DE102011081675A1

DE102011081675A1 - Ein faseroptisches Sendeempfänger (FOT)-Modul, das eine geformte Abdeckung aufweist, in der ein optischer Strahlumformer integral gebildet ist

Info

Publication number: DE102011081675A1
Application number: DE102011081675A
Authority: DE
Inventors: Nikolaus W. Schunk
Original assignee: Avago Technologies Fiber IP Singapore Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2010-10-27
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2012-05-03
Anticipated expiration: 2031-08-27
Also published as: DE102011081675B4; US20120104240A1; US8581173B2

Abstract

Ein FOT-Modul wird bereitgestellt, das eine gegossene Abdeckung aufweist, in der ein optischer Strahlumformer integral gebildet ist. Die gegossene Abdeckung weist zumindest einen nicht-transparenten gegossenen Teil auf, der an einer Befestigungsstruktur, wie einem gegossenen Leiterrahmen oder einer PCB, gesichert ist, an der zumindest eine aktive optische Vorrichtung befestigt ist. Das Material, aus dem der nicht-transparente gegossene Teil hergestellt ist, weist einen CTE auf, der dem CTE des Körpers der Befestigungsstruktur entspricht, oder beinahe entspricht. Entsprechend wird, wenn das FOT-Modul Temperaturvariationen ausgesetzt ist, dies nicht in Delaminationen an der Schnittstelle der Befestigungsstruktur und des nicht-transparenten gegossenen Teils resultieren.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung bezieht sich auf faseroptische Sendeempfänger(fiber optic transceiver, FOT)-Module und insbesondere auf ein FOT-Modul, das ein Optiksystem aufweist, welches integral in einer Abdeckung des FOT-Moduls gebildet ist, und das in einer Weise gestaltet ist, dass Probleme, die mit Delamination verbunden sind, vermieden werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In optischen Kommunikationsanwendungen werden optische Sendermodule verwendet, um optische Datensignale zu erzeugen, die dann über einen optischen Wellenleiter übertragen werden, der üblicherweise eine Glasfaser ist. Ein optisches Sendermodul weist eine integrierte Treiberschaltung (IC) auf, die ein elektrisches Datensignal, das Datenbits enthält, an seinem Eingang empfängt, und, an seinem Ausgang, ein elektrisches Treiberstromsignal erzeugt. Das elektrische Treiberstromsignal wird an eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine Laserdiode oder lichtemittierende Diode (LED), angelegt, welche es veranlasst, ein optisches Datensignal zu emittieren. Ein optisches System (zum Beispiel eine Linse) empfängt das optische Datensignal und koppelt das optische Datensignal in das Ende einer Glasfaser, die dann das optische Datensignal über ein Netzwerk zu irgendeinem Ziel überträgt.
Ein optisches Empfängermodul weist einen Fotodetektor, wie beispielsweise eine Fotodiode, auf, die ein optisches Datensignal empfängt, das über eine Glasfaser übertragen wurde. Ein optisches System (zum Beispiel eine Linse) des Empfängermoduls koppelt das optische Datensignal von dem optischen Glasfaserende auf die Fotodiode. Die Fotodiode wandelt das optische Datensignal in ein elektrisches Datensignal um. Elektrische Schaltungen (zum Beispiel Verstärker, Filter und Takt- und Datenwiederherstellungsschaltungen) des Empfängermoduls konditionieren das elektrische Datensignal bzw. bereiten dieses auf und stellen die Datenbits wieder her.
Optische Sender- und optische Empfängermodule können separat verpackt sein, aber sind oft zusammen in einem optischen Sendeempfängermodul verpackt, um ein einzelnes Paket (Package) bereitzustellen, das sowohl Sende- als auch Empfangsfunktionalität aufweist. Eine Vielzahl von optischen Sendeempfängermodulen wird heutzutage verwendet. Ein optisches Sendeempfängermodul kann mehrere Sendekanäle und mehrere Empfangskanäle oder einen einzelnen Sendekanal und einen einzelnen Empfangskanal aufweisen. Eine übliche Ausführung eines optischen Sendeempfängermoduls des letzteren Typs wird im Allgemeinen als eine faseroptische Sendeempfänger(FOT)-Modulausführung bezeichnet.
Ein typisches FOT-Modul weist einen Metallleiterrahmen (lead frame) auf, der an einem geformten bzw. gegossenen Gehäuse (molded housing) gesichert ist. Eine Leiterplatte (printed circuit board, PCB), die innerhalb des gegossenen Gehäuses angeordnet ist, weist unterschiedliche elektrische Komponenten auf, die darauf befestigt sind, einschließlich einem oder mehreren aktiven optischen Elementen (zum Beispiel eine Laserdiode und/oder eine Fotodiode) und einer oder mehreren integrierten Schaltungen (ICs) (zum Beispiel einen Laserdioden- oder LED-Treiber-IC und/oder einen Empfänger-IC). Die elektrischen Komponenten haben elektrische Kontaktstellen, die elektrisch über Bonddrähte mit den Leitern des Leiterrahmens gekoppelt sind. Das gegossene Gehäuse weist üblicherweise ein Polymermaterial auf, das für die Primärwellenlänge von Licht des FOT-Moduls transparent ist. Ein optisches System ist in dem gegossenen Gehäuse gebildet oder an diesem gesichert.
Das Ende von zumindest einer Glasfaser ist an dem gegossenen Gehäuse angrenzend an das optische System gesichert. Das optische System koppelt optisch Licht zwischen dem Ende der Glasfaser und dem aktiven optischen Element.
Einer der Nachteile von FOT-Modulen der oben beschriebenen Art ist, dass die Koeffizienten der thermischen Ausdehnung (coefficients of thermal expansion, CTEs) bzw. Wärmeausdehnungskoeffizienten (WAKs) des Metallleiterrahmens und des gegossenen Gehäuses sich in hohem Maße unterscheiden. Beispielsweise kann der CTE des gegossenen Gehäuses 70 bis 100 Teile pro Million (parts per million, ppm) pro °C (ppm/C), wohingegen der CTE des Metallleiterrahmens 17 ppm/°C sein kann. Dieser große Unterschied zwischen den CTEs kann in einer Bewegung des Leiterrahmens und des gegossenen Gehäuses relativ zueinander resultieren, wenn das FOT-Modul Temperaturveränderungen ausgesetzt wird. Die höchsten Spannungsniveaus (stress level) zwischen dem Leiterrahmen und dem gegossenen Gehäuse treten üblicherweise während des Reflow-Lötprozesses (Solder Reflow Process) auf, während dem Temperaturen von ca. 260°C für relativ lange Zeiträume (zum Beispiel 10 Sekunden) aufrechterhalten werden. Entsprechend können Delaminationen an der Schnittstelle des Leiterrahmens und des gegossenen Gehäuses auftreten, die verursachen können, dass die Bonddrähte brechen, was in einem defekten FOT-Modul resultiert.
Eine mögliche Lösung für das Delaminationsproblem ist es, Glasfüllnanopartikel in das Material, aus dem das gegossene Gehäuse hergestellt wird, aufzunehmen, um seinen CTE zu verringern, um dem CTE des Metallleiterrahmens genauer zu entsprechen. Der Nachteil dieser Lösung ist, dass die Aufnahme der Nanopartikel in das Gehäusematerial in einer Rayleigh-Streuung des Lichts resultiert, da das Licht versucht, sich durch das gegossene Gehäuse auszubreiten. Diese Streuung des Lichts reduziert die Transparenz des Gehäuses und reduziert somit die Effizienz der optischen Kopplung des FOT-Moduls. Daher ist diese Lösung nur teilweise effektiv und ist nicht zur Verwendung in allen Fällen geeignet.
Eine andere vorgeschlagene Lösung für das Delaminationsproblem beinhaltet das Verwenden einer Transistorkontur(TO)-Dosen-Ausführung (transistor outline can) für das FOT-Modul. Diese Lösung eliminiert Delaminationen und gebrochene Bonddrähte, aber ist in FOT-Modulen nicht leicht realisierbar, da es erfordert, dass die elektrischen Stifte des Moduls um einen Winkel von 90° gebogen werden.
Integrierte Schaltungen (IC) sind üblicherweise als Dual-In-Line-Pin(DIP)-Gehäuseformen implementiert. Eine DIP-Gehäuseform weist üblicherweise ein gegossenes Kunststoffgehäuse auf, das an einem Kupferleiterrahmen gesichert ist. Das Kunststoffmaterial, aus dem das gegossene Gehäuse hergestellt ist, weist ein Glasfüllmaterial auf, das den CTE des gegossenen Gehäuses verringert, so dass die Differenz zwischen dem CTE des Kupferleiterrahmens und dem des gegossenen Gehäuses relativ klein ist. Indem der Unterschied zwischen den CTEs des Kupferleiterrahmens und des gegossenen Gehäuses relativ klein gemacht wird, ist das Potential für Delaminationen, die aufgrund von Temperaturschwankungen auftreten, relativ klein. Das Aufnehmen des Glasfüllmaterials in das Kunststoffmaterial macht jedoch das Gehäuse nicht-durchsichtig.
Daher existiert ein Bedürfnis nach einem FOT-Modul, das in einer Weise hergestellt wird, dass die Probleme, die mit Delaminationen und gebrochenen Bonddrähten verbunden sind, vermieden werden.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung ist auf ein FOT-Modul gerichtet, das eine Befestigungsstruktur, zumindest eine erste aktive optische Vorrichtung, die auf einer Befestigungsoberfläche der Befestigungsstruktur befestigt ist, und eine Abdeckung, die an der Befestigungsstruktur gesichert bzw. festgehalten ist und zumindest die aktive optische Vorrichtung abdeckt, aufweist. Die Abdeckung weist einen undurchsichtigen bzw. nicht-transparenten gegossenen bzw. geformten (molded) Teil auf, der eine erste und eine zweite Aushöhlung bzw. Hohlraum aufweist, die darin gebildet sind. Der erste Hohlraum stellt Raum für zumindest die erste aktive optische Vorrichtung bereit, die an der Befestigungsoberfläche der Befestigungsstruktur befestigt ist. Der undurchsichtige gegossene Teil ist undurchsichtig für die Primärwellenlänge von Licht, das durch das FOT-Modul verwendet wird. Der undurchsichtige gegossene Teil weist ein Material auf, das einen CTE hat, der dem CTE des Körpers der Befestigungsstruktur entspricht, oder im Wesentlichen entspricht. Die Abdeckung weist eine darin gebildete Öffnung auf, um ein Ende eines optischen Wellenleiters mit der Abdeckung mechanisch zu koppeln bzw. zu verbinden. Ein elastomeres Material, das für die Primärwellenlänge von Licht, das durch das FOT-Modul verwendet wird, transparent bzw. durchsichtig ist, ist in dem zweiten Hohlraum angeordnet. Der zweite Hohlraum, der mit dem transparenten elastomeren Material gefüllt ist, arbeitet als ein optischer Strahlumformer bzw. Strahltransformator, um einen Lichtstrahl, der in den optischen Strahlumformer hineingeht, umzuformen und den umgeformten bzw. transformierten Lichtstrahl zwischen der aktiven optischen Vorrichtung und dem Ende des optischen Wellenleiters zu koppeln.
Da der undurchsichtige gegossene Teil ein Material aufweist, das einen CTE aufweist, der dem CTE des Körpers der Befestigungsstruktur entspricht, oder im Wesentlichen entspricht, wird, wenn das FOT-Modul Temperaturveränderungen ausgesetzt wird, dies nicht in Delaminationen an der Schnittstelle der Befestigungsstruktur und des undurchsichtigen gegossenen Teils der Abdeckung resultieren.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung, den Zeichnungen und Ansprüchen ersichtlich werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A stellt eine Seitendraufansicht des FOT-Moduls gemäß einer erläuternden oder beispielhaften Ausführungsform dar, bevor eine Abdeckung des FOT-Moduls an einer PCB des FOT-Moduls gesichert wird.
1B stellt eine Seitendraufsicht des FOT-Moduls gezeigt in 1A dar, nachdem die Abdeckung des FOT-Moduls an der PCB des FOT-Moduls gesichert wurde.
2 stellt eine Seitendraufsicht eines FOT-Moduls gemäß einer anderen erläuternden Ausführungsform der Erfindung dar, in der das FOT-Modul einen gegossenen Leiterrahmen aufweist, an dem die Abdeckung des FOT-Moduls gesichert ist.
3 stellt eine Seitendraufsicht eines FOT-Moduls gemäß einer anderen erläuternden Ausführungsform dar.
4 stellt eine Seitendraufsicht eines FOT-Moduls gemäß einer anderen erläuternden Ausführungsform dar.
5 stellt eine Querschnittsseitenansicht des FOT-Moduls, gezeigt in 1A und 1B dar, das mit einem Stecker verbunden ist, der eine daran gesicherte Hülse aufweist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINER ERLÄUTERNDEN AUSFÜHRUNGSFORM
Gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen wird ein FOT-Modul bereitgestellt, das eine Befestigungsstruktur wie einen Leiterrahmen oder eine Leiterplatte (PCB), eine gegossene Abdeckung, die an der Befestigungsstruktur gesichert ist, und einen optischen Strahltransformer bzw. Umformer aufweist, der integral in der gegossenen Abdeckung gebildet ist. Die gegossene Abdeckung weist einen nicht-transparenten bzw. undurchsichtigen gegossenen Teil auf, der einen unteren Teilbereich aufweist, in dem eine erste Aushöhlung bzw. Hohlraum gebildet ist, und einen oberen Teilbereich aufweist, in dem eine zweite Aushöhlung bzw. Hohlraum gebildet ist. Der erste Hohlraum stellt Raum bzw. Platz für Komponenten bereit, die auf einer oberen Oberfläche der Befestigungsstruktur befestigt sind. Der zweite Hohlraum ist geformt, um eine Linsenstruktur zu bilden, die fähig ist, optische Strahltransformation bzw. Umformung durchzuführen. Die zweite Aushöhlung ist mit einem transparenten bzw. durchsichtigen elastomeren Material gefüllt, um den optischen Strahlumformer bzw. Transformator zu bilden. Der optische Strahlumformer bzw. Strahltransformer transformiert optisch Lichtstrahlen bzw. formt optisch Lichtstrahlen um und koppelt bzw. verbindet diese zwischen zumindest einer aktiven optischen Vorrichtung, die auf der oberen Oberfläche der Befestigungsstruktur befestigt ist, und einem Ende von zumindest einem optischen Wellenleiter, der mechanisch zwischen der gegossenen Abdeckung gekoppelt bzw. verbunden ist.
Das Material, aus dem der undurchsichtige bzw. nicht-transparente gegossene Teil der Abdeckung hergestellt ist, hat einen CTE, der dem CTE des Teilbereichs der Befestigungsstruktur, an dem die Abdeckung gesichert ist, entspricht oder beinahe entspricht. Entsprechend wird, wenn das FOT-Modul Temperaturveränderungen bzw. Variationen ausgesetzt wird, dies nicht in Delaminationen bzw. Enthaftungen an der Schnittstelle der Befestigungsstruktur und der Abdeckung resultieren. Das elastomere Material, das die zweite Aushöhlung füllt, weist eine Elastizität auf, die ermöglicht, dass es sich ausdehnt und zusammenzieht während sich die gegossene Abdeckung ausdehnt und zusammenzieht. Entsprechend wird auch, wenn das FOT-Modul Temperaturvariationen ausgesetzt wird, dies nicht in Delaminationen an der Schnittstelle der gegossenen Abdeckung und des elastomeren Materials resultieren.
1A stellt eine Seitendraufsicht des FOT-Moduls 1 gemäß einer erläuternden oder beispielhaften Ausführungsform dar, bevor eine gegossene Abdeckung 10 des FOT-Moduls 1 an einer Befestigungsstruktur 20 des FOT-Moduls 1 gesichert wird. Der Begriff „Befestigungsstruktur” wird hierin verwendet, um eine PCB, einen vorgeformten bzw. vorgegossenen Leiterrahmen, eine gedruckte Verdrahtungsplatine (Printed Wiring Board, PWB) oder ähnliche Strukturen zu bezeichnen, auf denen Komponenten befestigt und elektrisch verbunden werden können. Gemäß dieser erläuternden Ausführungsform ist die Befestigungsstruktur 20 eine mehrschichtige PCB. 1B stellt eine Seitendraufsicht des FOT-Moduls 1 gezeigt in 1A dar, nachdem die gegossene Abdeckung 10 des FOT-Moduls 1 an der PCB 20 des FOT-Moduls 1 gesichert wurde. Das FOT-Modul 1 gemäß dieser Ausführungsform wird mit Bezug auf 1A und 1B beschrieben.
Die gegossene Abdeckung 10 weist einen undurchsichtigen bzw. nicht-transparenten gegossenen Teil 30 auf, der eine erste Aushöhlung 40 und eine zweite Aushöhlung 50 aufweist, die darin gebildet sind. Die erste Aushöhlung bzw. Hohlraum 40 stellt Raum für Komponenten 61 und 62, die an der oberen Oberfläche 20a der PCB 20 befestigt sind, und für die Bonddrähte 65 bereit, die elektrisch die Komponenten 61 und 62 miteinander und/oder mit der PCB 20 verschalten bzw. verbinden. Die Komponenten 61 und 62 variieren in der Art, abhängig davon, ob das FOT-Modul 1 als ein optisches Sendermodul, ein optisches Empfängermodul oder ein optisches Sendeempfängermodul eingerichtet ist. Beispielsweise, wenn das FOT-Modul 1 als ein optisches Sendermodul eingerichtet ist, weisen die Komponenten 61 und 62 jeweils zumindest einen Treiber-IC und einen Elektrisch-zu-Optisch(E/O)-Wandler auf. In diesem Fall ist der E/O-Wandler 62 üblicherweise entweder eine Laserdiode oder eine LED. Wenn das FOT-Modul 1 als ein optisches Empfängermodul eingerichtet ist, weisen die Komponenten 61 und 62 jeweils zumindest einen Empfänger IC und einen Optisch-zu-Elektrisch(O/E)-Wandler auf. In diesem Fall ist der O/E-Wandler 62 üblicherweise eine Fotodiode. Wenn das FOT-Modul als ein optisches Sendeempfängermodul eingerichtet ist, weisen die Komponenten, die an der oberen Oberfläche 20A der PCB 20 befestigt sind, üblicherweise einen Treiber-IC und einen E/O-Wandler an der TX-Seite und einen Empfänger-IC und einen O/E-Wandler an der RX-Seite auf. Somit soll der Begriff „FOT-Modul”, wie der Begriff hierin verwendet wird, ein optisches Empfängermodul, ein optisches Sendermodul oder ein optisches Sendeempfängermodul bezeichnen.
Eine erste Aushöhlungs- bzw. Hohlraumwand 50a der zweiten Aushöhlung 50 definiert eine erste inverse kegelartige Struktur, die sich nach außen verjüngt bzw. zuspitzt, da sie sich nach oben und weg von einer Spitze bzw. Kegelspitze (Apex) 50b der ersten inversen kegelartigen Struktur erstreckt. Eine zweite Aushöhlungs- bzw. Hohlraumwand 50c der zweiten Aushöhlung 50 definiert eine zweite inverse kegelartige Struktur, die sich nach außen zuspitzt, da sie sich nach unten und weg von einer Spitze bzw. Kegelspitze (Apex) 50d der zweiten inversen kegelartigen Struktur erstreckt. Die Spitzen 50b und 50d sind einander gegenüberliegend entlang einer gemeinsamen optischen Achse 110 positioniert. Die erste und die zweite Aushöhlungswand 50a und 50c treffen sich in einem zentralen bzw. in der Mitte gelegenen Bereich, um einen zylindrischen Teilbereich (nicht gezeigt) zu bilden, um den eine Klemmen- bzw. Klammerstruktur 60 gesichert ist. Zusammen bilden die erste und die zweite inverse kegelartige Struktur eine duale, inverse kegelartige Struktur. Die duale, inverse kegelartige Struktur ist mit einem transparenten elastomeren Material (in den Figuren nicht sichtbar) gefüllt, um den optischen Strahlumformer 80 des FOT-Moduls 1 zu bilden. Der optische Strahltransformer bzw. -umformer 80 weist einen ersten Linsenteilbereich 80a und einen zweiten Linsenteilbereich 80b auf. Die optische Achse 110 entspricht den optischen Achsen des ersten und des zweiten Linsenteilbereichs 80a und 80b. Die optische Achse 110 entspricht auch der optischen Achse der Komponente 62, die eine aktive optische Vorrichtung ist.
Ein Material ist „transparent”, wie der Begriff hierin verwendet wird, wenn das Material Licht einer Primärwellenlänge des E/O- oder O/E-Wandlers, dargestellt durch Komponente 62, durchlässt oder überträgt. Ein Material ist „undurchsichtig” bzw. nicht-transparent, wie der Begriff hierin verwendet wird, wenn das Material Licht der Primärwellenlänge des E/O- oder O/E-Wandlers, dargestellt durch Komponente 62, abblockt bzw. blockiert, oder absorbiert. Ein Beispiel eines geeigneten Materials zum Füllen der zweiten Aushöhlung 50 ist Geniomer^® thermoplastisches Silikonelastomermaterial, das ein Produkt ist, das durch Wacker Chemie AG, ein deutsches Unternehmen, geliefert wird. Die Erfindung ist nicht mit Bezug auf das Material, das für diesen Zweck verwendet wird, beschränkt, mit der Ausnahme, dass das Material geeignete Elastizitäts- und Transparenzcharakteristika haben sollte und in der Lage sein sollte, Temperaturen innerhalb des Bereichs, dem das FOT-Modul 1 ausgesetzt werden wird, zu widerstehen.
Die gegossene Abdeckung 10, die die erste und die zweite Aushöhlung 40 und 50, die darin gebildet sind, aufweist, wird üblicherweise realisiert, indem ein bekannter Zweikomponentenspritzgussprozess verwendet wird. Während des Zweikomponentenspritzgussprozesses wird ein Spritzwerkzeug (nicht gezeigt) auf ein Volumen eingestellt, das der Form des optischen Strahlumformers 80 entspricht. Das Spritzwerkzeug wird dann mit dem transparenten Elastomermaterial gefüllt und das Material wird dann ausgehärtet. Das Spritzwerkzeug wird dann auf ein Volumen eingestellt, das der Form des nicht-transparenten gegossenen Teils 30 entspricht. Das Spritzwerkzeug wird dann mit dem nicht-transparenten polymeren Material gefüllt und das Material wird dann ausgehärtet. Andere Herstellungstechniken können auch für diesen Zweck verwendet werden, wie durch den Fachmann im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung verstanden wird. Beispielsweise kann der optische Strahlumformer 80 in die inverse kegelartige Struktur, die durch die erste und zweite Aushöhlungswand 50a und 50c definiert wird, vorgegossen bzw. vorgeformt werden. Die vorgegossene inverse kegelartige Struktur würde dann in das Spritzwerkzeug platziert werden, welche dann geschlossen und mit dem nicht-transparenten polymeren Material gefüllt werden würde. Das nicht-transparente polymere Material würde dann ausgehärtet werden, um den nicht-transparenten gegossenen Teil 30 zu bilden.
Das Material, das verwendet wird, um den nicht-transparenten gegossenen Teil 30 der Abdeckung 10 herzustellen, ist üblicherweise das gleiche nicht-transparente polymere Material, das üblicherweise verwendet wird, um DIP-Packungen herzustellen. Wie oben erwähnt, weist das nicht-transparente Kunststoffmaterial, das für diesen Zweck verwendet wird, einen CTE auf, der relativ nahe an dem CTE der PCB 20 ist. Dementsprechend, da die Temperatur des FOT-Moduls 1 variiert, werden sich der nicht-transparente gegossene Teil 30 und die PCB um ungefähr denselben Betrag ausdehnen und zusammenziehen, was verhindert, dass Delaminationen auftreten. Die Erfindung ist nicht mit Bezug auf das Material beschränkt, das für den äußeren nicht-transparenten gegossenen Teil 30 verwendet wird, mit der Ausnahme, dass das Material einen CTE aufweisen sollte, der relativ nahe dem CTE des Leiterrahmens oder der PCB 20 entspricht.
Die Abdeckung 10 ist üblicherweise an der oberen Oberfläche 20a der PCB 20 unter Verwendung eines klebenden bzw. anhaftenden Materials, wie beispielsweise Epoxid oder Kleber bzw. Klebstoff, gesichert, obwohl ein Verriegelungsmechanismus (nicht gezeigt) stattdessen für diesen Zweck verwendet werden kann. Die erste Aushöhlung 40, die Raum für die Komponenten 61 und 62, die an der oberen Oberfläche 20a der PCB 20 befestigt, bereitstellt, kann mit Luft oder Stickstoff gefüllt sein. Eine Mäanderstruktur 70, die in dem nicht-transparenten gegossenen Teil 30 gebildet ist, kompensiert Veränderungen im Druck in der ersten Aushöhlung 40, die durch Veränderungen in der Temperatur des FOT-Moduls 1 verursacht werden. Die Mäanderstruktur 70 ist auch eingerichtet, um zu verhindern, dass Verschmutzung bzw. Kontaminanten in die erste Aushöhlung 40 eindringen und die Operationen bzw. den Betrieb der Komponenten 61 und 62 stören. Die Mäanderstruktur 70 weist üblicherweise großvolumige Abschnitte 70a auf, die sich in Richtungen erstrecken, die senkrecht zu der Ebene der Zeichnungsseite sind, und Abschnitte mit kleineren Volumen 70b, die sich in Richtungen erstrecken, die parallel zu der Zeichnungsseite sind. Während ein Luftstrom durch die Mäanderstruktur 70 fließt, verlangsamt der Luftstrom in den Abschnitten 70a mit größerem Volumen, wodurch bewirkt wird, dass Partikel in der Luft aus der Luft herausfallen, so dass sie nicht in die erste Aushöhlung 40 eindringen und diese kontaminieren.
Ausrichtungsstifte 30c sind an der äußeren Oberfläche 30a des nicht-transparenten gegossenen Teils 30 gebildet. Ausrichtungsöffnungen 20c, die in der oberen Oberfläche 20a der PCB 20 gebildet sind, weisen Formen auf, die komplementär zu den Formen der Ausrichtungspins 30c sind, so dass die jeweiligen Ausrichtungspins 30c mit einer Passgenauigkeit in den jeweiligen Ausrichtungsöffnungen 20c aufgenommen werden. Die Paarung bzw. das Zusammenpassen der Ausrichtungsstifte 30c mit den Ausrichtungsöffnungen 20c stellt sicher, dass der optische Strahlumformer 80 optisch mit dem E/O- oder O/E-Wandler, der durch Komponente 62 dargestellt wird, ausgerichtet ist. Eine Öffnung 120 in der gegossenen Abdeckung 10 ist eingerichtet, um mit dem Ende einer Hülse bzw. Presshülse (nicht gezeigt) zusammenzupassen, die ein Ende eines optischen Wellenleiters (nicht gezeigt), wie eine Kunststoff- oder Glaslichtleitfaser, hält. Aus Beispielszwecken wird hierin angenommen, dass der optische Wellenleiter eine Lichtleitfaser bzw. ein Glasfaserleiter ist. Die Öffnung 120 ist durch eine Kante bzw. Stufe 120a und Seitenwände 120b definiert. Das Ende der Hülse (nicht gezeigt) liegt auf der Kante 120a und wird durch die Seitenwände 120b umgeben. Wenn das Ende der Hülse mit der Öffnung 120 verbunden ist, sind der Kern des optischen Wellenleiters, der durch die Hülse gehalten wird, der erste und der zweite Linsenteilbereich 80a und 80b und eine Strahlungsachse der Komponente 62 alle optisch entlang der optischen Achse 110 ausgerichtet.
Der optische Strahlumformer 80 ist geformt, um auf Licht in einer bestimmten Weise zu arbeiten. Wenn die Komponente 62 ein E/O-Wandler ist, wird Licht, das durch den E/O-Wandler 62 erzeugt wird, durch den ersten Linsenteilbereich 80a parallel ausgerichtet bzw. kollimiert und dann durch den zweiten Linsenteilbereich 80b auf einen Brenn- bzw. Fokalpunkt an dem Ende des Glasfaserleiters (nicht gezeigt), der an der Hülse (nicht gezeigt) angebracht ist, die an der Öffnung 120 gesichert ist, fokussiert. Wenn die Komponente 62 ein O/E-Wandler ist, wird Licht, das aus dem Ende der Faser austritt, die an der Hülse befestigt ist, durch den zweiten Linsenteilbereich 80b parallel ausgerichtet bzw. kollimiert und dann durch den ersten Linsenteilbereich 80a auf einen Brennpunkt auf dem O/E-Wandler 62 fokussiert.
Wie unten detaillierter mit Bezug auf 5 beschrieben wird, kann die Hülse, die innerhalb der Öffnung 120 aufgenommen wird, in einem Stecker (nicht gezeigt) enthalten sein, der „blind” an dem FOT-Modul 1 befestigt werden kann, ohne die Stirnfläche der Faser, die innerhalb der Hülse gehalten wird, potentiell zu beschädigen. Um diese Fähigkeit bereitzustellen, ist die Stufe 120a zumindest 1,3 Millimeter (mm) entfernt von der äußeren Oberfläche 30a des nicht-transparenten gegossenen Teils 30 beabstandet, der an dem Ende des Steckers anliegt. Die Länge des optischen Strahlumformers 80 (das heißt die Distanz zwischen den Spitzen 50b und 50d entlang der optischen Achse 110) basiert auf dieser Distanz. Es sollte jedoch beachtet werden, dass es nicht notwendig ist, eine Hülse und/oder einen Stecker mit dem FOT-Modul 1 zu verwenden. Es ist möglich, das Ende des Glasfaserleiters direkt an der Öffnung 120 zu befestigen, oder irgendeinen anderen Mechanismus zu verwenden, um den Glasfaserleiter mechanisch mit der Öffnung 120 zu koppeln. In dem letzteren Fall kann die Distanz zwischen der äußeren Oberfläche 30a und der Stufe 120a größer als 1,3 mm sein, aber muss es nicht.
Gemäß der erläuternden Ausführungsform gezeigt in 1A und 1B sind Metallteilbereiche 31a und 31b des Metallleiterrahmens 31 in den nicht-transparenten gegossenen Teil 30 der Abdeckung 10 eingebettet. Nach dem Sichern der Abdeckung 10 an der Befestigungsstruktur 20, die gemäß dieser Ausführungsform eine mehrschichtige PCB ist, werden elektrische Kontakte 31c des Metallleiterrahmens 31 an Massekontakten (nicht gezeigt) angelötet, die auf der oberen Oberfläche 20a der PCB 20 angeordnet sind. Die Massekontakte (nicht gezeigt) sind in Kontakt mit einer Masseschicht innerhalb der mehrschichtigen PCB 20, so dass der Metallleiterrahmen 31 einen elektromagnetisch abschirmenden Käfig für das FOT-Modul 1 bildet. Der Metallleiterrahmen 31 ist optional, aber in manchen Fällen wünschenswert.
2 stellt eine Seitendraufsicht eines FOT-Moduls 200 gemäß einer erläuternden Ausführungsform der Erfindung dar. Das FOT-Modul 200 ist identisch zu dem FOT-Modul 1 gezeigt in 1A und 1B, mit der Ausnahme, dass das FOT-Modul 200 einen vorgegossenen Leiterrahmen 210 anstelle der PCB 20 aufweist. Ähnliche Bezugszeichen in 1A bis 2 stellen ähnliche Elemente oder Merkmale dar. Der vorgegossene Leiterrahmen 210 weist einen Leiterrahmen 210a für elektrisches Bonden bzw. Anbinden und Wärmeableitung und einen vorgegossenen Leiterrahmenkörper 210b auf. Der nicht-transparente gegossene Teil 30 der Abdeckung 10 und der vorgegossene Leiterrahmenkörper 210b werden üblicherweise aus derselben Art von Kunststoffmaterial hergestellt. Daher haben der äußere nicht-transparente gegossene Teil 30 und der vorgegossene Leiterrahmenkörper 210b CTEs, die gleich, oder im Wesentlichen gleich, zueinander sind. Dementsprechend werden sich der nicht-transparente gegossene Teil 30 und der vorgegossene Leiterrahmenkörper 210b um im Wesentlichen dieselben Beträge ausdehnen und zusammenziehen, während das FOT-Modul 200 Temperaturvariationen ausgesetzt wird. Dieses Merkmal verhindert Delaminationen an der Schnittstelle zwischen dem gegossenen Leiterrahmenkörper 210b und dem nicht-transparenten gegossenen Teil 30.
Der nicht-transparente gegossene Teil 30 der Abdeckung 10 kann an dem vorgegossenen Leiterrahmenkörper 210b durch ein klebendes bzw. anhaftendes Material, wie beispielsweise Klebstoff oder Epoxid, gesichert werden. Alternativ kann der nicht-transparente gegossene Teil 30 und der vorgegossene Leiterrahmenkörper 210b jeweils Verriegelungselemente 30c und 210c aufweisen, die auf diesen gebildet sind, die ineinander eingreifen, um die Abdeckung 10 an dem vorgegossenen Leiterrahmenkörper 210b zu verriegeln. Eine Lücke existiert in der ersten Aushöhlung 40 zwischen der oberen Oberfläche der Komponente 62 und dem ersten Linsenteilbereich 80a. Gemäß der erläuternden Ausführungsform von 2 wird diese Lücke mit einem weichen Siliziummaterial 81 gefüllt. Das weiche Siliziummaterial 81 reduziert die Reflektion an der Oberfläche des ersten Linsenteilbereichs 80a.
3 stellt eine Seitendraufsicht einer gegossenen Abdeckung 300 eines FOT-Moduls gemäß einer anderen erläuternden Ausführungsform dar. Die gegossene Abdeckung 300 ist ähnlich zu der Abdeckung 10 (1A–2), insofern als sie von einem nicht-transparenten gegossenen Teil 330 gebildet wird, der eine erste Aushöhlung 340 und eine zweite Aushöhlung 350, die darin gebildet sind, aufweist. Wie die erste Aushöhlung 40 gezeigt in 1A–B stellt die erste Aushöhlung 340 einen Raum für Komponenten (nicht gezeigt) bereit, die an einer oberen Oberfläche einer Befestigungsstruktur (nicht gezeigt) befestigt sind, an der die Abdeckung 300 gesichert ist. Ähnlich wie die zweite Aushöhlung 50 gezeigt in 1A–2 ist die zweite Aushöhlung 350 mit einem transparenten elastomeren Material (in 3 nicht sichtbar) gefüllt, um einen optischen Strahlumformer 360 zu bilden. Der optische Strahlumformer 360 führt die Funktionen, die oben mit Bezug auf 1–2 beschrieben wurden, des optischen Koppelns von Licht zwischen einem Ende eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt) und einer aktiven optischen Vorrichtung (nicht gezeigt) durch. Der nicht-transparente gegossene Teil 330 weist das gleiche Material wie der nicht-transparente gegossene Teil 30 gezeigt in 1A–2 auf. Das transparente elastomere Material, das verwendet wird, um die zweite Aushöhlung 350 zu füllen, ist das gleiche, wie das transparente elastomere Material, das verwendet wird, um die zweite Aushöhlung 50 gezeigt in 1A–2 zu füllen. Die gegossene Abdeckung 300 kann in derselben Weise hergestellt werden, wie oben beschrieben, in der die gegossene Abdeckung 10 hergestellt wird.
Ein klebendes bzw. anhaftendes Material (nicht gezeigt) oder Verriegelungselemente (nicht gezeigt) können verwendet werden, um die Abdeckung 300 an einer Befestigungsstruktur, wie beispielsweise der PCB 20 gezeigt in 1A und 1B oder der vorgegossene Leiterrahmen 210 gezeigt in 2, zu sichern. Zur Erleichterung der Darstellung ist die Befestigungsstruktur in 3 nicht gezeigt. Der nicht-transparente gegossene Teil 330 weist Ausrichtungsstifte 330c darauf auf, die die Ausrichtungsfunktionen, die oben mit Bezug auf die Ausrichtungspins bzw. Stifte 30c gezeigt in 1A–2 beschrieben wurden, durchführen. Eine Mäanderstruktur 370, die dieselben Funktionen wie die Mäanderstruktur 70 gezeigt in 1A und 2 durchführt, ist in der Abdeckung 300 gebildet.
Die Abdeckung 300 gezeigt in 3 weist eine Öffnung 380 darin auf, die ähnlich zu der Öffnung 110 gezeigt in 1A–2 ist, zum Anbringen einer Hülse (nicht gezeigt) oder eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt) daran, um ein Ende des Glasfaserleiters (nicht gezeigt) mit der Abdeckung 300 auszurichten. Eine optische Achse 380a der Öffnung 380 ist orthogonal zu der optischen Achse 380b der aktiven optischen Vorrichtung (nicht gezeigt), die auf der Befestigungsstruktur (nicht gezeigt) befestigt ist.
Der optische Strahlumformer 360 agiert als ein optisches System, das Licht parallel ausrichtet bzw. kollimiert, beugt und fokussiert. In einem Übertragungsmodus wird divergierendes Licht, das durch einen E/O-Wandler (nicht gezeigt) erzeugt wird, parallel ausgerichtet, während es in einen ersten Linsenteilbereich 360b des optischen Strahlumformers 360 eintritt. Eine Oberfläche 360c des optischen Strahlumformers 360 ist um einen 45° Winkel relativ zu den Achsen 380a und 380b geneigt. Die geneigte Oberfläche 360c agiert als eine total interne reflektierende (totally internally reflective, TIR) Oberfläche, um das kollimierte bzw. ausgerichtete Licht hinwärts zu einem zweiten Linsenteilbereich 360d des optischen Strahlumformers 360 zu reflektieren. Der zweite Linsenteilbereich 360d fokussiert das reflektierte Licht in ein Ende eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt), der direkt oder mittels einer Hülse (nicht gezeigt) mit der Öffnung 380 mechanisch gekoppelt ist. In einem Empfangsmodus wird divergierendes Licht, das aus dem Ende eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt) austritt, parallel ausgerichtet bzw. kollimiert, während es in dem zweiten Linsenteilbereich 360d des optischen Strahlumformers 360 eintritt. Die geneigte TIR-Oberfläche 360c reflektiert das kollimierte bzw. ausgerichtete Licht hinwärts zu dem ersten Linsenteilbereich 360b, der das reflektierte Licht auf einen O/E-Wandler (nicht gezeigt) fokussiert. Wie oben erwähnt, kann das FOT-Modul ein optisches Sendeempfängermodul sein, das sowohl Sender- als auch Empfängerfunktionalität aufweist, in welchem Fall die gefüllte Aushöhlung bei Licht arbeitet, das sich in beide der oben beschriebenen Richtungen ausbreitet.
4 stellt eine Seitendraufsicht eines FOT-Moduls 400 gemäß einer anderen erläuternden Ausführungsform dar. Das FOT-Modul 400 weist eine Abdeckung 410 auf, die insofern ähnlich zu der Abdeckung 300 (3) ist, dass die Abdeckung 410 von einem nicht-transparenten gegossenen Teil 430 gebildet wird, der eine erste Aushöhlung 440 und eine zweite Aushöhlung 450, die darin gebildet sind, aufweist. Der nicht-transparente gegossene Teil 430 weist das gleiche Material wie der nicht-transparente gegossene Teil 30 gezeigt in 1A, 1B und 2 auf. Wie die erste Aushöhlung 40 gezeigt in 1A–2 stellt die erste Aushöhlung 440 Raum für Komponenten 461 und 462 bereit, die auf einer oberen Oberfläche einer Befestigungsstruktur 470 befestigt sind, an der die Abdeckung 400 gesichert ist. Gemäß dieser erläuternden Ausführungsform ist die Befestigungsstruktur 470 eine mehrschichtige PCB.
Wie die zweite Aushöhlung 50 gezeigt in 1A–2 ist die zweite Aushöhlung 450 mit einem transparenten elastomeren Material (in 4 nicht sichtbar) gefüllt, um einen optischen Strahlumformer 480 zu bilden. Der optische Strahlumformer 480 führt die Funktionen, die oben mit Bezug auf 1A–2 beschrieben wurden, des optischen Koppelns von Licht zwischen einem Ende eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt) und einer aktiven optischen Vorrichtung, die der Komponente 462 in 4 entspricht, durch. Das transparente elastomere Material, das verwendet wird, um die zweite Aushöhlung 450 zu füllen, ist das gleiche wie das transparente elastomere Material, das verwendet wird, um die zweite Aushöhlung 50 gezeigt in 1A–2 zu füllen. Die gegossene Abdeckung 410 kann in derselben Weise, wie oben beschrieben, hergestellt werden, in der die gegossene Abdeckung 10 hergestellt ist.
Ein Leiterrahmen 510 des FOT-Moduls 400 weist Metallleiterrahmenteilbereiche 510a und 510b auf, die in dem nicht-transparenten gegossenen Teil 430 eingebettet sind. Die eingebetteten Metallleiterrahmenteilbereiche 510a und 510b helfen, den Leiterrahmen 510 an der Abdeckung 410 zu sichern und stellen eine elektromagnetische Interferenz(EMI)-Abdeckung bereit. Elektrische Kontakte (nicht gezeigt), die auf der mehrschichtigen PCB 470 angeordnet sind, sind an den Metallrahmenteilbereichen 510a und 510b angelötet und sind über Vias bzw. Durchkontaktierungen (nicht gezeigt) mit einer Massenebene (nicht gezeigt) in der mehrschichtigen PCB 410 verbunden. Diese Verbindungen zwischen den Metallrahmenleiterteilbereichen 510a und 510b und der Massenebene in der mehrschichtigen PCB 470 bilden einen EMI-Abschirmungskäfig innerhalb des FOT-Moduls 400. Lötpunkte 520, die in einer Kugelgitteranordnung (Ball Grid Array) angeordnet sind, verbinden elektrische Kontakte der PCB 470 mit elektrischen Kontakten (nicht gezeigt) einer Motherboard-PCB 530, um Datensignale zu übertragen und elektrische Energie von der Motherboard-PCB 530 zu dem FOT-Modul 400 zu verteilen.
Eine Öffnung 540, die in der Abdeckung 410 gebildet ist, ist eingerichtet, um ein Ende eines Glasfaserleiters (nicht gezeigt) oder eine Hülse (nicht gezeigt), die das Ende eines Glasfaserleiters hält, aufzunehmen. Die Öffnung 540 kann eine Form aufweisen, die identisch oder ähnlich zu der Form der Öffnung 120 gezeigt in 1A–2 ist. Eine optische Achse 550 der Öffnung 540 (also die optische Achse der Hülse und/oder Faser) ist bei einem 120°-Winkel zu der optischen Achse 560 der Komponente 462, die die aktive optische Vorrichtung des FOT-Moduls 400 ist. Wenn das FOT-Modul 400 als ein optischer Sender eingerichtet ist, wird divergierendes Licht, das durch die Komponente 462, die, in diesem Fall, ein E/O-Wandler ist, erzeugt wird, parallel ausgerichtet bzw. kollimiert, während es in einem ersten Linsenteilbereich 480b des optischen Strahlumformers 480 eintritt. Eine Oberfläche 480c des optischen Strahlumformers 480 ist um einen 60° Winkel relativ zu den optischen Achsen 550 und 560 geneigt. Die geneigte Oberfläche 480c agiert als eine TIR-Oberfläche, um das kollimierte bzw. ausgerichtete Licht hinwärts zu einem zweiten Linsenteilbereich 480d des optischen Strahlumformers 480 zu reflektieren. Der zweite Linsenteilbereich 480d fokussiert das reflektierte Licht in das Ende eines optischen Glasfaserleiters (nicht gezeigt), der direkt oder über eine Hülse mit der Öffnung 540 gekoppelt ist.
Wenn das FOT-Modul 400 als ein optischer Empfänger eingerichtet ist, wird divergierendes Licht, das aus dem Ende eines optischen Glasfaserleiters austritt, parallel ausgerichtet bzw. kollimiert, während es in den zweiten Linsenteilbereich 480d des optischen Strahlumformers 480 eintritt. Die TIR-Oberfläche 480c reflektiert das kollimierte bzw. ausgerichtete Licht hinwärts zu dem ersten Linsenteilbereich 480b des optischen Strahlumformers 480. Der erste Linsenteilbereich 480b fokussiert das reflektierte Licht auf die Komponente 462, die, in diesem Fall, ein O/E-Wandler ist. Während eine einzelne TIR-Oberfläche 480c in 4 gezeigt ist, können mehrere TIR-Oberflächen, die bei verschiedenen Winkeln relativ zu den optischen Achsen 550 und 560 sind, verwendet werden, um die Weise zu steuern, in der Licht innerhalb des optischen Strahlumformers 480 reflektiert wird. Beispielsweise kann eine multifacettierte TIR-Oberfläche für diesen Zweck verwendet werden.
5 stellt eine Querschnittsseitenansicht einer erläuternden Ausführungsform des FOT-Moduls 1 gezeigt in 1A und 1B dar, das mit einem Steckerkopf 600 (plug header) verbunden ist, der eine Hülse 610 aufweist, die daran gesichert ist. Ähnliche Bezugszeichen in 1A, 1B und 5 stellen ähnliche Merkmale oder Elemente dar. Ein Teilbereich eines Glasfaserleiters 620 wird innerhalb der Hülse 610 gehalten, so dass ein Ende 620a des Glasfaserleiters 620 bündig mit einem Ende 610a der Hülse 610 ist. Das FOT-Modul 1 ist innerhalb eines FOT-Modulkopfes 630 positioniert. Wie oben mit Bezugnahme auf 1A und 1B ist die Kante bzw. Stufe 120a der Öffnung 120, die in der Abdeckung 10 gebildet ist, zumindest 1,3 mm weg von der äußeren Oberfläche 30a des nicht-transparenten gegossenen Teils 30 beabstandet. Die Oberfläche 30a grenzt an einen Teilbereich des Endes 600a des Steckerkopfes 600 an. Wie oben erwähnt, basiert die Länge des optischen Strahlumformers 80 auf dieser Distanz zwischen der Oberfläche 30a des nicht-transparenten gegossenen Teils 30 und dem Ende 600a des Steckerkopfes 600.
Der Steckerkopf 600 weist eine versenkte Oberfläche 600b auf, die um eine bestimmte Distanz von dem Ende 600a des Steckerkopfes 600 getrennt ist. Der FOT-Modulkopf 630 weist einen kreisförmigen Ausschnittsbereich 630a auf, der darin gebildet ist, der eine innere Oberfläche 630b und eine äußere Oberfläche 630c des FOT-Modulkopfes 630 definiert. Die innere Oberfläche 630b und die äußere Oberfläche 630c des FOT-Modulkopfes 630 sind um eine bestimmte Distanz getrennt. Diese Distanzen sind gleich zueinander, so dass, wenn der Steckerkopf 600 mit dem FOT-Modulkopf 630 verbunden bzw. gepaart ist, das Ende 600a des Steckerkopfes 600 an der inneren Oberfläche 630b des FOT-Modulkopfes 630 anliegt und die versenkte Oberfläche 600b des Steckerkopfes 600 an der äußeren Oberfläche 630c des FOT-Modulkopfes 630 anliegt. Dieses Verbindungs- bzw. Paarungsmerkmal stellt sicher, dass das Ende 610a der Hülse 610 richtig bzw. passend mit der Öffnung 120 verbunden ist, wenn der Steckerkopf 600 mit dem FOT-Modulkopf 630 verbunden ist, und eliminiert die Möglichkeit, dass das Ende 620a des Glasfaserleiters 620 während des „blinden” Verbindens des Steckerkopfes 600 mit dem FOT-Modulkopf 630 beschädigt wird. Dieses Merkmal des Bereitstellens der Fähigkeit des blinden Verbindens, während auch das Ende 620a des Glasfaserleiters 620 geschützt wird, ist bekannt als Bereitstellen eines „Kojiri”-Schutzes. Die Art der Anordnung gezeigt in 5 ist insbesondere gut geeignet zur Verwendung in der Automobilindustrie, in der Verbindungen oft per Hand gemacht werden, ohne die Hilfe von aktiven Ausrichtungssystemen.
In der Ausführungsform von 5 ist der FOT-Modulkopf 630 auf einer Seite davon an einer Motherboard-PCB 640 befestigt. Elektrische Kontakte (nicht gezeigt) der mehrschichtigen PCB 20 sind durch elektrische Leitungen 650 mit elektrischen Kontakten (nicht gezeigt) einer Motherboard-PCB 640 verbunden. Diese elektrischen Verbindungen erlauben, dass Datensignale von der Motherboard-PCB 640 zu der mehrschichtigen PCB 20 des FOT-Moduls 1 übermittelt werden, und dass Energie von der Motherboard-PCB 640 zu der mehrschichtigen PCB 20 des FOT-Moduls 1 verteilt wird.
Viele Variationen können an den Konfigurationen der FOT-Module, die in den 1A–5 gezeigt sind, innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung durchgeführt werden. Beispielsweise können die Abdeckungen 10, 300 und 410 eine Vielzahl von Formen haben und können mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Befestigungsstrukturen gesichert werden. Auch können die FOT-Module Merkmale oder Komponenten aufweisen, die in den Figuren nicht gezeigt sind, wie beispielsweise zusätzliche Gehäusestrukturen, Strukturen zur elektromagnetischen Interferenz(EMI)-Abschirmung, zusätzliche Leiterplatten, etc.
Es sollte beachtet werden, dass die Erfindung mit Bezug auf wenige erläuternde Ausführungsformen beschrieben wurde, um die Prinzipien und Konzepte der Erfindung zu demonstrieren. Wie oben erwähnt ist die Erfindung nicht auf die hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise, obwohl die Erfindung mit Bezug auf bestimmte FOT-Modulkonfigurationen gezeigt in 1A–5 beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht auf diese bestimmten Konfigurationen beschränkt. Auch können die optischen Strahlumformer 80, 360 und 480 eine Vielzahl von Konfigurationen aufweisen, um eine Vielzahl von optischen Charakteristika bereitzustellen, wie durch den Fachmann im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung verstanden wird. Der Fachmann wird im Hinblick auf die hierin bereitgestellte Beschreibung die Weise verstehen, in der diese Konfigurationen modifiziert werden können, während nach wie vor die vorher erwähnten Ziele und Vorteile erreicht werden. Alle solche Modifikationen sind innerhalb des Schutzumfangs der Erfindung.

Claims

Glasfaseroptisches Sendeempfänger(FOT)-Modul, welches aufweist: eine Befestigungsstruktur, die einen Befestigungsstrukturkörper und zumindest die Befestigungsoberfläche aufweist, wobei der Befestigungsstrukturkörper einen Wärmeausdehnungskoeffizienten (CTE) aufweist; zumindest eine erste aktive optische Vorrichtung, die auf der Befestigungsoberfläche befestigt ist; eine Abdeckung, die an der Befestigungsstruktur gesichert ist und die zumindest eine aktive optische Vorrichtung abdeckt, wobei die Abdeckung einen nicht-transparenten gegossenen Teil aufweist, der eine erste und eine zweite Aushöhlung aufweist, die darin gebildet sind, wobei die erste Aushöhlung Raum für zumindest die erste aktive optische Vorrichtung bereitstellt, die an der Befestigungsoberfläche der Befestigungsstruktur befestigt ist, wobei die zweite Aushöhlung mit einem transparenten elastomeren Material gefüllt ist, das transparent für eine Primärwellenlänge von Licht ist, das durch das FOT-Modul verwendet wird, wobei der nicht-transparente gegossene Teil für eine Primärwellenlänge von Licht, das durch das FOT-Modul verwendet wird, nicht-transparent ist, wobei der nicht-transparente gegossene Teil ein Material aufweist, das einen CTE aufweist, der dem CTE des Befestigungsstrukturkörpers entspricht, oder im Wesentlichen entspricht, und wobei die Abdeckung eine darin gebildete Öffnung aufweist, um ein Ende eines optischen Wellenleiters mechanisch mit der Abdeckung zu koppeln; und ein transparentes elastomeres Material, das in der Aushöhlung angeordnet ist, wobei das transparente elastomere Material transparent für die Primärwellenlänge von Licht, das durch das FOT-Modul verwendet wird, ist, wobei die zweite Aushöhlung, die mit dem transparenten elastomeren Material gefüllt ist, als ein optischer Strahlumformer arbeitet, um einen Lichtstrahl zu transformieren und den transformierten Lichtstrahl zwischen der aktiven optischen Vorrichtung und dem Ende des optischen Wellenleiters zu koppeln.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei der nicht-transparente gegossene Teil ein Kunststoffmaterial aufweist.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Mäanderstruktur, die in der Abdeckung gebildet ist und die mit der ersten Aushöhlung verbunden ist, um zu helfen, Druck innerhalb der ersten Aushöhlung auszugleichen; insbesondere wobei die erste Aushöhlung zumindest teilweise mit einem Silikonmaterial gefüllt ist, so dass zumindest manches von dem Silikonmaterial zwischen die aktive optische Vorrichtung und den optischen Strahlumformer eingefügt ist.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die aktive optische Vorrichtung ein Elektrisch-zu-Optisch(E/O)-Wandler ist, und wobei der optische Strahlumformer einen ersten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu dem E/O-Wandler positioniert ist, und einen zweiten Linsenteilbereich aufweist, der in nächster Nachbarschaft zu der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, positioniert ist, wobei der erste und der zweite Linsenteilbereich eine gemeinsame optische Achse aufweisen, und wobei der E/O-Wandler Licht der Primärwellenlänge erzeugt, wobei der erste Linsenteilbereich Licht, das durch den E/O-Wandler erzeugt wird, in einen kollimierten Lichtstrahl kollimiert, wobei der zweite Linsenteilbereich den kollimierten Lichtstrahl empfängt und den kollimierten Lichtstrahl auf einen Brennpunkt innerhalb der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, fokussiert.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die aktive optische Vorrichtung ein Elektrisch-zu-Optisch(E/O)Wandler ist, und wobei der optische Strahlumformer einen ersten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu dem E/O-Wandler positioniert ist, einen zweiten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, positioniert ist, und zumindest eine geneigte reflektierende Oberfläche aufweist, die zwischen dem ersten und dem zweiten Linsenteilbereich angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Linsenteilbereich eine erste bzw. eine zweite optische Achse aufweisen, die bei von Null verschiedenen Winkeln zu der geneigten TIR-Oberfläche sind, und wobei der E/O-Wandler Licht der Primärwellenlänge erzeugt, wobei der erste Linsenteilbereich Licht, das durch den E/O-Wandler erzeugt wird, in einen kollimierten Lichtstrahl kollimiert und den kollimierten Lichtstrahl entlang der ersten optischen Achse auf die geneigte reflektierende Oberfläche lenkt, wobei die geneigte reflektierende Oberfläche den kollimierten Lichtstrahl, der dadurch empfangen wird, auf den zweiten Linsenteilbereich reflektiert, wobei der zweite Linsenteilbereich den kollimierten Lichtstrahl empfängt und den kollimierten Lichtstrahl auf einen Brennpunkt innerhalb der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, fokussiert.
FOT-Modul gemäß Anspruch 5, wobei die von Null verschiedenen Winkel kleiner als 45° sind; oder wobei die von Null verschiedenen Winkel größer als 45° sind; oder wobei die von Null verschiedenen Winkel 45° oder ungefähr 45° sind; oder wobei die von Null verschiedenen Winkel 60° oder ungefähr 60° sind.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, weiterhin aufweisend eine Hülse, die an der Öffnung gesichert ist, die in der Abdeckung gebildet ist, wobei die Hülse eingerichtet ist, um das Ende des optischen Wellenleiters mechanisch mit der Abdeckung zu koppeln.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die Befestigungsstruktur eine Leiterplatte (PCB) aufweist; insbesondere wobei die PCB eine mehrschichtige PCB ist.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die Befestigungsstruktur einen vorgeformten Leiterrahmen aufweist.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die aktive optische Vorrichtung ein Optisch-zu-Elektrisch(O/E)-Wandler ist, und wobei der optische Strahlumformer einen ersten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu dem O/E-Wandler positioniert ist, und einen zweiten Linsenteilbereich aufweist, der in nächster Nachbarschaft zu der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, positioniert ist, wobei der erste und der zweite Linsenteilbereich eine gemeinsame optische Achse aufweisen, wobei der zweite Linsenteilbereich Licht, das aus dem Ende des optischen Wellenleiters austritt, in einen kollimierten Lichtstrahl kollimiert, wobei der erste Linsenteilbereich den kollimierten Lichtstrahl empfängt und den kollimierten Lichtstrahl auf den O/E-Wandler fokussiert, wobei der O/E-Wandler das darin fokussierte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.
FOT-Modul gemäß Anspruch 1, wobei die aktive optische Vorrichtung ein Optisch-zu-Elektrisch(O/E)-Wandler ist und wobei der optische Strahlumformer einen ersten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu dem O/E-Wandler positioniert ist, einen zweiten Linsenteilbereich, der in nächster Nachbarschaft zu der Öffnung, die in der Abdeckung gebildet ist, positioniert ist, und zumindest eine geneigte reflektierende Oberfläche aufweist, die zwischen dem ersten und dem zweiten Linsenteilbereich angeordnet ist, wobei der erste und der zweite Linsenteilbereich eine erste bzw. zweite optische Achse aufweisen, die bei von Null verschiedenen Winkeln zu der geneigten reflektierenden Oberfläche sind, und wobei der zweite Linsenteilbereich Licht, das aus dem Ende des optischen Wellenleiters austritt, in einen kollimierten Lichtstrahl kollimiert und den kollimierten Lichtstrahl entlang der ersten optischen Achse auf die geneigte reflektierende Oberfläche lenkt, wobei die geneigte reflektierende Oberfläche den kollimierten Lichtstrahl, der dadurch empfangen wird, auf den ersten Linsenteilbereich reflektiert, wobei der erste Linsenteilbereich den kollimierten Lichtstrahl empfängt und den kollimierten Lichtstrahl auf den O/E-Wandler fokussiert, wobei der O/E-Wandler das darin fokussierte Licht in ein elektrisches Signal umwandelt.
FOT-Modul gemäß Anspruch 11, wobei die von Null verschiedenen Winkel kleiner als 45° sind; oder wobei die von Null verschiedenen Winkel größer als 45° sind; oder wobei die von Null verschiedenen Winkel 45° oder ungefähr 45° sind, oder wobei die von Null verschiedenen Winkel 60° oder ungefähr 60° sind.