CN1302306C - 光学信号传输之传送及/或接收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明系关于光学信号传输之传送及/或接收装置，具有一光学传送及/或接收组件，一基板，该传送及/或接收组件可被装设其上，电线馈给，用于该传送及/或接收组件，及波束成型组件，可导引被耦合至该传送及/或接收装置之光波导所发射之光线至该传送及/或接收组件，并将该传送及/或接收组件所发射之光线耦合入该光波导。依本发明，该基板(1)，该传送及/或接收组件(2)及该波束成型组件(3)系以该传送及/或接收组件(2)被放置该基板(1)及该波束成型组件(3)间存在一其内容置该传送及/或接收组件(2)之中介间隔(5)之方式被一个位于另一个之上安置，且该电线馈给系被安置于载体组件(2)上，其被固定于该基板(1)上并至少部份延伸入该中介间隔(5)。

Description

光学信号传输之传送及/或接收装置
本发明系有关预先具体化项目之光学信号传输之传送及/或接收装置。
光学通信传输中，传送及/或接收装置系被用来耦合光学信号进入波导及/或侦测被波导接收之光学信号。相对于数据通信应用，袖珍及低成本传送及/或接收装置系为多模式光波导及单模式光波导所需。
例如从EP 0 684 651 A2之具有已知传送及/或接收装置，其中传送及/或接收组件被以熟知T0封装之不透气密封方式安置。T0封装系为先前技术光学传送或接收组件中已知之标准封装，其型式类似(标准)晶体管例，但于上侧具有光线可进出之玻璃窗。信号系经由触针被馈入，其被向下导引远离该T0封装。含T0封装之光学信号传输之传送及/或接收装置系具有其仅适合有限程度之高频应用。仅可以特殊个别电子改造用于每秒若干G位及更多频率范围。
再者，先前技术范围中，系具有已知传送及/或接收装置，其中促成光波导或光束侧面导通之特殊密封高频封装系被提供。具侧面导通之该高频封装系非常复杂及昂贵。
从此先前技术开始，本发明系基于提供简单及低成本建构且可被用于甚至高于每秒1G位之高资料速率之光学信号传输之传送及/或接收装置之目的。
此依据本发明目的系藉由传送及/或接收装置来达成。本发明具优点及较佳精进系被明确说明于具体实施例中。
因此依据本发明提供电子进给被安置于被固定于基板尚且至少部份延伸入基板及该光束成型组件间之中介间隔中之载体组件上，具电线馈给之该载体组件系被直带至靠近光学传送及/或接收组件并藉此部份填充该中介间隔所具有之侧面开口。
此构成与传送及/或接收装置必要组件之特殊装置结合之非密封封装。此例中，非密封意指无因焊接，烧锻，玻璃化外壳等产生传送及/或接收装置之囊封。
基板及波束成型组件间之中介间隔之非密封构造或提供至少一开口系使具电线馈给之载体组件可被向上带至传送及/或接收组件附近。当此发生时，该载体组件系部份填充侧面开口。基板及波束成型组件间之中介间隔侧面开口亦可于个别组件被安装于基板上之后将铸造物质引进该中介间隔。
此创造传送及/或接收装置必要组件之特殊安置。此例中，基板一表面系当作他一阻件之装载区域。此促成更简单，低成本之建构。
中介间隔之形成可使组件被以保护方式安置于传送及/或接收装置附近之基板上。
本发明较佳精进中，预期至少部份引进透明铸造化合物于基板及波束成型组件间之中介间隔，其可完全填充传送及/或接收组件及波束成型组件间之光束路径。传送及/或接收组件及相关接触线路亦具优点地被铸造化合物环绕以保护它们。对此被当作铸造物质之如硅化合物之软铸造化合物观点而言，较佳铸造化合物系不施力于传送及/或接收组件。铸造化合物可保护传送及/或接收组件及光束路径不受如灰尘及湿气之外在影响。
本发明较佳精进中，基板系具有组件之机械及/或光学校准被安置其上之机械结构。例如，该机械结构可为基板中之钻孔，突起物，或基板或基板零件之特殊成型外部轮廓。
基板之机械结构可精确校准基板上之传送及/或接收组件。此可藉由光学影像辨识处理来达成，机械轮廓可当作影像辨识标记。较佳可提供至少该两个轮廓或标记。除了使用影像辨识处理来精确定位及调整传送及/或接收组件2，亦可替代提供被形成于传送及/或接收组件上之对应机械结构，使被动调整得以藉由对应结构产生于传送及/或接收组件及基板之间。
再者，基板之机械结构可校准及固定波束成型组件。例如，波束成型组件面对基板之侧面上较佳具有机械结构，其可于置放基板期间对波束成型组件做光学及/或机械校准。例如，波束成型组件具有啮合基板之对应钻孔之突起物，藉此波束成型组件系同时被固定于基板上及调整。当然可以且适当藉由黏着剂等做额外固定。
被连接至基板之波束成型组件面对该基板之侧面上较佳具有一凹槽，其可形成基板及波束成型组件间之中介间隔。此例中之波束成型组件系代表传送及/或接收组件之保护囊封类型。
除了中介间隔侧面开口之外，较佳系具有如藉由基板或波束成型组件中之钻孔形成之至少一他一开口。该他一开口系代表当铸造化合物被填入中介间隔时，促使铸造化合物填入中介间隔之排出开口。
应指出，因为侧面开口可补偿透明铸造物质膨胀产生之温度相关变异，所以较佳不被封闭。
本发明较佳发展中，具电线馈给之载体组件系为陶瓷，特别是线路进给被形成之上侧上之小型非传导物质陶瓷板。此观点中，线路进给较佳系以促使其以高频操作之方式被形成，如条状线。对应陶瓷部件可以其高频特性之高精度及低变异来制造。因此，陶瓷当作线路进给载体可使导体路轨被精确地界定，而避免固定及可重制性之高频特性。
本发明发展中，波束成型组件于面对远离基板侧面系具有可耦合光波导之轮廓。可替代是，此类轮廓不被形成于波束成型组件上而被形成于被连接至基板当作独立部件之独立耦合组件上。此例中之耦合组件同样地具有侧面开口，不致关闭基板及波束成型组件间之中介间隔。在此可设想许多形成及波束成型组件及附加耦合组件。例如，除了被固定至基板外，波束成型组件亦可被固定至及附加耦合组件，接着后者当然被连接至基板。
本发明范畴系安置他一电子及光电组件于基板及波束成型组件间之中介间隔。例如，监视器二极管可被安置于传送及/或接收组件之下或旁边。若监视器二极管被放置传送及/或接收组件旁边，则本发明特殊精进系预期以倾斜方式形成波束成型组件及中介间隔间之接口于最少一区域中，使被传送组件发射之部份辐射系被反射回该倾斜接口，且被导入被安置传送组件旁边之监视器二极管。
该倾斜亦可阻止传送组件所发射之辐射被返回传送组件。
为了增加被反射之幅射，系可施加部份透明或部份反射薄膜至接口之倾斜区域。
基板较佳为引线架或部份引线架，其可藉由使用标准方法之简单及低成本制造优点来达成。传送及/或接收装置之个别组件系可以上述方式被固定及校准于引线架。可替代是，基板包含一平板，例如硅基板。
本发明系以若干实施例为基础参考附图被更详细解释如下，其中：
第1图概略显示传送及/或接收装置之第一实施例剖面图；
第2图概略显示传送及/或接收装置之第二实施例，其中波束成型组件系形成可接收光波导之轮廓；
第3图概略显示传送及/或接收装置之第三实施例，其中可耦合光波导之附加耦合组件系被提供；
第4图概略显示传送及/或接收装置之第四实施例；
第5图概略显示传送及/或接收装置之第五实施例；
第6图概略显示传送及/或接收装置之第六实施例，其中波束成型组件系形成倾斜接口。
依据第1图，传送及/或接收装置系包含一基板1，当作传送及/或接收组件之一光学芯片2，一波束成型组件3及用于电线馈给之一载体组件4。
该基板1较佳可为引线架或部份引线架，其表面可当作他一组件之装载区域。光学芯片2系被直接安装于基板1或引线架上。所示实施例中，其包含如雷射二极管或发光二极管之一光学传送组件21，及如光电二极管之光学接收组件22，其系藉由芯片上芯片(chip-on-chip)安装技术被一个位于另一个之上安装。可替代是，仅一传送组件21组件或仅一接收组件22被提供。
亦指出传送组件21不必被安置于接收组件22之上。例如，传送组件及接收组件可类似地彼此并排被安置于基板1上。
光学芯片2之电子接触可藉由被安置载体组件4上之线路进给来达成。此例中，同样被直接固定于基板1上之载体4系被直带至靠近光学芯片2。如示，载体组件4之线路进给及光学芯片间之电子接触系藉由接线或小型频带41来达成。载体组件之线导系依序藉由基板(无图标)或他一电子组件来接触。
载体组件4较佳为小型陶瓷板，线路进给系以使其以高频操作之方式被形成于其上。例如，线路进给为条状线。包含陶瓷且线路进给被安置于上侧之载体组件4，系提供不能被创造于基板1本身之高频特性于不在被形成为引线架之案例中之任何事件中。
如示，光学芯片2及具线路进给之载体组件4之边缘区域亦具有相同高度。由于光学芯片2及载体组件4之接触区域具有相同高度，系可特别使用短接合线或带来改善该高频特性。
波束成型组件3系藉由至少一垂直直线壁31被连接至基板1。相对于此，基板系具有波束成型组件3之突起物32可被啮合之一钻孔11。复数个该突起物32较佳可被提供于波束成型组件3周围及啮合基板之对应钻孔。壁31较佳以除了开口仍需被解释之全面运作方式被形成，使波束成型组件3形成一凹槽。此凹槽代表基板1及波束成型组件3间之中介间隔5。该中介间隔具有一侧面开口51，使传送及/或接收装置不被不透气密封安装。中介间隔5之开口51一方面可被载体组件4用来导入中介间隔5直靠近光学芯片2。再者，中介间隔5之开口51可以透明铸造化合物6填充中介间隔5，及以该铸造化合物6特别囊封光学芯片2。铸造化合物较佳为如硅之软铸造化合物。铸造化合物系为相当软型式使其不施加任何非预期力于光学芯片2上。其可保护光学芯片2不受外在影响，并确保无脏微粒、湿气或类似物进入光学芯片及波束成型组件间之光束路径。
基板1及波束成型组件3间之中介间隔5之开口51甚至可于放置载体组件4及引进铸造化合物5之后适当地保持打开且不关闭，以提供膨胀系数因温度改变造成铸造化合物体积改变之补偿。
波束成型组件3可形成光学芯片2上之透镜33，其可聚焦被光学芯片2发射之光线于光波导端面或聚焦从光波导端面显露之光线于光学芯片上，其将以以下图标为基础他一解释。
应指出钻孔11代表机械结构除了固定波束成型组件3之外，亦提供光学校准特别是光学芯片2之他一组件。此观点中，与坐标内部系统相较且被评估光学芯片2被精确安置于基板1上预期位置之效应，复数个钻孔11系较佳被提供代表藉由影像辨识系统辨识以放置光学芯片2于基板上之被界定标记。除了钻孔11之外，基板上之突出物或隆起物亦可被当作标记。基板之外部型式亦代表可机械及/或光学校准传送及/或接收装置之标记。
除了使用被解释之标记11之光学影像辨识之外，应他一指出基板1上之光学芯片2调整亦藉由被形成于光学芯片上之结构来执行，该结构系对应基板上之对应结构并可对基板1上之光学芯片2做被动校准或调整。两例中，不需光学芯片2之主动调整。
第2图显示本发明替代实施例，其中波束成型组件3’附带形成轮廓34’于面对远离基板1之侧面，藉此用于光波导72之导引组件71可被耦合至传送及/或接收装置。例如，导引组件71可为将光波导72包含入中央孔径之套圈。所示实施例中，轮廓34’系为具有可接收导引组件71之内肩状物35’之圆柱缘。光波导72及光学芯片2间之耦合可藉由波束成型组件之透镜33’来达成。
第3图实施例中，可接收聚光波导72之导引组件71之独立耦合组件8系被提供。导引组件71系藉由如耦合组件8下侧上之预制，对应结构及基板1之装射区域被固定于基板2。若基板及耦合组件包含金属，则亦可于藉由如雷射烧锻之物质接合调整之后来固定。
耦合组件8系具有一侧面开口81，其可校准基板1及波束成型组件3间之中介间隔5之侧面开口51。因此，电线馈给之载体组件4及铸造化合物9可经由开口81，51被导入耦合组件8及基板1及波束成型组件3之间。
耦合组件3本身具有一支撑面83，被提供一窗82让光波导71，72耦合。耦合组件3可被放置其中之凹陷82系形成于支撑面83之下。
第4图实施例中，耦合组件3”不被固定至基板1而以对应第3图之耦合组件8之方式被固定至耦合组件8’之下侧。为了相对于耦合组件8’放置波束成型组件3”，耦合组件3”系伸入耦合组件8’之开口82’。开口82’之对侧端系为导引组件71及光波导72之端面。
第5图显示传送及/或接收装置之实施例，其中放大器芯片9系被装设于光学芯片2’旁边之基板1以接收光学信号(接收芯片)。放大器芯片9及光学芯片2’系藉由载体组件4之电线馈给来接触及及线路代表接合接线。两者亦位于基板1及波束成型组件3间之中介间隔5内。
亦被表示于第5图中者为基板1中之附加钻孔101，当以铸造化合物填充中介间隔5时其可提供一排出开口且特别显著。
第6图显示一替代实施例，除了面对基板1或中介间隔5之波束成型组件3之接口35不于部份区域平行基板1而被形成一角度并藉此形成一倾斜面35a之特征外，其均对应第1图实施例。此具有被光学芯片2发射之光线被部份反射于被填充铸造化合物及波束成型组件3之中介间隔5间之接口处且落在传送组件21侧面到达接收组件22，其光学主动面22a于此实施例中位于传送组件21旁边。为了增加反射光比例，其亦设想提供倾斜面35a上部份反射覆盖。
此例中，接收组件22系为一监视器二极管，其可部份侦测传送组件21反射光线并将其馈送至监视控制回路以控制传送组件之光学输出。
当传送组件21被形成为VCSEL雷射二极管时，其可发射垂直向上之被调变雷射光，替代变异中，监视器二极管系被直接放置于传送二极管下，小部份光线系被向外向下耦合并达到雷射共振器后面上之监视器二极管。

Claims (18)

1.一种光学信号传输的传送及/或接收装置，具有
-一光学传送及/或接收组件(2)，
-一基板(1)，该传送及/或接收组件(2)被布置在其上，
-电线馈给，用于所述传送及/或接收装置，及
-一波束成型组件(3)，可导引被耦合至该传送及/或接收装置的光波导所发射的光线至该传送及/或接收组件(2)，并将该传送及/或接收组件(2)所发射的光线耦合入该光波导，
其中
该基板(1)、该传送及/或接收组件(2)及该波束成型组件(3)以该传送及/或接收组件(2)位于该基板(1)及该波束成型组件(3)之间的非密封中介间隔(5)内的方式一个位于另一个之上，
其特征在于：
该电线馈给被安置于载体组件(4)上，其被固定于该基板(1)上并至少部分延伸入该非密封中介间隔(5)，具有电线馈给的该载体组件(4)定位成靠近该光学传送及/或接收组件(2)，从而部分填充该非密封中介间隔(5)所具有的侧面开口。
2.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该非密封中介间隔(5)至少部分被透明铸造物质(6)填充，该透明铸造物质(6)填充往返该传送及/或接收组件的光束路径。
3.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该基板(1)具有用于机械及/或光学校准其上设置的组件的机械结构(11)。
4.如权利要求第3项的传送及/或接收装置，其特征在于该传送及/或接收组件(2)相对于该基板(1)的该机械结构(11)被校准。
5.如权利要求第3项的传送及/或接收装置，其特征在于该波束成型组件(3)在面对该基板(1)的侧面上具有机械结构(32)，其对应该基板的该机械结构(11)且藉由这些机械结构被固定于该基板上。
6.如权利要求第5项的传送及/或接收装置，其特征在于该波束成型组件(3)在面对该基板的侧面上具有一凹槽，其形成该基板(1)及该光束成型组件间的非密封中介间隔(5)。
7.如前述权利要求之一的传送及/或接收装置，其特征在于除了该非密封中介间隔(5)的第一开口(51)之外，存在特别藉由该基板(1)或该波束成型组件(3)中的钻孔形成的至少一个另外的开口(101)。
8.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该载体组件(4)为一陶瓷部件，在该陶瓷部件上侧形成了该电线馈给。
9.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该波束成型组件(3′)形成轮廓(34′)于面对远离该基板(1)的侧面上使光波导(71，72)得以耦合。
10.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该用于耦合被连接至该基板(1)的光波导的耦合组件(8)，该耦合组件(8)同样具有至少一侧面开口(81)。
11.如权利要求第10项的传送及/或接收装置，其特征在于该耦合组件(8)于面对该基板(1)的侧面上具有该波束成型组件(3)被设置其中的一凹槽(84)。
12.如权利要求第11项的传送及/或接收装置，其特征在于该波束成型组件(3″)被固定至被连接至该基板(1)的该耦合组件(8)。
13.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于另外一个电子及/或光电组件(9)被设置于该基板(1)及该光束成型组件(3)之间的非密封中介间隔(5)中。
14.如权利要求第13项的传送及/或接收装置，该传送及/或接收组件为传送组件，其特征在于监视器二极管(22)被装设于该传送组件(21)之下。
15.如权利要求第13项的传送及/或接收装置，该传送及/或接收组件为传送组件，其特征在于监视器二极管(22)被装设于该非密封中介间隔(5)内及该传送组件(21)旁边。
16.如权利要求第15项的传送及/或接收装置，其特征在于该波束成型组件(3)可在与所述非密封中介间隔(5)的接口(35)处形成一倾斜区域(35a)，使该传送组件(21)发出的部分辐射被反射至被装设于该传送组件(22)旁边的所述监视器二极管。
17.如权利要求第16项的传送及/或接收装置，其特征在于部分反射性薄膜被施加至该倾斜区域(35a)。
18.如权利要求第1项的传送及/或接收装置，其特征在于该基板(1)为一引线架或部分引线架。
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