述第二光学器件包括折叠光学元件。
3.根据权利要求2所述的光耦合器，其中，所述光缆接口包括用于接收多根缆线的多个凹部，其中，所述接口面向所述折叠光学元件。
4.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述三个细长凹槽相隔120度。
5.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述三个细长凹槽中的第一细长凹槽的纵轴平行于由所述光缆接口界定的光轴。
6.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述三个细长凹槽中的第二细长凹槽和第三细长凹槽相对于所述三个细长凹槽中的第一细长凹槽的纵轴以对称的方式布置。
7.根据权利要求1所述的光耦合器，进一步包括用于机械地耦合所述第一部分和第二部分的固持器。
8.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第二部分包括用于将所述第二部分定位在电光元件上方的间隔物。
9.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一透镜阵列的至少一个第一透镜配置成接收不小于三十度的角范围内的输入光束。
10.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一透镜阵列的第一透镜配置成使由激光器产生的光束准直，且其中，所述第一透镜阵列的第二透镜配置成将从光纤接收并且通过所述第二透镜阵列的对应透镜的光束聚焦。
11.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一部分和第二部分包括粗对准元件。
12.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一部分包括第一板，其中，所述第一透镜阵列的下部部分在所述第一板的下表面下方延伸，其中，所述光缆接口形成于所述第一板的上表面处；其中，折叠光学元件在所述第一表面上方延伸；且其中，所述三个接触元件在所述第一表面下方延伸。
13.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第二部分包括第二板，其中，所述第二透镜阵列的下部部分在所述第二板的下表面下方延伸，其中，所述三个细长凹槽形成于所述第二板的上表面中。
14.根据权利要求1所述的光耦合器，其中，所述第一透镜阵列包括冗余透镜。
15.一种光耦合器，所述光耦合器包括第一部分和第二部分；
其中，所述第一部分包括第一光学器件，该第一光学器件包括第一透镜阵列、光缆接口和三个细长凹槽；以及
其中，所述第二部分包括第二光学器件，该第二光学器件包括第二透镜阵列和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；
其中，当所述第一部分和第二部分彼此机械耦合时，所述三个细长凹槽与所述三个接触元件对准，与所述第一透镜阵列相关的光轴穿过所述三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，并且与所述第二透镜阵列相关的光轴穿过所述交叉点。
16.一种光耦合器，该光耦合器包括第一部分和第二部分；其中，所述第一部分包括第一光学器件，该第一光学器件包括第一透镜阵列、三个第一互连元件和光缆接口；其中，所述第二部分包括第二光学器件，该第二光学器件包括第二透镜阵列和三个第二互连元件；其中，当所述第一部分和所述第二部分彼此机械耦合时，所述三个第一互连元件和所述三个第二互连元件形成运动学支座；且其中，当所述第一部分和所述第二部分彼此机械耦合时，由所述运动学支座界定的稳定中心实际上横跨所述第一透镜阵列和所述第二透镜阵列。
17.根据权利要求16所述的光耦合器，其中，所述稳定中心位于由所述运动学支座界定的内心处。
18.一种用于将光纤无源耦合到光电芯片的方法，所述方法包括：
将所述光纤连接到光耦合器的第一部分的光缆接口；其中，所述光耦合器进一步包括第二部分；其中，所述第一部分包括：第一光学器件，该第一光学器件包括第一透镜阵列、光缆接口和三个接触元件，每个接触元件具有球形表面；且其中，所述第二部分包括第二光学器件，所述第二光学器件包括第二透镜阵列和三个细长凹槽；
将所述光耦合器连接到支撑所述光电芯片的衬底；以及
通过以下方式将所述第一部分机械地耦合到所述第二部分：使所述第一部分的所述三个接触元件与所述第二部分的所述三个细长凹槽对准，进而与所述第一部分的第一透镜阵列相关的光轴穿过所述三个细长凹槽的纵轴之间的交叉点，并且与所述第二透镜阵列相关的光轴穿过所述交叉点。
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