TWI429975B - 光學互連體 - Google Patents

Description

光學互連體 發明領域

本發明係有關光學互連體之相關技術。

發明背景

光束或光信號通常被用來傳送數位資料。舉例來說，光信號能被用來在長距離上、附近電路板上的電子構件之間、或是在一單一電路板上的電子構建之間傳送資料。光學通訊的一面向是在光學通道和各種其他裝置之間互連，其他裝置諸如底板、電子裝置、半導體雷射、光偵測器、其他構件。一個好的光學互連體具有高耦合效率、易於耦合、模組化，高可靠性，以及低成本。

發明概要

根據本發明之一實施例，特別提出一種光學互連體，其包含：一光學纖維；一互連體本體，該光學纖維終止於該互連體本體中；一微透鏡體，其將光準直離開該光學纖維，以產生一經準直光束；組配來對該經準直光束操作之一第一個性化模組；該第一個性化模組係與該互連體本體對準且可拆卸地連接到該互連體本體；其中，該光學互連體係組配來插入到一光學底板中的一插座內，該第一個性化模組係進一步組配來對該光學底板和該光學互連體之間遞送的光進行操作。

根據本發明之另一實施例，特別提出一種光學互連體系統，其包含：一光學底板；於該光學底板內的一插座，其使該光學底板中之光學通道暴露；一互連體本體；組配來連接到一外部節點之一光學纖維，該光學纖維終止於該互連體本體中以形成一終端；組配來與該光學纖維的該終端介接之一微透鏡體，用來將離開該光學纖維的光準直，以產生一經準直光束；以及連接到該互連體本體之一個性化模組，其中該互連體本體和個性化模組係組配來插到該插座中，使得該個性化模組內之光學通道與該光學底板內之光學通道對準，該個性化模組係組配來接收該經準直光束；該個性化模組包含一光學元件，其組配來光學地操縱該經準直光束以及將該經準直光束導引至該光學底板中的一光學通道中；該個性化模組係進一步組配來從該互連體本體移除，以及以具有一不同光學元件之一第二個性化模組取代。

圖式簡單說明

附隨的圖式繪示本文所描述的原理之各種實施例且為說明書的一部分。所描述的實施例係僅為實例且並未限制申請專利範圍之範疇。

根據本文所描述原理的一實施例，第1A圖和第1B圖係一光學互連體系統的一例示性實施例之截面圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第2圖係具有將光劃分為兩個部分之一主動光學元件的一例示性模組式光學互連體。

根據本文所描述原理的一實施例，第3A圖至第3D圖係執行各種光學操作之模組式光學互連體之例示性實施例。

根據本文所描述原理的一實施例，第4A圖和第4B圖係與光學底板介接的各種光學互連體之例示性實施例。

根據本文所描述原理的一實施例，第5圖係連接到一纖維式光學底板的各種光學互連體之一例示性實施例。

根據本文所描述原理的一實施例，第6A圖和第6B圖係一模組式光學互連體之透視圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第7圖係連接到一光學底板的一模組式光學互連體之一透視圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第8圖係連接到一光學底板的一模組式光學互連體之一側視圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第9A圖係一菊鍊網路架構之圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第9B圖係以一菊鍊網路架構組配的一光學互連體系統之一圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第10A圖係一匯流排網路架構之一圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第10B圖係以一匯流排架構組配的一光學互連體之一圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第11A圖係一星狀網路架構之一圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第11B圖係以一星狀網路架構組配的一光學互連體系統之一圖。

根據本文所描述原理的一實施例，第12圖係一光學互連體系統之一圖，該光學互連體系統已藉由插入模組式光學互連體到一光學底板來定製。

根據本文所描述原理的一實施例，第13圖係一流程圖，其顯示用以利用模組式光學互連體重新組配一光學互連體系統的一例示性方法。

縱觀該等圖式，相同參照號碼指出類似但不必要完全相同的元件。

較佳實施例之詳細說明

光束或光信號通常被用來傳送數位資料。舉例來說，光信號能被用來在一單一電路板上的電子構件之間、或是附近電路板上的電子構件之間傳送資料。這些光信號可以利用波導來遭安排路由供傳送。波導藉由強化控制光學能量的擴張之界限而載有該光學能量，並將其導引至一所欲位置。光學通訊的一面向是在光學通道和各種其他裝置之間互連，其他裝置諸如底板、電子裝置、半導體雷射、光偵測器、其他構件。在波導之間之一個好的光學互連體應具有高耦合效率、易於耦合、低成本、重新組配能力，產生一可靠的連接，以及抵抗由於隨系統頻寬增加的執行能力之退化。

形成光學互連時的挑戰中之一者是，光學通道典型上是非常小的(針對一單模光學纖維約等於10微米的規模，以及針對一多模光學纖維約等於62.5微米的規模)。另一個挑戰是處理當光信號離開這些光學纖維時，該光信號的發散性。為了對準此纖維與另一纖維，典型上需要昂貴、高精密度的構件。作這樣的連接也會耗時，且產生的連接通常非常固定。因此，重新組配光學系統通常牽涉切除一大量的固線式硬體，其對於重新接線是不經濟的。

已經發現的是，藉由將離開一光學通道的光準直為具有比該通道本身大的一直徑之一束，用於一光學互連之對準精密性會被降低。因此，更多較不昂貴的材料與製造過程可以被用來產生具有所欲的精密程度。一光學互連系統的構件可然後被模組化，使得他們為可易於重新組配且可重新利用。這提供了一低花費的互連纖維，其具有插塞且執行重新組配能力。該等模組式光學互連體允許於相同光學底板上點對點連接、分離、結合、多點傳輸。這些模組式光學互連體適合於空心金屬波導或是通常實心核心光學波導。該等空心金屬波導具有透過該等空心金屬波導之光傳播係幾近準直的屬性，且具有低衰減的屬性，以及當該光離開該波導時陳列一非常低發散角度的屬性。此低發散角度允許穿過一小的空氣間隔耦合到其他空心金屬波導而具有低損失。

更進一步地，各種光學功能可建立於該等互連體中。舉例來說，這些功能可包括：移除來自波導之一預定量之光動力之一光學分接器；自一通口取得光動力且將該動力分離為二或更多獨立光束之一光學分離器；自二或更多個通口取得輸入且組合它們的光動力為一個輸出通口之一光學組合器；自一波長多路式光束移除一特定波長之一波長選擇過濾器；以及一發送/接收組態。藉由整合額外的功能到該等互連體中，該光學纖維可藉由簡單插塞該光學互連體構件、以及以具不同功能之一不同互連體構件將其取代，而獲重新組配。

在接下來的描述中，為了解釋的目的，提出許多具體細節，以達提供本案系統與方法的通透了解之目的。然而，將會明顯的是，對於熟於此技者而言，本案裝置、系統和方法可在沒有這些具體細節的情況下而實現。說明書中提及之「一實施例」、「一實例」或類似語言，意味與該實施例或實例連結所描述之一特定特徵、結構或特性，係包括於至少那一個實施例中，但在其他實施例中並非必要。詞彙「在一實施例中」或在說明書中各處中的類似詞彙之各種情形，不必然全部涉及同一實施例。

對於裝置來說，光學地連接到一底板是很常見的。如同在說明書和附隨的申請專利範圍所使用地，用語「底板」表示一結構，其具有能夠透過若干整合插座或其他容座來接取之多重通訊通道。舉例而言，一底板可含有可與若干獨立裝置連接之一共同匯流排。底板通訊通道可包括電線、光學纖維、空心金屬波導、或其他通道。該底板可含有光電換能器、信號處理電子安定器、各種類型的光源以及檢測器。當使用用語「光學底板」，該底板包含組配來透過該底板傳輸光學信號之至少一通道。光學底板可被劃分為兩群：可被電子致動以發送和接收電子和光學信號之主動式底板，以及在別處轉換和交換所產生的信號之被動式底板。下文所描述的原理可適用於主動式底板、被動式底板兩者，或是混合式底板。

在說明書與後附申請專利範圍中，用語「個性化模組」表示一可拆卸、可內部交換元件，其含有對進入及/或離去光操作以顯著地改變該光的特性之至少一光學元件。這些特性可包括光的方向或光譜內容。該個性化模組係可拆卸地對準於一互連體，且提供一光學互連體系統之隨插即用重組態(plug-and-play reconfiguration)。該個性化模組可連接到源自於一外部構件或源自於一底板之一光學輸出端。在某些實施例中，一個性化模組可被放置在一光學輸出端的每一端部。該等個性化模組之模組本質可於測試、組配系統中的彈性、易於裝配、且一廣泛種類的光學系統之間的相容性提供優點。

第1A圖係一例示性光學互連體系統100的一截面圖。根據一例示性實施例，該光學互連體系統100包括一模組式光學互連體105，以及形成於一光學底板140中之一對應插座110。該模組式光學互連體105係形成在一光學纖維125的一終端上。

該模組式光學互連體105包括一或更多個微透鏡135，其將通過離開或進入光學通道125的光能形塑。根據一例示性實施例，該微透鏡135可利用精密塑膠注射模製而形成。該微透鏡可包括各種簡單或複合的透鏡體。例如，簡單透鏡體可形成有球面或非球面輪廓。諸如防刮塗層和抗反射塗層之各種塗層，能被置於該微透鏡的外部表面之上。

此外，為了避免自該光學纖維125的末端眼面反射，一折射率匹配黏合劑130可介設於該光學纖維125和該微透鏡135之間。一折射率匹配黏合劑130可基於若干因素來選擇，包括將該黏合劑的光學折射率與該光學通道125的光學折射率緊密地匹配。在設計上，該光學通道125的光學折射率亦係與該微透鏡135匹配，該黏合劑的光學折射率可同時與該光學通道125和該微透鏡135匹配。舉例來說，一典型光學纖維的典型光學反射率可大約為1.48。該微透鏡可形成自一聚合物，例如具有接近1.488的光學反射率之聚甲基丙烯酸甲酯。一黏合劑，諸如具有實質上類似的反射率之丙烯酸酯為基底的材料，可介設於該光學纖維和該微透鏡之間。藉由匹配各種構件的光學反射率，在各種材料之間的界面上的光學不連續性可大幅地降低或排除。這樣使菲涅耳反射(Fresnel reflection)和在各種光學界面的散射最小化。上文所給予之實例僅為一例示性實施例。廣泛種類的材料和組態可被用來形成該等互連體構件。

根據一例示性實施例，該光學纖維125的端部可在當使用一折射率匹配黏合劑時被「鋸斷(saw cut)」。鋸斷表示將一光學纖維切斷成致生一相對粗糙的端部表面之一所欲長度之相對不昂貴且快速的方法。鋸斷纖維通常顯出很大的光學損失以及大量的散射。然而，當一折射率匹配黏合劑被用來黏接一鋸斷纖維的端部與另一個光學元件時，該光學黏合劑填補該鋸斷纖維的該端部之粗糙紋理，並大幅地降低光傳送上粗糙紋理的負面影響。因此，當折射率匹配黏合劑遭使用時，該光學纖維能被鋸斷而無需花時間在後來磨拭或塗敷該纖維的該端部。

一波導T 137形成一光學路徑，其從該微透鏡向下延伸並分支為左和右路徑。根據一例示性實施例，該波導T 137係形成自相交的空心金屬波導區段。該波導T 137可含有一或更多個光學元件150。根據一例示性實施例，該波導T 137的水平區段係組配來與通過該光學底板140之一光學通道對準，該光學通道例如為一空心金屬波導115。

該模組式光學互連體105係組配來由該光學底板140中的一插座110所收納。該模組式光學互連體105可包括各種對準特徵，包括特定外表幾何形狀、通道、插腳、或其他對準特徵。根據一例示性實施例，一模組式光學互連體105包括至少兩個對準插腳120，其係於該模組式光學互連體105插入到該插座110中時，由對準洞孔145收納。

在第1B圖中，該模組式光學互連體105已經插入該插座110中。該等對準插腳120係被收納至對準洞孔145中，以提供該模組式光學互連體105和該光學底板140間的旋轉與平移對準。然後，該波導T 137與空心金屬波導115對準。

一輸入光束沿著光學纖維125通過，穿過折射率匹配黏合劑130且藉由該微透鏡135來準直。該經準直光束160往下通過該波導T 137，並遇到一光學元件150。該光學元件150可以是若干光學構件中的任一者。在此情形中，該光學元件150係將該經準直光束區分成兩個水平地通過進入該等 空心金屬波導115的輸出光束162、165之一楔形體。

在此例示性實例中，該光學互連體系統100已將一光學纖維125中經導引的光折射底轉換為一經準直光束160。該光束160的準直性質係很好地適用於行經穿過空心金屬波導115，蓋因其以該等空心金屬波導115的側邊使得光的反射量最小化。

空心金屬波導115包括由高反射性金屬壁所包圍之一空心空氣核心。空心金屬波導能以各種基材組裝，該等基材包括矽、玻璃或塑膠。包括鋸開、雷射機造、潮式或乾式蝕刻、注射模製、壓縮模製以及其他合適的過程之各種圖案化過程能被用來形成該等空心金屬波導。根據一例示性實施例，這些溝槽的側壁和底部然後會利用濺鍍過程而被金屬化，以在關注的波長提供一高反射性表面。例如，銀可被濺鍍塗敷至該等溝槽中以提供反射性塗層。在某些實施例中，以諸如氮化鋁之一鈍化層將銀覆蓋塗敷是有優點的，鈍化層保護該塗層且避免氧化作用。此外，一底部塗層可被提供來改善銀層對基材的黏合。一波導蓋可然後黏接到圖案化基材，以覆蓋該等溝槽以及完成該空心金屬波導。一空心金屬波導交叉的典型尺寸可大約為150微米乘150微米或300微米乘300微米。該等波導的尺寸和幾何形狀能根據特定設計而改變。

該等空心金屬波導的低折射率空氣核心，肇致數個獨特的特徵，這些特徵在更廣泛調查的聚合物為基礎的波導中是找不到的。這些空心金屬波導在光學互連體系統中提 供非常低的光學損失、低繞射損失、以及低模態分散之潛能。相對於聚合物或其他實心波導，該等空心金屬波導在輸入和輸出眼面上沒有反射性損失。以矽組裝之經銀塗敷的空心金屬波導已達到比0.05dB/cm還低的損失。該等空心金屬波導之空氣核心產生非常少的光學分散，其允許該等空心金屬波導以接近兆赫頻率的速率傳送資料。

第2圖係一例示性模組式光學互連體200的一圖，該互連體200係與繪示於第1圖中的模組式光學互連體100(第1圖)類似。這兩個光學互連體之間的一個差異，是欠缺在微透鏡135和光學纖維125的出口端部之間的一折射率匹配粘著層。離開該光學纖維125之快速發散光215係藉由該微透鏡135來準直，以及通過至該空心金屬波導T 137中。

在該波導T 137中的相交處，一光學元件205於入射光束160上執行一光學操作。在此情形中，該光學元件205係一反射性楔形體，其將光劃分為一左輸出光束162和一右輸出光束165。該反射性楔形體205的水平位置可以被改變，以修改各方向中所反射的光量。可放置該反射性楔形體205之水平位置的範圍係以該反射性楔形體205之下的一雙頭箭頭繪示。舉例來說，藉由將該反射性楔形體205滑動到左邊，該經準直光160的較大部分會被往下反射至波導T 137的右邊分支。當該反射性楔形體205係被定位至左邊，使得只有該楔形體的右邊坡面遭呈現給該經準直光160，則所有的經準直光160會往右邊反射。反過來說，當該反射性楔形體205係被一路定位到右邊，使得只有該楔形體的左邊坡面 遭呈現給該經準直光160，則所有的經準直光160會往左邊反射。被反射到該波導T的左邊和右邊分支之該經準直光的百分比，能夠藉由改變該楔形體205的位置來變化。

雖然第2圖顯示該光源自於該光學纖維125且被傳送到該光學底板140(第1圖)中，但是相同組態能被用於相反操作。例如，透過空心金屬波導115(第1圖)傳播的兩個獨立光束能夠藉由該反射性楔形體向上反射並反射至該微透鏡中。然後，該微透鏡135將光聚焦至該光學纖維125以供傳送到一外部構件用。

根據一例示性實施例，在形成該模組式光學互連體200時，該反射性楔形體205係永久地位處在所欲水平位置。替代地，該反射性楔形體可在該模組式光學互連體200內動態或手動地調動，以改變該模組式光學互連體200之左/右分離性質。

第3A圖至第3D圖顯示可用於一模組式光學互連體300、305、310、315之各種其他例示性光學元件320、325、330、335、340。第3A圖顯示一模組式光學互連體300，其包括放置在該波導T 137的相交處之一低輪廓楔形體320。大體上來說，透過空心金屬波導傳播的光係相當均勻地分佈在該空心金屬波導的截面區域上。該低輪廓楔形體320僅覆蓋該空心金屬波導的內部區域之一部分。於是，朝上往該微透鏡135反射之光量係與該低輪廓楔形體320覆蓋之內部區域之部分成正比。剩下的光不會向上反射，但是會繼續向下通行至該空心金屬波導，並離開該光學互連體。這 樣導致一可讓一部分的光通行穿過一光學底板之區域式光學分接器，在沒有阻礙剩下來的光通過該互連體的情況下，被轉移到該模組式光學互連體300中。

第3B圖係一例示性模組式光學互連體305，其包括以跨過該波導T 137的水平分支的一角度延伸之一光學元件325。根據一例示性實施例，此光學元件325可為：一部分反射性薄膜、一區域式反射性薄膜、一光譜選擇性反射體、一偏光選擇性薄膜等。例如，假如該光學元件325是延伸跨越該空心金屬波導137之一部分反射性薄膜，則該洞孔區域上之光的一百分比將會被朝上反射至該微透鏡。針對一區域式反射性薄膜，該薄膜的一部分將會被反射地塗敷且該薄膜的剩餘者將維持透明。於是，入射於該薄膜的該反射性部分之光將會被朝上引導至該微透鏡。此外或是可替代地，該薄膜可基於光的光譜或偏光特性來選擇性地反射光。舉例來說，該薄膜可朝上反射一特定波長或偏光，同時允許具有其他波長或偏光的光通過該薄膜並繼續下至該空心金屬波導。該光學元件325可為一表層薄膜、薄光學板、具有一有角度表面的稜鏡、或其他合適的光學構件。

第3C圖係一例示性接收/發送光學互連體310之一圖。在此例示性實施例中，該波導T的一側係分離為兩個獨立通道，即一左通道330和一右通道335。左通道330和右通道335都是L形且具有位於該等通道的每一者的轉角之一反射性表面。此反射性表面將光重新導向行經通過該L形通道。一個通道能夠被用來接收來自該空心金屬波導之光學資訊， 以及另一側可被用來將光學組態傳送回該空心金屬波導中，反之亦然。該等通道330、335各具有一反射性牆面，其變更經準直光學能量行經於該通道中的角度為90度。當此組態係想要在一空心金屬波導中全部的光束被移除、處理，以及然後以一經改變或新的形式回到相同波導中，這個組態能夠是有優點的。例如，若一光學信號需要相位校正，則全部的光學信號能夠利用該接收/傳送光學互連體310來移除、相位改正、並返回該空心金屬波導。各種其他操作可獲執行，包括放大與過濾。

第3D圖係一例示性透通(pass-through)光學互連體315之一圖。在此例示性實施例中，該光學互連體包括一水平波導區段340，其連接一光學底板中的一左波導與該光學底板中的一右波導。此透通光學互連體315可被用來填滿目前未正使用之一插座110(第1圖)。這會保護終止於該插座的波導免受汙染或破壞。此外，在該透通光學互連體315中的該波導區段340可非以直線從左邊的一波導通至右邊的直接相對波導。反而，該波導區段340可被用來重新路由供傳送光學信號到一所欲光學波導。

第4A和4B圖係一光學互連體系統400之一例示性實施例之截面圖。在此例示性實施例中，該光學底板405含有一空心金屬波導408與插座410、425、440、455。該等互連體300、305、310、315係組配來適應該等插座410、425、440、455並使該等光學纖維的輸出準直及/或將輸入光束導引至光學纖維口徑中。一第一互連體係一區域式分離器互連體 300，以及一第二互連體係一分離/結合光學互連體305。一第三互連體係一接收/發送光學互連體310，其包括一左通道和一右通道。一第四互連體係一透通互連體315，其被指定來填滿一插座410並保護空心金屬波導免受汙染或破壞。如上文所討論地，該等互連體300、305、310、315與插座410、425、440、455為模組式。因此，任何互連體可與任何插座配對。在第4A圖中，該區域式分離器互連體300係在一第一插座410之上，該分離/結合光學互連體305係在一第二插座425之上，該發送/接收光學互連體310係在一第三插座440之上，以及該透通互連體315係在一第四插座455之上。

第4B圖顯示位設於該光學底板405的該等插座410、425、440、455(第4A圖)之各種互連體300、305、310、315。在第4B圖所顯示的例示性組態中，透過空心金屬波導408從左邊行經到右邊之一光線402首先遇到該第一互連體300之該區域式分離器。該區域式分離器將光線的一部分朝上引導至該第一互連體300中，其中它藉由該微透鏡體聚焦至該光學纖維中。該光線的剩餘部分繼續行經穿過該空心金屬波導408並遇到該分離/結合元件。光學能量的一部分被朝上引導至該第二互連體305中。剩餘的光學能量繼續穿過該空心金屬波導408，並且全部被轉移到該第三互連體310的左通道中。該第三互連體310可傳送相同的光學信號或一不同的信號出右通道。然後此信號移穿過空心金屬波導408與透通光學互連體315。

第5圖係一例示性光學互連體系統500之一截面圖，該系統使用光學纖維510作為光學底板505中的波導，而不是在先前圖式中所繪示的空心金屬波導。在此例示性實施例中，互連體520、525、535、545係實質類似於上述第4A和4B圖中的那些互連體。各種光學構件530、540、550和附加透鏡體515係形成於該等互連體520、525、535、545內。該等附加透鏡體515係被用來將來自該等纖維的光轉移到經準直的自由空間並重新轉回。當該光離開該等互連體之該等纖維時，該光係藉由該等微透鏡體準直。該等各種光學構件530、540、550操縱該經準直光，然後該經準直光被導引到該光學底板505中的該光學纖維510中。自該光纖510到該等互連體之光轉移以一類似方式發生，其中如果該等光學構件在該插座中，則離開該光學纖維510之光係藉由相關聯透鏡體515準直並與該插座中之該等光學構件互動。被向上引導至該等互連體的光之該部分係聚焦於相關聯的光學纖維中。

第6A和6B圖係一例示性互連體600的之透視圖，該互連體600包括一互連體本體605和按扣於該互連體本體605上之一個性化模組610。根據一例示性實施例，一光學帶體612被連接到該互連體本體605。該光學帶體612可含有一或更多個光學纖維或其他光學通道。在第6A和6B圖中所繪示的實例中，該光學帶體612係由12個獨立的光學纖維所製作。該纖維帶體612可利用一V形槽放置於該互連體本體605的本體615中，該V形槽將該纖維帶體的終端端部導引至該 互連體本體605中的一所欲位置。該纖維帶體612與該互連體本體605的對齊可在製造期間發生或可在範圍內完成。

該等光學纖維終止於該互連體本體605之本體615內，並藉由一微透鏡體陣列620來準直。該互連體本體605之該本體615包括側突出部630與C形支架655。兩個精密插腳625延伸自該本體615並穿過該微透鏡體陣列620。根據一例示性實施例，該等插腳625可提供針對該微透鏡體陣列620之對準。各種其他對準技術可獲使用，包括以錐體成球形(spheres in cones)、在轉彎處阻擋(block in corner)以及其他技術。這些技術可被修改或組合，以提供針對一給定應用之所欲的對準程度。如同先前所討論地，該微透鏡體陣列620可使用一折射率匹配黏合劑來黏附於該本體615的底部與該等光學纖維之終端端部。此外或可替代地，各種其他黏接技術可獲使用。

使用含有用於該帶體612中的所有光學纖維之準直透鏡的一單件式微透鏡體陣列620提供了若干優點。首先，它消除了製造大量個別透鏡的需求。第二，該微透鏡體陣列620比個別透鏡大且因此更容易處理。第三，此對準動作會比較簡單，蓋因整個微透鏡體陣列620能同時與該本體615對準。

該個性化模組610係具有水平基底647和向上延伸的兩個臂部之U型支架。該水平基底647包括被組配來收納插腳625之兩個洞孔635。當該等插腳625被推入該等洞孔635，以及該微透鏡體陣列620之底部表面接觸該水平基底647之 上表面時，該互連體本體605係與該個性化模組610對準。臂部642各具有一突出結構640，其位設於該該本體615中的該突出部630上，以將該個性化模組610固接至該互連體本體605。

在此例示性實施例中，十二個分開的波導區段645係形成於該水平基底647的上表面中。該等波導區段645的中心部分含有各種光學元件，諸如一區域式分接頭(area based tap(分接器))、接收/發送透鏡、光學濾器/反射器、分割/組合透鏡，並且通過上文所討論的波導。多種其他光學元件可被包括在內。藉由實例且非為限制，該等光學元件包括光偵測器、光源、束集堆、各種稜鏡、鏡體、分離器、波長選擇濾器、或其他光學元件。這些光學元件對從該底板進入該互連體之經準直光線及/或由該微透鏡體陣列620所產生之經準直光線進行操作。一給定個性化模組610可包括12個或更多個相同光學元件或所欲光學元件之任何其他組合。另外，為了發送與接收於堆疊於彼此的頂部之空心金屬波導中所呈現的光，一個性化模組也可用二或更多階來組配。

第6B圖係位設於該個性化模組610中的該互連體本體605之一例示圖。根據一例示性實施例，插腳625的長度係使得該等插腳在該互連體本體605位設於該個性化模組610中時，突出該個性化模組610的底部。這會允許該等插腳625會由該底板140(參第1圖)中的對準洞孔145(參第1圖)所收納。

根據一例示性實施例，該互連體600的構件可為塑膠注射模製品。可使用廣泛的各種塑膠，例如熱塑性塑膠、熱固性塑膠、玻璃填充聚碳酸酯和合成橡膠。在某些情況中，會想要針對互連體中的不同元件使用不同的聚合物。舉例來說，一相對剛性的聚合物可被用於該本體615，而一更為彈性的聚合物可被用於該光學帶體纜線之順應性栓扣和應變釋放。使用諸如塑膠注射模製之不昂貴的製造技術以產生光學互連體，能夠顯著地降低互連體的價格。更進一步地，不論互連體的功能為何，該本體615與微透鏡體陣列620對於所有互連體是通用的。這會進一步降低部件數量和製造費用。

第7圖係一透視光學互連體系統700，其包括位設於該光學底板730中的互連體600。為清晰起見，只有繪示該光學底板730的一部分。該光學底板730可包括若干個其他構件、插座和光學通道。

如上文所述，該互連體本體605係位設於該個性化模組610中，以形成互連體600。該光學底板730包括一插座721和順應性栓扣710。如同先前所討論地，該等插腳625延伸自該個性化模組610之底部，且延伸至該插座721的底部內的對準洞孔145(參第1圖)中。該等順應性栓扣710向上延伸通過該等C形支架655以抓取該互連體600。在此組態中，該等插腳625提供對準，並且該等順應性栓扣710使該互連體扣持於位置。可使用若干種其他連接方案以對準和固接該個性化模組610、互連體本體605和該底板730。

該底板730包括若干個光學通道725。根據一例示性實施例，該等光學通道725為空心金屬波導。如同上文所討論地，空心金屬波導可用各種基材來建構，包括矽、玻璃或塑膠。根據一例示性實施例，精密的溝槽係在該底板的一基部720中切割。該等精密溝槽然後會以一反射塗層塗敷。一頂板715的下表面亦以一反射塗層塗敷。該基部720和該頂板715然後接合在一起，以形成封閉的空心金屬波導。另外或可替代地，該底板730可具有各種其他組態，包括模製聚合物波導或內嵌式光學纖維。

第8圖顯示光學互連體系統700的一例示性實施例之一截面圖。該光學帶體705進入該本體615。組成帶體705之個別纖維125係終止於該本體615的底部表面上或其附近。如上文所述地，該微透鏡體陣列620係與該本體615接合。該個性化模組610係被按扣於該互連體上，使得該個性化模組610之波導區段645於光學底板730中與波導通道725對準。該個性化模組610在該波導區段645中可包括一或更多個光學元件722。

如同上文所討論地，該光學底板730可由一基部720和一頂板715所製作。該等順應性栓扣710向上延伸通過該等C形支架655以抓取該互連體本體615。根據一例示性實施例，該光學帶體與它的纖維永久地接合至該本體615。藉由僅僅交換目前的個性化模組610為一新的個性化模組，該光學互連體系統700的組態可遭改變。第9A圖至第12圖繪示隨插即用組態，其能夠僅藉由插塞一互連體、移除一第一個 性化模組、以及將其以另一個性化模組取代、並且將互連體插塞回該光學底板中而達成。

第9A圖係一例示性序列網路架構802或菊鏈的一圖。在一序列網路架構802中，實體互連結構814係在該網路之節點804、806、808、812之間點對點為之。在此網路組態中，從左邊行經到右邊通過該網路802之一光學信號首先被一第一節點804截取。該第一節點804對該光學信號執行任何想要的操作。該第一節點804可能會或可能不會將一光學信號傳送給第二節點806。若一信號被傳遞至該第二節點806，則該第二節點截取該信號，並且可能會或可能不會將一信號傳遞給該第三節點808等等。

如第9B圖所示，此序列網路架構能在該光學底板上使用一單一光學通道820而輕易地實現。為清晰起見，只有顯示該等互連體之相關部分。舉例來說，在第9B圖中，只有顯示該等個性化模組的略圖以及在該個性化模組內之相關光學構件。各個互連體之該等個性化模組830、840、850、860係遭選擇，使得發送/接收光學元件處於該光學通道820的路徑中。光學帶體834將各種節點838、848、858、868連接至合適的互連體。該等節點838、848、858、868可為本質上單純光學、可主要為電子式、或是可為光學與電子式的組合。

當該光學信號825從左邊進入，其可由該第一個性化模組830中的該接收/發送光學元件832轉送至該帶體834中，並被傳送至該第一節點838。該第一節點838接收該光學信 號，處理它，以及將該信號重新向下送回該帶體834。該接收/發送光學元件832然後將該信號導引至下一個個性化模組，並且重覆該過程。這個組態導致第9A圖中所描述的序列架構。

僅僅藉由插塞該等互連體以及將該等個性化模組830、840、850、860以具有不同光學元件之新個性化模組取代，該網路的架構可被變動。第10A圖繪示一匯流排拓樸816。在一匯流排拓樸816中，各節點818、822、824、826係連接至一單一通訊通道828。一信號從源頭行經至網路818、822、824、826中的各節點。

根據一例示性實施例，藉由將第9B圖所顯示的所有個性化模組，以具有漸進較大區域式的分接器880、882、884、884之一序列的新個性化模組890、892、894、896取代，則該光學互連體系統800係從第9B圖中所繪示的菊鏈拓樸重新組配為第10B圖的匯流排架構。進入信號825係由第一區域式分接器880分離，以轉移總體信號能量的25%為一新信號836，該新信號836沿著該光學帶體834行經至該第一節點838。該信號剩下來的75%傳遞到含有一較大區域式分接器882之該第二個性化模組892。此分接器882也抽取原始信號的25%並將此信號846傳遞到該第二節點848。類似地，當信號856、866由另外的個性化模組894、896所創造，原始信號的剩餘50%係漸進地分散到另外兩個節點858、868。最後的區域式分接器884覆蓋了該波導820的全部區域並且將剩下全部的光學信號866導引至最後一個節點868。

第11A圖繪示一星狀網路架構817，其包括藉由通訊鏈路827分開連接到三個周圍節點822、824、826的每一者之一中心節點818。第11B圖顯示該光學互連體系統800為一星狀網路架構之一例示性重新組態。在此實施例中，該第一節點838為中心節點，並使用一雙向信號891在其他三個節點中的每一者內分開通訊。該雙向信號891係由光學能量之三個不同波長所組成。此雙向信號891係被傳送到該第一個性化模組890，其含有將光的所有波長往該光學通道820向下反射至其他節點之一鏡體837。一第二個性化模組892具有一波長選擇性分接器847，其將具有一第一波長893之一第一信號轉移至該第二節點848，並且允許其它波長傳遞通過其他節點858、868。類似地，其它的個性化模組894、896將它們的個別波長信號895、897轉移到合適節點858、868。該等星狀節點848、858、868的每一者對應使用其接收的相同波長。因此，分開的二向通訊係於該等星狀節點848、858、868的每一者和該中心節點838之間創造。

第9A至11B圖所示之該等組態僅係光學互連體組態之簡單實例，該等光學互連體組態藉由利用一單一光學元件和合適的個性化模組即可輕易獲得。其它通道也可被用來創造更複雜或強健的網路，或是來執行使用者所欲之其它操作。

第12圖繪示光學互連體系統800之一定製化組態。此定製化組態如同第9B、10B和11B圖中所繪示的組態，使用相同的光學底板805、光學通道810、815、820和相同的節點 838、848、858、868。在此組態和其他組態之間的最顯著實體差異是，在各種互連體的底部之該等個性化模組已經以新的個性化模組900、902、904、906所替代。這些個性化模組900、902、904、906包括各種的光學元件908、910、918、924、936、937、940。

在第12圖繪示的實施例中，一第一輸入信號942從左邊進入上光學通道820，並且遇到安裝在一第一個性化模組900中的一區域式分接器910。該區域式分接器910將該第一輸入信號的一部分導引至連接到該第一節點838的帶體912中。剩下來的信號946遞送通過一被含在一第二個性化模組902中之透通體916，並且藉由被含在該第三個性化模組904中之一組合器元件936轉移，以及轉移至帶體928和第三節點858中。

一第二輸入信號960從右邊透過中央光學通道815進入該系統800。該第二輸入信號960在該第四個性化模組906中遇到轉移光學元件937，其將該第二輸入信號960從中央光學通道815轉移到上光學通道820。該第二輸入信號然後會藉由該第三個性化模組之組合器元件被向上反射至該第三節點858中，以在該光學帶體928中形成一經組合信號948。

一第三輸入信號950係產生於該第二節點848並且透過該光學帶體920遞送至該第二個性化模組902，其中該信號950遇到一分配器918。一部分的信號952往左邊去，在該第一個性化模組900中遇到一反射性元件908，並且被向上反射通過一帶體通道至該第一節點838。右手邊部分954在該 第三個性化模組中遇到一光譜反射器924，並且被分離成一第一波長信號956和一第二波長信號958。該第一波長信號956沿著一帶體通道932遞送至該第四節點868。該第二波長信號958繼續通過該光譜反射器924並且於該第四個性化模組906中遭吸收於一束集堆940中。一束集堆940係用來吸收一光束之一光學元件。該束集堆940係被設計來吸收入射光射線並且避免背向反射與散射。為了使散射最小化，該束集堆940可由被設計來吸收與包含該入射光之一相對深、暗的孔穴或多個孔穴形成。

第13圖係一流程圖，其描述組配一光學互連體系統之方法。在一第一步驟中，決定光學互連體系統之所欲組態(步驟1300)。合適的互連體本體係遭選擇並藉由光學纖維連接到節點(步驟1305)。該互連體本體包括使光學纖維的輸出準直之透鏡。一個性化模組係遭選擇，其含有所欲的光學元件(步驟1310)。該個性化模組係藉由將延伸自該互連體本體之底部的插腳透過對應的對準洞孔插入於該個性化模組中，來與該互連體本體對準(步驟1315)。該個性化模組然後被鎖定位置，以將其以一對準位置固接於該互連體本體(步驟1320)。然後該互連體本體和個性化模組插入於一光學底板的一插座中(步驟1325)，使得該個性化模組中的光學通道係與底板中的光學通道對準。根據一例示性實施例，延伸自該互連體本體之該等插腳，延伸通過該個性化模組並且插入於該光學底板中的對準洞孔中。針對該光學互連體系統內的所有互連體重覆這個過程(步驟1330)。針對該光學底 板中不需要互連體的插座，插入胚料以保護該底板內的該等光學通道(步驟1335)。

總結，上文所描述的該等光學互連體系統使用注射模製互連體而提供低成本、隨插即用、高密度的光學互連體。這些模組式光學互連體允許在相同的光學底板上進行點對點連接、分離、組合、多點傳送等。這些模組式光學互連體可與空心金屬波導或是正常實心波導相容。該等模組式光學互連體產生來自光學纖維之經準直光束。該等經準直光束允許比其他方式大的未對準容忍值，並且降低構件部分的成本。相對於傳統固線式系統，該光學互連體系統容許具有非常小成本和時間之顯著隨插即用重新組態。

前文描述僅係呈現以例示和描述所敘述的原理之實施例和實例。此描述並非意圖為徹底或是限制這些原理為揭露的任何確切形式。按照上文教示內容，許多修改和變化是有可能的。

100、200、400、500、700、800‧‧‧光學互連體系統

105、300、305、310、315、520、525、535、545、600‧‧‧互連體

110、410、425、440、455、721‧‧‧插座

115、408‧‧‧空心金屬波導

120、625‧‧‧插腳

125、510‧‧‧光學纖維

130‧‧‧折射率匹配黏合劑

135、515‧‧‧微透鏡

137‧‧‧波導T

140、405、505、730、805‧‧‧光學底板

145、635‧‧‧洞孔

150、205、320、325、330、335、340、722‧‧‧光學元件

160、162、165、215‧‧‧光束

330、335、725、810、815、820‧‧‧ 通道

340‧‧‧波導區段

402‧‧‧光線

530、540、550‧‧‧光學構件

605‧‧‧互連體本體

610、830、840、850、860、890、892、894、896、900、902、904、906‧‧‧個性化模組

612、705、834、912、920、928‧‧‧帶體

615‧‧‧本體

620‧‧‧微透鏡體陣列

630‧‧‧側突出部

640‧‧‧突出結構

642‧‧‧臂部

645‧‧‧波導區段

647‧‧‧水平基底

655‧‧‧C形支架

710‧‧‧順應性栓扣

715‧‧‧頂板

720‧‧‧基部

802‧‧‧序列網路架構

804、806、808、812、818、822、824、826、838、848、858、868‧‧‧節點

814‧‧‧互連結構

816‧‧‧匯流排拓樸

817‧‧‧星狀網路架構

825、836、846、856、866、891、893、895、897、942、946、948、950、952、954、956、958、960‧‧‧信號

827‧‧‧通訊鏈路

828‧‧‧通訊通道

832‧‧‧接收/發送光學元件

837‧‧‧鏡體

847、880、882、884、884‧‧‧分接器

908‧‧‧反射性元件

910‧‧‧區域式分接器

916‧‧‧透通體

918‧‧‧分配器

924‧‧‧光譜反射器

932‧‧‧帶體通道

936‧‧‧組合器元件

937‧‧‧轉移光學元件

940‧‧‧束集堆

1300、1305、1310、1315、1320、1325、1330、1335‧‧‧步驟

第1A圖和第1B圖係根據本文所描述原理的一實施例之一光學互連體系統的一例示性實施例之截面圖。

第2圖係根據本文所描述原理的一實施例具有將光劃分為兩個部分之一主動光學元件的一例示性模組式光學互連體。

第3A圖至第3D圖係根據本文所描述原理的一實施例執行各種光學操作之模組式光學互連體之例示性實施例。

第4A圖和第4B圖係根據本文所描述原理的一實施例 與光學底板介接的各種光學互連體之例示性實施例。

第5圖係根據本文所描述原理的一實施例連接到一纖維式光學底板的各種光學互連體之一例示性實施例。

第6A圖和第6B圖係根據本文所描述原理的一實施例之一模組式光學互連體之透視圖。

第7圖係根據本文所描述原理的一實施例連接到一光學底板的一模組式光學互連體之一透視圖。

第8圖係根據本文所描述原理的一實施例連接到一光學底板的一模組式光學互連體之一側視圖。

第9A圖係根據本文所描述原理的一實施例之一菊鍊網路架構之圖。

第9B圖係根據本文所描述原理的一實施例以一菊鍊網路架構組配的一光學互連體系統之一圖。

第10A圖係根據本文所描述原理的一實施例之一匯流排網路架構之一圖。

第10B圖係根據本文所描述原理的一實施例以一匯流排架構組配的一光學互連體之一圖。

第11A圖係根據本文所描述原理的一實施例之一星狀網路架構之一圖。

第11B圖係根據本文所描述原理的一實施例以一星狀網路架構組配的一光學互連體系統之一圖。

第12圖係根據本文所描述原理的一實施例之一光學互連體系統之一圖，該光學互連體系統已藉由插入模組式光學互連體到一光學底板來定製。

第13圖係根據本文所描述原理的一實施例之一流程圖，其顯示用以利用模組式光學互連體重新組配一光學互連體系統的一例示性方法。

125．．．光學纖維

610．．．個性化模組

615．．．本體

620．．．微透鏡陣列

645．．．波導區段

655．．．C形支架

700．．．光學互連體系統

705．．．帶體

710．．．順應性栓扣

715．．．頂板

720．．．基部

721．．．插座

722．．．光學元件

725．．．波導通道

730．．．光學底板

Claims (15)

1. 一種光學互連體，其包含：一光學纖維；一互連體本體，該光學纖維終止於該互連體本體中；一微透鏡體，其將離開該光學纖維之光準直，以產生一經準直光束；組配來對該經準直光束操作之一第一個性化模組；該第一個性化模組係與該互連體本體對準且可拆卸地連接到該互連體本體；其中，該光學互連體係組配來插入到一光學底板中的一插座內，該第一個性化模組係進一步組配來對該光學底板和該光學互連體之間遞送的光進行操作。
2. 如申請專利範圍第1項之光學互連體，其中該光學底板包含若干空心金屬波導，該等空心金屬波導係組配來接收來自該光學互連體之光，以及將光傳送到該光學互連體。
3. 如申請專利範圍第1或2項之光學互連體，進一步包含對準元件，該等對準元件自該互連體本體朝外延伸，穿過該個性化模組，並進入該光學底板內的接收元件。
4. 如申請專利範圍第3項之光學互連體，其中該微透鏡體包含一注射模製微透鏡體陣列，該等對準元件通過該微透鏡體陣列，使得該微透鏡體陣列係與光學纖維對準。
5. 如申請專利範圍第1或2項之光學互連體，進一步包含： 組配來取代該第一個性化模組之一第二個性化模組，該第二個性化模組重新組配該光學底板之一網路架構；以及附接到該光學互連體之一節點。
6. 如申請專利範圍第1或2項之光學互連體，其中該第一個性化模組係組配來選擇性地引導光的一部分通過該光學底板到該光學纖維中。
7. 一種光學互連體系統，其包含：一光學底板；於該光學底板內的一插座，其使該光學底板中之光學通道暴露；一互連體本體；組配來連接到一外部節點之一光學纖維，該光學纖維終止於該互連體本體中以形成一終端；組配來與該光學纖維的該終端介接之一微透鏡體，用來將離開該光學纖維的光準直，以產生一經準直光束；以及連接到該互連體本體之一個性化模組，其中該互連體本體和個性化模組係組配來插到該插座中，使得該個性化模組內之光學通道與該光學底板內之光學通道對準，該個性化模組係組配來接收該經準直光束；該個性化模組包含一光學元件，其組配來光學地操縱該經準直光束以及將該經準直光束導引至該光學底板中的一光學通道中；該個性化模組係進一步組配來從該互連體 本體移除，以及以具有一不同光學元件之一第二個性化模組取代。
8. 如申請專利範圍第7項之系統，其中該光學元件係下列項目中的至少一者：分離器/組合器、一光譜分接器、調變器、切換器、束集堆、一透通體、一區域式分接器、或一發送/接收元件。
9. 如申請專利範圍第7或8項之系統，其中在該光學底板內的該等光學通道為組配來導引光學能量之空心金屬波導。
10. 如申請專利範圍第7或8項之系統，其中該光學互連體系統的一架構可藉由取代該個性化模組來重新組配。
11. 如申請專利範圍第7或8項之系統，更進一步包含介設於該光學纖維的該終端與該微透鏡體之間的折射率匹配黏合劑。
12. 如申請專利範圍第7或8項之系統，更進一步包含延伸自該互連體本體之一介接表面的對準插腳，該等對準插腳係組配來通過該個性化模組中的對準洞孔，使得該個性化模組係與該微透鏡體光學地對準。
13. 如申請專利範圍第12項之系統，其中該等對準插腳之終端由該光學底板中之對準洞孔所收納，使得該個性化模組中的波導區段係與該光學底板中的光學通道對準。
14. 如申請專利範圍第7或8項之系統，其中與該個性化模組的上面部分介接之一表面的至少一部份具光學反射性，使得當該個性化模組與該互連體本體耦合時，會形 成一空心金屬波導。
15. 如申請專利範圍第7或8項之系統，進一步包含一波導T，該光學元件係設置於該波導T的垂直和水平區段間之一交界處。