CN114303084A - 具有温度独立机械对准的光子集成电路连接器 - Google Patents

具有温度独立机械对准的光子集成电路连接器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光学组件，该光学组件包括：光学套管，该光学套管被构造成接收来自光波导的光，并且包括至少四个套管对准特征结构；以及托架，该托架将光学套管固定在其中，并且被构造成将光学套管对准到光学部件，该托架包括至少四个托架对准特征结构，该至少四个托架对准特征结构被构造成与至少四个套管对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触，使得随着托架和光学套管中的至少一者的温度充分改变，光学套管和托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使光学套管和托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，至少四个套管对准特征结构和至少四个托架对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。

Description

具有温度独立机械对准的光子集成电路连接器
发明内容
在本说明书的一些方面，提供了一种光学组件，该光学组件包括：光学套管，该光学套管被构造成接收来自光波导的光，并且包括至少四个套管对准特征结构；以及托架，该托架将光学套管固定在其中，并且被构造成将光学套管对准到光学部件，该托架包括至少四个托架对准特征结构，该至少四个托架对准特征结构被构造成与至少四个套管对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触，使得随着托架和光学套管中的至少一者的温度充分改变，光学套管和托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使光学套管和托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，至少四个套管对准特征结构和至少四个托架对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种组件，该组件包括：具有第一热膨胀系数C1的第一元件；以及具有第二热膨胀系数C2的第二元件，C2≤0.5C1，第一元件和第二元件在至少四个对应的接触区域中彼此形成至少四个接触或接近接触，该接触或接近接触保持第一元件在组件的至少预定操作温度范围内相对于第二元件基本上固定，使得随着第一元件和第二元件中的至少一者的温度充分改变，至少四个接触区域移动以限定至少四个对应的横穿区域，使得当延伸时，横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种光学套管，该光学套管被构造成沿第一方向从结合到该光学套管的光纤接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向为重定向的中心光线，该光学套管被构造成通过与托架形成多个表面接触或接近接触而基本上固定在托架内，使得当延伸时，多个表面接触或接近接触和重定向的中心光线在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种光学套管，该光学套管被构造成沿第一方向从结合到该光学套管的光纤接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向为重定向的中心光线，该光学套管被构造成通过与托架形成多个线接触或接近接触而基本上固定在托架内，使得随着光学套管的温度充分改变，线接触移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，横穿区域和重定向的中心光线在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种光学组件，该光学组件包括：光学套管，该光学套管被构造成接收来自光波导的光，并且包括至少四个套管对准特征结构；以及托架，该托架将光学套管固定在其中，并且被构造成将光学套管对准到光学部件，该托架包括至少四个托架对准特征结构，该至少四个托架对准特征结构被构造成与至少四个套管对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系接触或接近接触，使得当托架和光学套管中的至少一者的大小充分改变时，光学套管和托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使光学套管和托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，至少四个套管对准特征结构和至少四个托架对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种光学套管，该光学套管被构造成通过与托架形成至少四个表面接触或接近接触而基本上固定在托架内，其中至少四个表面接触或接近接触中的至少四个不是共面的，使得当延伸时，至少四个表面接触或接近接触在相同第一点的20微米内穿过。
在本说明书的一些方面，提供了一种光学组件，该光学组件包括：光学套管，该光学套管被构造成接收来自光波导的光，并且包括至少四个非共面套管对准表面，该至少四个非共面套管对准表面在延伸时在第一点的10微米内穿过；以及托架，该托架将光学套管固定在其中，并且被构造成将光学套管对准到光学部件，该托架包括至少四个非共面托架对准表面，该至少四个非共面托架对准表面在延伸时在第二点的10微米内穿过，使得在光学组件的预定操作温度范围内，第一点和第二点保持在彼此的20微米内。
在本发明的一些方面，提供了一种组件，该组件包括具有至少四个第一对准特征结构的第一元件和将第一元件固定在其中的第二元件，第二元件包括至少四个第二对准特征结构。四个第二对准特征结构可被构造成与至少四个第一对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触。当第一元件和第二元件中的至少一者的大小充分改变时，第一元件和第二元件的对应的对准特征结构可相对于彼此滑动，从而致使第一元件和第二元件的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，至少四个第一对准特征结构和至少四个第二对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
附图说明
图1A是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的分解透视图；
图1B是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的组装透视图；
图1C是根据本说明书的另选实施方案的光学组件的透视图；
图1D是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的剖切视图；
图2A至图2D示出根据本说明书的一个实施方案的光学套管的透视图；
图3A至图3C是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的托架的透视图；
图4是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的对准特征结构的特写剖切透视图；
图5是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的对准特征结构的特写透视图；
图6A至图6C示出了根据本说明书的一个实施方案的光学组件的对准特征结构的相互作用；
图7详述了根据本说明书的一个实施方案的光学套管的对准特征结构的放置；
图8详述了根据本说明书的一个实施方案的光学套管的对准特征结构的放置；
图9详述了根据本说明书的一个实施方案的光学组件的部件的对准特征结构的相互作用；
图10示出了根据本说明书的一个实施方案的光学组件的部件的对准特征结构的相对定位；
图11是根据本说明书的一个实施方案的光学组件的剖切视图；并且
图12A至图12C示出了根据本说明书的一个实施方案的光学组件的光学套管和托架的对准特征结构的相对定位。
具体实施方式
在以下说明中参考附图，该附图形成本发明的一部分，并且其中以举例说明的方式示出各种实施方案。附图未必按比例绘制。应当理解，在不脱离本说明书的范围或实质的情况下，可设想并进行其他实施方案。因此，以下具体实施方式不应被视为具有限制意义。
根据本说明书的一些方面，光学组件(例如，用于光学部件的连接器)包括光学套管和被构造成将光学套管对准到光学部件(例如，光子集成电路或PIC)的对应的托架。在一些实施方案中，光学套管可被构造成接收来自光波导(例如，光纤或光纤的缆线)的光，并且可包括至少三个套管对准特征结构(即，设计用于帮助将套管与托架和光学部件对准的特征结构)。在一些实施方案中，托架可包括至少三个托架对准特征结构，该至少三个托架对准特征结构被构造成与至少三个套管对准特征结构在至少三个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触。在一些实施方案中，至少三个套管对准特征结构可以是四个或更多个套管对准特征结构，并且至少三个托架对准特征结构可以是四个或更多个托架对准特征结构。在一些实施方案中，光学套管和托架的对准特征结构可被构造成使得随着托架和/或光学套管的温度充分改变，光学套管和托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使光学套管和托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域(即，由对准特征结构穿过空间的行进而限定的路径或平面)，使得当延伸时，至少三个套管对准特征结构和至少三个托架对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。在一些实施方案中，第一点可以是由光学套管和托架基本上共用的膨胀中心。在一些实施方案中，光学组件可具有预定操作温度范围，在该预定操作温度范围内，至少三个套管对准表面与至少三个托架对准表面之间的接触或接近接触将基本上防止光学套管与托架之间的相对横向移动(即，保持组件基本上对准)。
在一些实施方案中，至少三个套管对准特征结构中的每个套管对准特征结构是表面。在一些实施方案中，至少三个托架对准特征结构中的每个托架对准特征结构是表面。在一些实施方案中，至少三个套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构基本上是线。在一些实施方案中，至少三个托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构基本上是线。在一些实施方案中，至少三个套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构基本上是点。在一些实施方案中，至少三个托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构基本上是点。
出于本说明书的目的，光学套管是光学组件的接受光导(例如，光纤的剥离端)并将其与另一光学部件(例如，PIC)对准的部件。在一些实施方案中，光学套管可包括光重定向构件，该光重定向构件被构造成沿第一方向(即，基本上平行于光波导的方向)从光波导接收光，并沿不同的第二方向将所接收的光重定向。在一些实施方案中，光重定向构件可依赖于全内反射来重定向进入或离开附接到光重定向构件的光波导的光。出于本说明书的目的，托架是被构造成接受配合光学套管并将该光学套管与另一光学部件(例如，PIC)对准的部件。在一些实施方案中，托架可被构造成附接(例如，焊接、胶合或以其他方式附接)到PIC或印刷电路板。在一些实施方案中，光学套管可具有相对较高的热膨胀系数，并且托架可具有相对低的热膨胀系数。例如，在一些实施方案中，光学套管和托架的热膨胀系数可相差至少2倍，或至少5倍。
在一些实施方案中，光学组件可被构造成使得尽管热膨胀特性具有可测量的差异，但当组件中的光学部件中的至少一个光学部件的温度充分改变时，光学部件将保持基本上对准。也就是说，在一些实施方案中，光学套管和托架的相应对准特征结构可对准，使得光学套管和托架两者共用固定的膨胀中心。
在一些实施方案中，并且至少在室温下，每对对应的光学套管对准特征结构和托架对准特征结构可彼此形成接近接触，该接近接触在套管对准特征结构与托架对准特征结构之间的接触区域处限定间隙。在一些实施方案中，并且至少在室温下，至少一对对应的套管对准特征结构和托架对准特征结构彼此形成接近接触，并且至少一对其他对应的套管对准特征结构和托架对准特征结构彼此形成接触。在一些实施方案中，套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构可基本上垂直于套管的厚度方向。在一些实施方案中，套管对准特征结构中的至少两个套管对准特征结构或至少三个套管对准特征结构可基本上垂直于彼此。在一些实施方案中，托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构可基本上垂直于托架的厚度方向。在一些实施方案中，托架对准特征结构中的至少两个托架对准特征结构或至少三个托架对准特征结构可基本上垂直于彼此。
由对准特征结构穿过空间的行进(即，随着光学套管和/或托架响应于温度变化而膨胀和收缩)限定的路径或平面限定“横穿区域”。在一些实施方案中，这些横穿区域中的至少一个横穿区域基本上是线，使得当延伸时，线在第一点(例如，共用的膨胀中心)的20微米内穿过。在一些实施方案中，由套管对准特征结构和托架对准特征结构限定的横穿区域可在第一点的10微米内或5微米内或1微米内穿过。在一些实施方案中，所有横穿区域基本上是平面，使得当延伸时，每个平面在第一点(即，延伸平面中的任意两者之间的相交点将在第一点的10微米内的点处)的20微米内穿过。
根据本说明书的一些方面，一种组件包括具有第一热膨胀系数C1的第一元件和具有第二热膨胀系数C2的第二元件，使得C2小于或等于约0.5C1，或小于或等于约0.1C1，或小于或等于约0.01C1。在一些实施方案中，第一元件可以是光学套管，并且第二元件可以是托架。在一些实施方案中，第一元件和第二元件可在至少三个对应的接触区域中彼此形成至少三个接触或接近接触。在一些实施方案中，接触或接近接触可在组件的至少预定操作温度范围内保持第一元件相对于第二元件基本上固定。也就是说，随着第一元件和/或第二元件的温度充分改变，接触区域可移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，横穿区域在相同第一点(例如，第一元件和第二元件两者的共用膨胀中心)的20微米内穿过。
根据本说明书的一些方面，光学套管可被构造成沿第一方向从结合到光学套管的光纤(或其他光波导)接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向以形成重定向的光线。在一些实施方案中，光学套管可被构造成通过与对应的托架形成多个表面接触或接近接触而基本上固定在该托架内。在一些实施方案中，当这些表面接触或接近接触延伸时，表面接触或接近接触和重定向的光线可在相同第一点(例如，在光学套管与托架之间基本上共用的膨胀中心)的20微米内穿过。
根据本说明书的一些方面，光学套管可被构造成沿第一方向(例如，基本上与光纤一致)从光纤(或其他光学光导)接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向为重定向的中心光线。在一些实施方案中，光学套管可被构造成通过与托架的多个线接触或接近接触而基本上固定在托架内，使得随着光学套管的温度充分改变，线接触移动以限定对应的横穿区域。在一些实施方案中，当这些横穿区域延伸时，延伸的横穿区域和重定向的中心光线在相同第一点(例如，在光学套管与托架之间基本上共用的膨胀中心)的20微米内穿过。
在光学套管的对准特征结构与托架的对准特征结构之间形成的接触的类型由对应对准特征结构的形状限定。例如，两个基本上平面的对准特征结构之间的接触可以是平面(即，表面)。圆柱形对准特征结构与平面对准特征结构之间的接触可以是线接触(即，限定在圆柱体的表面抵靠在平面表面的位置处的线)。球形对准特征结构与平面对准特征结构之间的接触可以是点(即，球体与平面对准特征结构形成接触处的点)。
根据本说明书的一些方面，光学组件可包括：被构造成接收来自光波导(例如，光纤)的光的光学套管；以及固定光学套管，并被构造成将光学套管对准到光学部件(例如，PIC)的托架。在一些实施方案中，光学套管可包括至少三个套管对准特征结构，并且托架可包括至少三个对应的托架对准特征结构。在一些实施方案中，托架对准特征结构可被构造成与套管对准特征结构在至少三个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触。在一些实施方案中，当托架和/或光学套管的大小充分改变时，光学套管和托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使光学套管和托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域(即，由对准特征结构穿过空间的行进而限定的路径或平面)。在一些实施方案中，当横穿区域延伸时，套管对准特征结构和托架对准特征结构的横穿区域可在相同第一点(例如，共用的膨胀中心)的20微米内穿过。
根据本说明书的一些方面，光学套管可被构造成通过与托架形成至少三个表面接触或接近接触而基本上固定在托架内。在一些实施方案中，表面接触或接近接触中的至少三者可以不是共面的，使得当延伸时，表面接触或接近接触在相同第一点(例如，共用的膨胀中心)的20微米内穿过。在一些实施方案中，至少三个表面接触或接近接触可包括至少四个或至少六个表面接触或接近接触，其中表面接触或接近接触中的至少三者不是共面的。
根据本说明书的一些方面，光学组件可包括被构造成接收来自光波导(例如，光纤)的光的光学套管，并且可包括至少三个非共面的套管对准表面，当这些表面延伸时，它们在第一点(例如，光学套管的膨胀中心)的10微米内穿过。在一些实施方案中，光学组件还可包括被构造成将光学套管固定在其中并将光学套管对准到光学部件的托架。在一些实施方案中，托架可包括至少三个非共面托架对准表面，当这些表面延伸时，它们在第二点(例如，托架的膨胀中心)的10微米内穿过，使得在光学组件的预定操作温度范围内，第一点和第二点保持在彼此的20微米内。
根据本发明的一些方面，组件可包括具有至少三个第一对准特征结构的第一元件和将第一元件固定在其中的第二元件，第二元件包括至少三个第二对准特征结构。在一些实施方案中，第一元件可以是光学组件中的第一光学部件(例如，光学套管)，并且第二元件可以是光学组件中的第二光学部件(例如，被构造成与光学套管配合的托架)。然而，第一元件和第二元件可以是任何适当的系统中被设计成以配合布置结构连接的任何适当的元件。三个第二对准特征结构可被构造成与至少三个第一对准特征结构在至少三个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触。当第一元件和第二元件中的至少一者的大小(例如，由于材料老化、物理应力、温度变化、溶剂膨胀等)充分改变时，第一元件和第二元件的对应对准特征结构可相对于彼此滑动，从而致使第一元件和第二元件的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，至少三个第一对准特征结构和至少三个第二对准特征结构的横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。在一些实施方案中，第一元件和第二元件的大小可以基本上相同的速率和时间改变。在其他实施方案中，第一元件和第二元件的大小可不同地改变(即，可以不同速率和/或时间改变，或者仅一个元件的大小可改变而另一个保持基本上静态)。
现在转到附图，图1A至图1D提供了本说明书的光学组件的一个实施方案的供选择的视图。图1A是光学组件200的一个实施方案的分解透视图。应当指出的是，尽管本文提供的示例主要涉及光学组件，但可将相同的概念应用于其他系统的配合部件。例如，本文所述的系统和方法可用于维持不同材料的部件之间在坐标测量机(CMM)系统中的对准，从而减少对具有近零的热膨胀系数的更昂贵合金(例如，Invar)的需要。在另一个示例中，本文所述的系统和方法可用于维持部件腔体与在固化过程期间收缩的原位脱模环氧树脂插入件之间的对准。这些示例并非旨在以任何方式进行限制。
在一些实施方案中，光学组件200包括光学套管10和托架50。光学套管10接受光波导40，诸如光纤或光缆，并将从光波导40接收的光重定向到光学部件(未示出)中，诸如PIC。光学套管10被构造成由托架50接受和保持。在一些实施方案中，光学套管10的接合特征结构10a可被接受到托架50上的对应接合特征结构50a中。当适当地安置在托架50内时，光学套管10保持与托架50以及相邻于托架50的光学部件(例如，其上可安装托架50的PIC或印刷电路板)基本上对准。
图1B是图1A的光学组件200的组装透视图，示出了安置在托架50中的光学套管10，使得光学套管10的接合特征结构10a设置在托架50的对应的接合特征结构50a内或相邻处。在一些实施方案中，光学套管10可通过光学套管10与托架50之间的吸引力诸如磁性吸引力进一步保持在适当位置，但是也可使用任何适当的装置将光学套管10和托架50保持在一起，包括但不限于机械特征结构(例如，扣合特征结构)、粘合剂、弹簧和/或附加部件(例如，第三件，诸如盖子)。图1C提供了光学组件200的透视图，展示了处于适当位置中的盖件55，使得光学套管10夹置在托架50与盖件55之间。在一些实施方案中，盖件55可被吸引或附接到托架50而不是光学套管(例如，盖件55与托架50之间可能存在磁性吸引力)。
图1D是光学组件200的剖切视图，示出了组件上的附加内部细节。光30由光学套管10从光波导40在基本上平行于光波导40的第一方向31上接收。光30入射到光重定向特征结构33上，该光重定向特征结构将光30重定向到第二方向32。光学套管10通过托架50保持与光学部件60对准，使得重定向的光30入射到光学部件60上。在一些实施方案中，光学部件60可以是但不限于PIC、透镜、传感器、VCSEL(垂直腔表面发射激光器)或能够接收或传输光30的任何其他适当的光学部件。在一些实施方案中，光学部件60和托架50可安装在基板45诸如印刷电路板(PCB)上。在一些实施方案中，可使用附加部件55(例如，盖件)将光学套管10保持在托架50中的适当位置。在一些实施方案中，磁性部件57可设置在托架50中或上，以向光学套管10、盖件55或两者提供吸引力。
套管接合特征结构10a和托架接合特征结构50a可各自包括对准特征结构以提供附加定位辅助。图2A至图2D是示出光学套管上的对准特征结构的透视图，并且图3A至图3C是示出托架上的对应的对准特征结构的透视图。同时查看图2A至图2D，并且在一些实施方案中，光学套管10具有位于接合特征结构10a的竖直侧表面上的第一组套管对准特征结构11和位于接合特征结构10a的底部表面上的第二组套管对准特征结构12。出于本讨论的目的，套管10的“底部”表面应被定义为当光学套管10与托架接合时(例如，如图1B中所示的光学组件)，相邻于并面向托架的对应配合表面的主侧面。在一些实施方案中，套管对准特征结构11、12中的每一者被构造成与托架上的对应的对准特征结构形成接触或接近接触(在图3A至图3C中讨论)。在一些实施方案中，套管对准特征结构11、12可以是表面(例如，凸起形状，诸如多边形)、线或脊或具有最小接触面积的点。然而，套管对准特征结构11、12可为任何适当的大小或形状。
同时查看图3A至图3C，并且在一些实施方案中，托架50具有位于接合特征结构50a的竖直侧表面上的第一组托架对准特征结构51和位于接合特征结构50a的顶部表面上的第二组托架对准特征结构52。出于本讨论的目的，托架接合特征结构50a的“顶部”表面应被定义为当光学套管与托架50接合时，相邻于并面向光学套管的对应的配合表面的表面。也就是说，在一些实施方案中，套管对准特征结构12可搁置在托架对准特征结构52上(与托架对准特征结构直接接触)。在一些实施方案中，托架对准特征结构部51、52中的每一者被构造成与光学套管上的对应的对准特征结构形成接触或接近接触(在图2A至图2D中讨论)。在一些实施方案中，托架对准特征结构51、52可以是表面(例如，凸起形状，诸如多边形)、线或脊或具有最小接触面积的点。然而，托架对准特征结构可为任何适当的大小或形状。在一些实施方案中，套管对准特征结构的数量可等于托架对准特征结构的数量。在一些实施方案中，套管对准特征结构的数量可不同于托架对准特征结构的数量。
图4是详细描述本说明书的对准特征结构的相互作用的光学组件的特写剖切视图。在图4的实施方案中，光学套管10安置在托架50中，示出了两个部件如何可具有一个或多个接触区域70，其中套管对准特征结构11a与托架对准特征结构51a直接接触(即，接触区域70中存在至少一个点，在该点处，套管对准特征结构11a与对应的托架对准特征结构51a之间没有距离)。随着光学套管10和/或托架50可能以显著不同的速率并且在各种温度内经受膨胀或收缩，套管对准特征结构11a可相对于托架对准特征结构51a移动，使得特征结构之间存在相对小的间隙(即，接近接触的区域)。
图5的细节是光学组件的对准特征结构的特写透视图，示出了对准特征结构之间的间隙。在图5的实施方案中，光学套管10和托架50被设置成使得套管对准特征结构11b与托架对准特征结构51b之间的接触区域70中存在间隙71。在一些实施方案中，随着光学套管10和/或托架50的大小响应于温度的局部或全局变化而改变，间隙71可变宽、变窄或完全地闭合。在一些实施方案中，光学套管10和/或托架50可被构造成在室温下提供间隙71(例如，以允许制造公差)。
图6A至图6C示出了本说明书的光学组件的一个实施方案的对准特征结构的相互作用。应同时检查图6A至图6C以进行以下论述。在图6A中，光学套管10安置在托架50中，使得套管接合特征结构10a设置在托架接合特征结构50a中。在图6A的实施方案中，套管对准特征结构11在接触区域70中与托架对准特征结构51直接接触。图6B提供了组件的另选视图，示出了如上所见的接触区域70。图6C是组件的剖切视图，其被提供为显示套管接合特征结构10a的底部表面与托架接合特征结构50a的配合表面之间的接触区域80(在参见图2D的套管对准特征结构12与参见图3A的托架对准特征结构52之间)。图6C示出了在接触区域80中光学套管10与托架50之间的直接接触。
图7至图9示出了套管和托架两者的对准特征结构可如何移动(例如，光学套管的膨胀可致使一个或多个对准特征结构在空间中“滑动”)，以限定横穿区域(即，由对准特征结构穿过空间的行进而限定的路径或平面)。通过仔细设计光学套管和托架以及它们各自的对准特征结构，如果延伸，则可能使横穿区域中的每个横穿区域在光学组件的共用膨胀中心处或附近交叉，从而确保维持光学套管和任何相邻光学部件的对准。图7示出了具有套管对准特征结构11的套管接合特征结构10a的特写视图。如果套管对准特征结构11在方向91上在空间中移动(可能由于光学套管10的膨胀)，则套管对准特征结构11限定路径，从而形成横穿区域90。图8例示了类似概念，示出了套管对准特征结构11和12在方向91上移动以限定横穿区域90。图9示出了分别对应于套管对准特征结构11(在方向91上)和托架对准特征结构51(在方向101上)的行进的横穿区域90和100。在一些实施方案中，诸如图9的实施方案，横穿区域90和100可基本上对准(即，膨胀方向和/或收缩方向基本上类似)。
图10是光学组件200的顶视图，示出了本说明书的实施方案的对准特征结构的相对定位。为简单起见，仅示出了对应于套管对准特征结构(诸如图2A至图2D至的11)的横穿区域90。虚线箭头现在显示横穿区域90可各自更深地延伸到组件200中，使得它们接近公共点110。在一些实施方案中，公共点110可以是光学套管10的热膨胀中心，或光学套管10与托架50之间共用的膨胀中心。实际上，在一些实施方案中，以类似的方式延伸横穿区域100(图10中未示出，但在图9中示出)将显示延伸的横穿区域100会聚在公共点110上。在一些实施方案中，延伸的横穿区域90、100可在公共点110的20微米内或10微米内或5微米内穿过。也就是说，延伸的横穿区域90、100可各自在公共点110的半径Rx内穿过。
图11是图10的光学组件200的剖切视图，示出了在一些实施方案中由套管对准特征结构12(即，光学套管10的底部表面上的对准特征结构)的行进而限定的横穿区域90也可会聚在公共点110上。在一些实施方案中，由托架对准特征结构52(未示出)限定的横穿区域也可会聚在公共点110上。
先前的附图已经示出了在一些实施方案中可由光学套管和托架两者共用的单个公共会聚点。然而，在一些实施方案中，光学套管和托架可具有不同但类似的公共会聚点(即，共用的膨胀中心)。图12A至图12C示出了在本说明书的光学组件中的光学套管和托架的膨胀中心的对准。图12A提供了具有托架对准特征结构51的托架50的实施方案的顶视图。在一些实施方案中，托架50可被构造成使得当对准特征结构51的非共面对准表面在空间中延伸时，它们将会聚在基本上相同的第一点上(例如，在相同点的10微米内穿过)。换句话讲，托架对准特征结构51(由于膨胀和/或收缩而造成)的移动限定横穿区域100。当延伸时(如虚线箭头所示)，可以看到横穿区域100会聚在公共点110y(例如，托架的膨胀中心)上，使得所有延伸的横穿区域100在公共点110y的半径Ry内穿过。在一些实施方案中，Ry可小于或等于约10微米。
类似地，图12B提供了具有套管对准特征结构11的光学套管10的实施方案的顶视图。在一些实施方案中，光学套管10可被构造成使得当对准特征结构11的非共面对准表面在空间中延伸时，它们将会聚在基本上相同的第二点上(例如，在相同点的10微米内穿过)。换句话讲，光学套管对准特征结构11(由于膨胀和/或收缩而造成)的移动限定横穿区域90。当延伸时(如虚线箭头所示)，可以看到横穿区域90会聚在公共点110x(例如，光学套管的膨胀中心)上，使得所有延伸的横穿区域90在公共点110x的半径Rx内穿过。在一些实施方案中，Rx可小于或等于约10微米。
图12C提供了组装形式的光学套管10和托架50两者的顶视图。当这样组装时，可以看出，在一些实施方案中，光学套管10的公共点110x可能不恰好与托架50的公共点110y对齐。然而，在一些实施方案中，点110x与点110y之间的距离Dxy可小于或等于约20微米。
诸如“约”的术语将在本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中理解。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“约”应用于表达特征大小、数量和物理特性的量的使用不清楚，则“约”将被理解为是指在指定值的10％以内。给定为约指定值的量可精确地为指定值。例如，如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对其不清楚，则具有约1的值的量是指该量具有介于0.9和1.1之间的值，并且该值可为1。
本领域普通技术人员将在本说明书中使用和描述的上下文中理解术语诸如“基本上”。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上相等”的使用不清楚，则“基本上相等”将指约大致为如上所述的约的情况。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上平行”的使用不清楚，则“基本上平行”将指在平行的30度以内。在一些实施方案中，描述为彼此基本上平行的方向或表面可以在平行的20度以内或10度以内，或者可以是平行的或标称平行的。如果本领域普通技术人员在本说明书中使用和描述的上下文中对“基本上对准”的使用不清楚，则“基本上对准”将指在对准对象的宽度的20％以内对准。在一些实施方案中，描述为基本上对准的对象可在对准对象的宽度的10％以内或5％以内对准。
上述所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文据此以引用方式并入本文。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。
除非另外指明，否则针对附图中元件的描述应被理解为同样应用于其他附图中的对应的元件。虽然本文已经例示并描述了具体实施方案，但本领域的普通技术人员将会知道，在不脱离本公开范围的情况下，可用多种另选的和/或等同形式的具体实施来代替所示出和所描述的具体实施方案。本申请旨在涵盖本文所讨论的具体实施方案的任何改型或变型。因此，本公开旨在仅受权利要求及其等同形式的限制。

Claims (33)

1.一种光学组件，所述光学组件包括：
光学套管，所述光学套管被构造成接收来自光波导的光，并包括至少三个套管对准特征结构；以及
托架，所述托架将所述光学套管固定在其中，并且被构造成将所述光学套管对准到光学部件，所述托架包括至少四个托架对准特征结构，所述至少四个托架对准特征结构被构造成与至少四个套管对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触，使得随着所述托架和所述光学套管中的至少一者的温度充分改变，所述光学套管和所述托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使所述光学套管和所述托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，所述至少四个套管对准特征结构和所述至少四个托架对准特征结构的所述横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
2.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述光学套管被构造成沿第一方向从光波导接收光，并沿不同的第二方向将所接收的光重定向。
3.根据权利要求1所述的光学组件，其中在至少室温下，每对对应的套管对准特征结构和托架对准特征结构彼此形成接近接触，所述接近接触在所述套管对准特征结构与所述托架对准特征结构之间的所述接触区域处限定间隙。
4.根据权利要求1所述的光学组件，其中在至少一个温度下，至少一对对应的套管对准特征结构和托架对准特征结构彼此形成接近接触，并且至少一对其他对应的套管对准特征结构和托架对准特征结构彼此形成接触。
5.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构中的每个套管对准特征结构是表面。
6.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个托架对准特征结构中的每个托架对准特征结构是表面。
7.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构基本上是线。
8.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构基本上是线。
9.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构基本上是点。
10.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构基本上是点。
11.根据权利要求1所述的光学组件，其中至少一个横穿区域基本上是线，使得当延伸时，所述线在所述第一点的10微米内穿过。
12.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构和所述至少四个托架对准特征结构的所述横穿区域在所述第一点的10微米内穿过。
13.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构和所述至少四个托架对准特征结构的所述横穿区域在所述第一点的5微米内穿过。
14.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构和所述至少四个托架对准特征结构的所述横穿区域在所述第一点的1微米内穿过。
15.根据权利要求1所述的光学组件，其中所有横穿区域基本上是平面，使得当延伸时，每个平面在所述第一点的10微米内穿过。
16.根据权利要求1所述的光学组件，使得在所述光学组件的预定操作温度范围内，至少四个套管对准表面与至少四个托架对准表面之间的接触或接近接触基本上防止所述光学套管与所述托架之间的相对横向移动。
17.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构中的至少一个套管对准特征结构基本上垂直于所述套管的厚度方向。
18.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个套管对准特征结构中的至少两个套管对准特征结构基本上垂直于彼此。
19.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个托架对准特征结构中的至少一个托架对准特征结构基本上垂直于所述托架的厚度方向。
20.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述至少四个托架对准特征结构中的至少两个托架对准特征结构基本上垂直于彼此。
21.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述光学套管和所述托架的热膨胀系数相差至少2倍。
22.根据权利要求1所述的光学组件，其中所述光学套管和所述托架的热膨胀系数相差至少5倍。
23.一种组件，所述组件包括：
具有第一热膨胀系数C1的第一元件；以及
具有第二热膨胀系数C2的第二元件，C2≤0.5C1，所述第一元件和所述第二元件在至少四个对应的接触区域中彼此形成至少四个接触或接近接触，所述接触或接近接触保持所述第一元件在所述组件的至少预定操作温度范围内相对于所述第二元件基本上固定，使得随着所述第一元件和所述第二元件中的至少一者的温度充分改变，所述至少四个接触区域移动以限定至少四个对应的横穿区域，使得当延伸时，所述横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
24.根据权利要求23所述的组件，其中C2≤0.1C1。
25.根据权利要求23所述的组件，其中C2≤0.01C1。
26.一种光学套管，所述光学套管被构造成沿第一方向从结合到所述光学套管的光纤接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向为重定向的中心光线，所述光学套管被构造成通过与托架形成多个表面接触或接近接触而基本上固定在所述托架内，使得当延伸时，所述多个表面接触或接近接触和所述重定向的中心光线在相同第一点的20微米内穿过。
27.一种光学套管，所述光学套管被构造成沿第一方向从结合到所述光学套管的光纤接收中心光线，并沿不同的第二方向将所接收的中心光线重定向为重定向的中心光线，所述光学套管被构造成通过与托架形成多个线接触或接近接触而基本上固定在所述托架内，使得随着所述光学套管的温度充分改变，所述线接触移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，所述横穿区域和所述重定向的中心光线在相同第一点的20微米内穿过。
28.一种光学组件，所述光学组件包括：
光学套管，所述光学套管被构造成接收来自光波导的光，并包括至少四个套管对准特征结构；以及
托架，所述托架将所述光学套管固定在其中，并且被构造成将所述光学套管对准到光学部件，所述托架包括至少四个托架对准特征结构，所述至少四个托架对准特征结构被构造成与所述至少四个套管对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触，使得当所述托架和所述光学套管中的至少一者的大小充分改变时，所述光学套管和所述托架的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使所述光学套管和所述托架的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，所述至少四个套管对准特征结构和所述至少四个托架对准特征结构的所述横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
29.一种光学套管，所述光学套管被构造成通过与托架形成至少四个表面接触或接近接触而基本上固定在所述托架内，其中所述至少四个表面接触或接近接触中的至少四个不是共面的，使得当延伸时，所述至少四个表面接触或接近接触在相同第一点的20微米内穿过。
30.根据权利要求29所述的光学套管，其中所述至少四个表面接触或接近接触不是共面的。
31.根据权利要求29所述的光学套管，其中所述至少四个表面接触或接近接触包括至少六个表面接触或接近接触，其中至少四个表面接触或接近接触不是共面的。
32.一种光学组件，所述光学组件包括：
光学套管，所述光学套管被构造成接收来自光波导的光，并包括至少四个非共面套管对准表面，所述至少四个非共面套管对准表面在延伸时在第一点的10微米内穿过；以及
托架，所述托架将所述光学套管固定在其中，并且被构造成将所述光学套管对准到光学部件，所述托架包括至少四个非共面托架对准表面，所述至少四个非共面托架对准表面在延伸时在第二点的10微米内穿过，使得在所述光学组件的预定操作温度范围内，所述第一点和所述第二点保持在彼此的20微米内。
33.一种组件，所述组件包括：
第一元件，所述第一元件包括至少四个第一对准特征结构；以及
第二元件，所述第二元件将所述第一元件固定在其中，所述第二元件包括至少四个第二对准特征结构，所述至少四个第二对准特征结构被构造成与所述至少四个第一对准特征结构在至少四个对应的接触区域中以一一对应的关系形成接触或接近接触，使得当所述第一元件和所述第二元件中的至少一者的大小充分改变时，所述第一元件和所述第二元件的对应的对准特征结构相对于彼此滑动，从而致使所述第一元件和所述第二元件的对应的对准特征结构移动以限定对应的横穿区域，使得当延伸时，所述至少四个第一对准特征结构和所述至少四个第二对准特征结构的所述横穿区域在相同第一点的20微米内穿过。
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