TWI440907B - 遠心光學總成 - Google Patents

Description

遠心光學總成

本發明係有關於遠心光學總成。

發明背景

高資料速率信號傳輸於許多計算系統中一直是個關切話題。現今伺服器系統，例如，通常使用以高資料速率彼此傳遞之一組使用者選擇組件。例如，在以併入個別的印刷電路板(PCB)“刀鋒”之模組結構來設計的一電腦伺服器系統中，該等刀鋒，例如，伺服器刀鋒及/或儲存器刀鋒係安裝於一共同外殼中並共享諸如冷卻扇、電源供應器、以及外殼管理之系統組件。針對共同運作並提供所欲之資料儲存、處理、與傳遞的刀鋒而言，該伺服器系統典型提供用於刀鋒與外部裝置間之傳遞的高資料速率傳遞通道。目前，刀鋒型電腦伺服器中之刀鋒與I/O裝置可經由附接於一底板或中平面PCB之高速電連接器來共同互連。因為高頻電氣信號到達其目的地之前，該等信號需通過數十英吋之耗損銅軌跡、多個PCB通孔、以及二或三個電連接器，故此結構會產生信號整合性的挑戰。此外，該底板或中平面可隔離冷卻空氣流經該伺服器外殼，此會增加冷卻靈敏的電路所需之功率。因為刀鋒典型是在從前往後的方向上與該連接器插針的軸心平行插入，故目前的電氣互連系統也會限制伺服器設計的彈性。

使用光來發信號之通訊通道可避免許多與高頻電氣信號相關聯的問題，但為了可靠地準直與連接光纜或帶狀電纜，導引光發信號通常會使用複雜或麻煩的系統。例如，一典型的光纖耦合器可準直耦合之光纖軸心並使該等光纖末端彼此接觸。此外，包含使用光發信號之電路板的系統一般會在一光纜或光纖可連接之面板邊緣來產生或接收光信號。於一面板邊緣具有光組件亦有缺點是某些電氣信號必須行進該面板之長度並且容易有信號耗損與雜訊問題。再者，一電路板或一伺服器刀鋒之邊緣的可用空間會受限制，而從該面板邊緣延伸之光纖連接器與光纖可以電插座與纜線來彌補空間問題。於是，會需要可在諸如伺服器之系統中節省並有效地建立與維護光傳遞通道的較佳系統與方法。

依據本發明之一實施例，係特地提出一種遠心光學總成，包含有：一遠心光學鏈接之一第一部分，其包括具有準直結構之一第一動力座，該第一動力座附接於具有一第一主動光學元件陣列之一第一基體；該遠心光學鏈接之一第二部分，其包括具有組配來與該準直結構配對之凹口的一第二動力座，該第二動力座附接於具有一第二主動光學元件陣列之一第二基體；其中該等第一與第二動力座配對時，可準直該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束。

圖式簡單說明

本發明之其他特徵與優點將從下文之詳細說明，並結合藉由本揭示內容之範例、特徵來共同繪示之附圖而更易於了解；而其中：第1圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第一部分與一第一基體的立體圖；第2圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第二部分與一第二基體的立體圖；第3圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第二部分與一第二基體的分解圖；第4圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學準直系統之立體圖；第5圖是一根據本揭示內容之一範例的一方法之流程圖。

較佳實施例之詳細說明

揭示與說明本發明之前，應了解本發明並不侷限於本文揭示之該等特定程序步驟與材料，因為該類程序步驟與材料可稍作變化。亦應了解本文使用之術語可為僅用於說明特定範例。該等用語並不意欲視為限制，因為本揭示內容之範疇意欲僅由該等後附申請專利範圍與其等效元件來限制。

應注意如本說明書與該等後附申請專利範圍中所使用，除非該脈絡在其他地方清楚規定，否則該單數型式“一”、“一個”、以及“該”可包括多個參照物。

如本文所使用，“光纜”參照為一纜線，其具有典型可透過一光介面來發送一光信號至一主動光學元件上之光纖或光波導。

如本文所使用，“光學”或“光組件”一般參照為(多個)主動光學元件。

如本文所使用，“遠心光學準直系統”一般參照為介於一第一基體與一第二基體間之一遠心光學鏈路，其中介於該等基體上之主動光學元件間的光束可被準直。

如本文所使用，“遠心光學鏈路”一般參照為可經由一動力座來配對之一遠心光學鏈路的一第一部分與一第二部分，使得該等部分附接於具有主動光學元件之基體時，該遠心光學鏈路可準直該等主動光學元件間之光束。

如本文所使用，為了方便，多個項目、結構元件、成分元件及/或材料可於一共同清單中呈現。然而，該等清單仍應視為該清單之每一構件單獨識別為一分開及唯一的構件。因此，該類清單中之任何單獨構件僅根據其於一共同群組中呈現而無相反的指示時，皆不應視為該相同清單之任何其他構件的一實際等效元件。

應體認建立適合各種不同應用之一遠心光學鏈接是有益處的。根據此原則，本文說明之裝置、方法、以及系統可包括準直主動光學元件間之光束的一遠心光學鏈接。就本身而言，現今的裝置、方法、以及系統可排除主動維持該遠心光學鏈接之該第一部分與該第二部分間的高精確平面準直之需求。

就本身而言，一遠心光學總成可包含一遠心光學鏈路之一第一部分，其包括具有準直結構之一第一動力座，其中該第一動力座可附接於具有一第一主動光學元件陣列之一第一基體。該光學總成亦包含該遠心光學鏈路之一第二部分，其包括具有組配來與該準直結構配對之凹口的一第二動力座，而其中該第二動力座可附接於具有一第二主動光學元件陣列之一第二基體。此外，該等第一與第二動力座配對時，可準直該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束。

再者，一種用以準直一第一主動光學元件陣列與一第二主動光學元件陣列間之光束的方法可包含下列步驟：將一遠心光學鏈接之一第一動力座附接於一第一基體，其中該第一基體可具有附接其上之該第一主動光學元件陣列，以及將該遠心光學鏈接之一第二動力座附接於一第二基體，其中該第二基體可具有附接其上之該第二主動光學元件陣列。一額外步驟包括將該第一動力座之準直結構配對至該第二動力座之凹口，其中該等凹口可組配來與該等準直結構配對。

此外，一種遠心光學準直系統可包含具有一第一主動光學元件陣列之一第一基體，以及一遠心光學鏈接之一第一部分，其包括具有準直結構之一第一動力座，其中該第一動力座可附接於該第一基體。該系統更包含具有一第二主動光學元件陣列之一第二基體，以及該遠心光學鏈接之一第二部分，其包括具有組配來與該準直結構配對之凹口的一第二動力座，其中該第二動力座可附接於該第二基體。再者，該等第一與第二動力座配對時，可準直該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束。

應注意說明一遠心光學鏈接、使用該類裝置之一方法、或使用該類裝置之一系統時，該等說明之每一個可視為可應用於該等範例之每一個，而不論其是否已於該範例之脈絡中明確討論。例如，討論一遠心光學鏈接之準直結構時，該等準直結構亦可用於使用該遠心光學鏈接之一方法或系統中，反之亦然。

各種不同的修改與組合可從本揭示內容與圖形中導出，而就本身而言，下列圖形不應視為限制。

現來到第1圖，一遠心光學鏈接102之一第一部分可附接於一第一基體104。該第一基體可具有一第一主動光學元件陣列106。該第一主動光學元件陣列可從由接收器、傳輸來源、光模組器、光電子積體電路、以及其組合組成之群組中選擇。於一範例中，該第二主動光學元件陣列可從由雷射、光檢測器、光電子積體電路、以及其組合組成之群組中選擇。該遠心光學鏈接之該第一部分可具有含有準直結構110之一第一動力座108。於一範例中，該第一動力座可具有至少三個準直結構。一般而言，該等準直結構可為任何外型與大小。於一範例中，該等準直結構可為球體，例如，從該第一動力座突出之半球體凸塊。

現有圖形顯示一2D主動光學元件陣列，於一範例中，本文說明之該等陣列亦可包括1D主動光學元件陣列。此外，該等主動光學元件陣列可獨立從由接收器、傳輸來源、光模組器、光電子積體電路、以及其組合組成之群組中選擇，典型情況是，該遠心主動總成包含至少一個光檢測器與一雷射，使得該光學鏈接提供該等主動光學元件間之準直，使得於該等主動光學元件間發送之光束312可被準直以允許該等基體間之通訊，雖然此並不需要。

現來到第2圖，一遠心光學鏈接202之一第二部分可附接於一第二基體204。該第二基體可具有一第二主動光學元件陣列206。該第二主動光學元件陣列可從由接收器、傳輸來源、光模組器、光電子積體電路、以及其組合組成之群組中選擇。於一範例中，該第二主動光學元件陣列可從由雷射、光檢測器、光電子積體電路、以及其組合組成之群組中選擇。該遠心光學鏈接之該第二部分可具有含有凹口210之一第二動力座208。於一範例中，該第二動力座可具有至少三個凹口。一般而言，該等凹口可為任何外型與大小。於一範例中，該等凹口可為用於收納半球體準直結構(現未顯示於第2圖，如第1圖中110所示)之半球體。一般而言，該等凹口可組配來與該等準直結構配對。只要可提供適當的配對特性來防止移動，該等準直結構與凹口亦可使用任何其他適當的外型。如同第1圖，與穿過光纜或波導相對照，光束312顯示為其在該裝置中穿過自由空間。於一範例中，準直亦可以兩個準直結構與兩個凹口，例如，圓柱中之插針來產生。

特別關於該總成之兩部分上的接收器，該等接收器可從由光檢測器、化學檢測器、光電阻器、光伏打胞元、光二極體、光電晶體、以及其組合組成之群組中選擇。關於該傳輸來源，其可從由垂直空腔表面發光雷射、法布立-培若雷射、分散式回饋雷射、發光二極體、以及其組合組成之群組中選擇。一般而言，該等基體可為包括印刷電路板之電路板。於一範例中，該電路板可為一刀鋒。另一範例中，該電路板可為一中平面。另一範例中，該電路板可為一底板。另一範例中，該電路板可為一插入器板。另一範例中，該電路板可為一彎曲電路。

現來到第3圖，其更細部顯示一遠心光學鏈接202之該第二部分的分解圖，並可包括含有至少一鏡面304之一鏡面管302。其亦顯示如上述之一動力座208。於一範例中，如圖所示該鏡面管可含有至少兩鏡面。另一範例中，該鏡面管可位於該第二基體204與該第二動力座之間(如第3圖所示)。另一範例中，該鏡面管可位於該第一基體與該第一動力座之間(未顯示)。另一範例中，至少一鏡面管可位於該第一基體與該第一動力座以及該第二基體與該第二動力座之間。此外，該第二基體可包括導引插針306而該遠心光學鏈接之該第二部分可具有組配來收納該等導引插針之導引孔308。該等導引插針與導引孔可考量該等第一與第二基體間之鏡面管精確準直。雖然第3圖顯示針對該遠心光學鏈接之該第二基體與該第二部分的導引插針與導引孔，但應了解該類結構亦可呈現在該遠心光學鏈接之該第一基體與該第一部分上。此外，應注意該等導引插針可與該鏡面管(及/或鏡面)共同塑造以節省組裝步驟。現有範例可針對具有一徑向定位準確性小於5微米之多模式準直及/或具有一徑向定位準確性小於1微米之單模式準直兩者來提供光學準直精確度。

現來到第4圖，一遠心光學準直系統400可包含具有一第一主動光學元件陣列106之一第一基體104；與一遠心光學鏈接102之一第一部分，其包括具有準直結構110之一第一動力座108，該第一動力座附接於該第一基體。該所示實施例中，該等準直結構可顯示為球體，具有從該等動力座之一表面突出的一半球體凸塊。該系統亦包括具有一第二主動光學元件陣列206之一第二基體204；以及該遠心光學鏈接202之一第二部分，其包括具有組配來與該等準直結構配對之凹口(顯示收納該等準直結構，但更特別顯示於第2圖中210)的一第二動力座208。該第二動力座可附接於該第二基體。該等第一與第二動力座配對時，可提供該第一主動光學元件陣列106與該第二主動光學元件陣列206間之光束312的精確與容錯準直。如第4圖所示，該等動力座可考量準直該遠心光學鏈接之部分。此外，相較於使用光纖光纜，於該等主動光學元件間發送之光束可準直穿過自由空間。再者，如先前圖形中所示，亦可呈現圍繞至少一鏡面304之一鏡面管302。

該遠心光學總成可用於各種不同應用中。於一範例中，該遠心光學總成可用於一刀鋒對刀鋒的應用中。於另一範例中，該遠心光學總成可用於一刀鋒對中平面的應用中。於另一範例中，該遠心光學總成可用於一刀鋒對底板的應用中。此外，於一範例中，該遠心鏈接之走向可與該刀鋒或PCB垂直、或正交。另一範例中，該遠心鏈接之走向可與該刀鋒或PCB同軸。或平行。

現來到第5圖，一種用以準直一第一主動光學元件陣列與一第二主動光學元件陣列間之光束的方法500可包含下列步驟：502將一遠心光學鏈接之一第一動力座附接於一第一基體，其中該第一基體可具有附接其上之該第一主動光學元件陣列；以及504將該遠心光學鏈接之一第二動力座附接於一第二基體，其中該第二基體可具有附接其上之該第二主動光學元件陣列。一額外步驟包括506將該第一動力座之準直結構配對至該第二動力座之凹口，使得該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束啟動時可準直。於一範例中，該準直可為被動因為其不需依靠傳統的主動準直方法，諸如目視檢驗或主動回饋。

再者，將該動力座之該第一部分附接於該第一基體的步驟可使用位於該第一基體上之導引插針以及位於該遠心光學鏈接之該第一部分的導引孔來執行，其中該等導引孔組配來收納該等導引插針。應注意導引插針可參照任何類型的準直特徵。另外，將該動力座之該第二部分附接於該第二基體的步驟可使用位於該第二基體上之導引插針以及位於該遠心光學鏈接之該第二部分的導引孔來執行，其中該等導引孔組配來收納該等導引插針。另外，該等主動光學元件可以其個別的導引插針來準直，使得根據該等準直結構配對至該等凹口，本文所述之該等遠心光學總成可被動準直。於一範例中，該等導引插針可相關其個別基體上之主動組件來精確準直。於一範例中，針對一多模式準直之“精確準直”可包括小於5微米之一徑向定位準確性以及/或者針對一單模式準直可包括小於1微米之一徑向定位準確性。應了解上述步驟可相繼或同時執行並且不需如文所列來執行，但可以任何順序來執行。於一範例中，該等步驟可如文所列來相繼執行。另一範例中，該等步驟可以任何順序來相繼執行。

根據其他實施例，該光束啟動時可準直穿過自由空間。此方法是有益的因可避免諸如光纖或波導之複雜的光纜附接。使用光纖通常需要使用更複雜的光連接器，而本揭示內容之遠心總成可藉由使用光學元件間之自由空間來做到輕易與簡單地連接各種不同組件。因此，本文所述之該系統可以可互換遠心光學鏈接部分來完成模組化。

此外，本文所述之該方法亦可包含啟動該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束的步驟。該實施例中，該等主動光學元件變為使用諸如雷射之傳輸源、諸如光檢測器之接收器、等等來彼此光學連接。

總而言之某些程度上為了重申，本揭示內容提供一種用以準直主動光學元件之遠心光學鏈接。應注意該等方法、裝置、以及系統可彼此獨立修改。此外，該遠心光學鏈接可提供一精確準直時，現有裝置、方法、以及系統可提供增強的功能與降低成本，因而排除主動準直組件/組裝步驟的需求。此外，該準直可為被動。

本揭示內容已參照某些範例來說明，業界熟於此技者可體認在不違背本揭示內容之精神的情況下，其可作各種不同的修改、變化、省略、以及替代。因此，本揭示內容意欲僅由下列申請專利範圍之範疇來加以限制。

102、202．．．遠心光學鏈接

104．．．第一基體

106．．．第一主動光學元件陣列

108．．．第一動力座

110．．．準直結構

204．．．第二基體

206．．．第二主動光學元件陣列

208．．．第二動力座

210．．．凹口

302．．．透鏡管

304．．．透鏡

306．．．導引插針

308．．．導引孔

312．．．光束

400．．．遠心光學準直系統

500．．．方法

502、504、506．．．步驟

第1圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第一部分與一第一基體的立體圖；

第2圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第二部分與一第二基體的立體圖；

第3圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學鏈接之一第二部分與一第二基體的分解圖；

第4圖是一根據本揭示內容之一範例的一遠心光學準直系統之立體圖；

第5圖是一根據本揭示內容之一範例的一方法之流程圖。

102、202．．．遠心光學鏈接

104．．．第一基體

106．．．第一主動光學元件陣列

108．．．第一動力座

110．．．準直結構

204．．．第二基體

206．．．第二主動光學元件陣列

208．．．第二動力座

302．．．透鏡管

304．．．透鏡

308．．．導引孔

312．．．光束

400．．．遠心光學準直系統

Claims (15)

1. 一種遠心光學總成，包含有：一遠心光學鏈接之一第一部分，其包括具有準直結構之一第一動力座，該第一動力座附接於具有一第一主動光學元件陣列之一第一基體；該遠心光學鏈接之一第二部分，其包括具有組配來與該準直結構配對之凹口的一第二動力座，該第二動力座附接於具有一第二主動光學元件陣列之一第二基體；其中該等第一與第二動力座配對時，可準直該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束。
2. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該第一動力座具有至少三個準直結構而該第二動力座具有至少三個凹口。
3. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，更包含圍繞至少一鏡面之一鏡面管，其中該鏡面管位於該第一基體與該第一動力座或者該第二基體與該第二動力座之間。
4. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列係獨立從傳輸來源、接收器、光學模組器、光電子積體電路、與其組合所組成的群組中選擇。
5. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該準直結構從該第一動力座突出、並且為半球體或插針外型。
6. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該第一基體具有導引插針，而該遠心光學鏈接之該第一部分具有 組配來收納該等導引插針之導引孔。
7. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該第二基體具有導引插針，而該遠心光學鏈接之該第二部分具有組配來收納該等導引插針之導引孔。
8. 如申請專利範圍第1項之遠心光學總成，其中該光束準直穿過自由空間。
9. 一種用以準直一第一主動光學元件陣列與一第二主動光學元件陣列間之光束的方法，其包含下列步驟：將一遠心光學鏈接之一第一動力座附接於一第一基體，該第一基體具有附接其上之該第一主動光學元件陣列；將該遠心光學鏈接之一第二動力座附接於一第二基體，該第二基體具有附接其上之該第二主動光學元件陣列；以及將該第一動力座之準直結構配對至該第二動力座之凹口，使得該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束啟動時可準直。
10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中將該動力座之該第一部分附接於該第一基體係使用位於該第一基體上之導引插針來執行，該等導引插針可相關該第一基體上之該等主動組件、與位於該遠心光學鏈接之該第一部分上的導引孔來精確準直，其中該等導引孔可組配來收納該等導引插針；或者其中將該動力座之該第二部分附接於該第二基體 係使用位於該第二基體上之導引插針來執行，該等導引插針可相關該第二基體上之該等主動組件、與位於該遠心光學鏈接之該第二部分上的導引孔來精確準直，其中該等導引孔可組配來收納該等導引插針。
11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該光束啟動時準直穿過自由空間。
12. 如申請專利範圍第9項之方法，更包含啟動該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束的步驟。
13. 一種遠心光學準直系統，包含有：一具有一第一主動光學元件陣列之第一基體；一遠心光學鏈接之一第一部分，其包括具有準直結構之一第一動力座，該第一動力座附接於該第一基體；一具有一第二主動光學元件陣列之第二基體；以及該遠心光學鏈接之一第二部分，其包括具有組配來與該等準直結構配對之凹口的一第二動力座，該第二動力座附接於該第二基體；其中該等第一與第二動力座配對時，可準直該第一主動光學元件陣列與該第二主動光學元件陣列間之光束。
14. 如申請專利範圍第13項之遠心光學準直系統，更包含圍繞至少一鏡面之一鏡面管，其中該鏡面管位於該第一基體與該第一動力座或者該第二基體與該第二動力座之間。
15. 如申請專利範圍第13項之遠心光學準直系統，其中該第一基體具有導引插針，該等導引插針可相關該第一基體 上之該等主動組件來精確準直，而該遠心光學鏈接之該第一部分具有組配來收納該等導引插針之導引孔，或者該第二基體具有導引插針，該等插針可相關該第二基體上之該等主動組件來精確準直，而該遠心光學鏈接之該第二部分具有組配來收納該等導引插針之導引孔。