TWM449964U - 光通信系統及光通信模組 - Google Patents

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TWM449964U
TWM449964U TW101200984U TW101200984U TWM449964U TW M449964 U TWM449964 U TW M449964U TW 101200984 U TW101200984 U TW 101200984U TW 101200984 U TW101200984 U TW 101200984U TW M449964 U TWM449964 U TW M449964U
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Otte Sven
Klinkicht Sven
Eichler-Neumann Alexander
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Framatome Connectors Int
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Description

光通信系統及光通信模組
本創作與光通信系統領域中的新技術有關。
光通信系統被用來傳輸及/或接收光訊號，通常，光訊號是經由光纜線進行傳輸，在收發器配置中，系統被提供有經配置用於發送從電訊號得到的光訊號的至少一光傳輸器、以及配置來接收被轉換為電訊號之光訊號的至少一光接收器。
文件US 8,036,500 B2揭示一種光通信系統，其中多個平行的光通信模組被中平面裝設在PCB(印刷電路板)母板上，每一個模組皆連接至光纖帶狀纜線，模組被配置來提供帶狀纜線與模組間的角度耦合，而模組配置的目的為在模組以及在其後面的模組間留下顯著的空間，以提供空間讓帶狀纜線在不需要彎曲超過其最小彎曲半徑的情形下離開模組，此特徵使得在母板PCB上的模組裝設密度可以非常高，也使得模組可以被裝設為更靠近它們的各自集線器IC(積體電路)，增加了配置裝設密度並使模組被裝設為更靠近它們的各自集線器IC。帶狀纜線的尾端部分被固定至連接器模組，連接器模組接著被裝設在光系統的頂部，如此的模組組合件被提供在連接器組合件上，藉此系統可以裝設在母板PCB上。
本創作的目的在於提供具有發送器及/或接收器的光通信系統領域中的改進技術。
根據本創作一方面的構想，提供光通信系統，該光通信系統包括： - 光學模組，包括模組母板，該模組母板被提供有基板，該基板具有上表面以及下表面；光學元件，設置在該基板的上表面上，該光學元件被配置用於提交及/或接收光訊號、以及連接至延伸通過該基板的電導體；光耦合模組，具有第一光耦合埠、第二光耦合埠以及至少一光引導元件，以引導該第一以及該第二光耦合埠之間的光訊號；以及連接器插座，該連接器插座的長軸與該基板的平面平行或具有銳角，以及- 光纖纜線連接器，被提供在光纖纜線的末端部分上以及被接收於該連接器插座中，藉此，將該光纖纜線的複數個光纖光耦合至該第一或第二光耦合埠。
根據本創作另一方面的構想，提供一種光學模組，包括母板，該母板包括基板，該基板具有上表面以及下表面；光學元件，設置在該基板的上表面上，該光學元件被配置用於提交及/或接收光訊號、以及連接至延伸通過該基板的電導體；光耦合模組，具有第一光耦合埠、第二光耦合埠以及用於引導該第一以及該第二光耦合埠之間的光訊號的至少一光引導元件；以及連接器插座，被配置來接收被提供於光纖纜線的末端部分上的光纖纜線連接器，藉此，將複數個光纖光耦合至該第一或第二光耦合埠，該連接器插座的長軸與該基板的平面平行或具有銳角。
根據本創作再一方面的構想，提供一種用於裝設光通信系統的方法，包括下列步驟：- 提供光學模組，該光學模組包括模組母板，該模組母板被提供有具有上表面以及下表面的基板；光學元件，設置在該基板的上表面上，該光學元件被配置用於提交及/或接收光訊 號、以及連接至延伸通過該基板的電導體；光耦合模組，具有第一光耦合埠、第二光耦合埠以及用於引導該第一以及該第二光耦合埠之間的光訊號的至少一光引導元件；以及連接器插座，該連接器插座的長軸與該基板的平面平行或具有銳角，- 提供在光纖纜線的末端部分上的光纖纜線連接器；以及- 將該光纖纜線連接器接收於該連接器插座中，藉此，將該光纖纜線的複數個光纖光耦合至該第一或第二光耦合埠，該光纖纜線連接器被接收於該連接器插座中的位置使得該光纖纜線連接器的長軸與該基板的平面平行或具有銳角。
該光通信系統被配置用於經由一或多個光通道以傳輸及/或接收光訊號。為了光訊號的傳輸，電訊號藉由具有傳輸器的光學元件而被轉換為光訊號，在於光通信中接收光訊號的例子中，所接收的光訊號藉由具有接收器的光學元件而被轉換成為光訊號。若光通信系統中的光學模組包括用於提供傳輸器以及接收器功能的一或多個光學元件，則該光學模組可稱為光收發器模組，其他的則稱為光傳輸器模組或是光接收器模組，在較佳實施例中，該光通信系統被配置為經由複數個光通道以平行傳輸及/或接收光訊號。
取決於光學模組的配置，第一或第二光耦合埠可以是光輸入、光輸出或光輸入/輸出(I/O)，光耦合埠亦稱為光耦合終端。
較佳地，該光纖纜線連接器可釋放地接收於該連接器插座中。
由於該連接器插座的長軸以及該模組母板的基板平面之間提供大約0度至小於90度的角度(0°≦角度<90°)，該光纖纜線連接器可沿著同樣具有如此角度的方向而被引導至該基 板的該平面，而以此方式進入該連接器插座以及離開該連接器插座。在較佳實施例中，該角度介於大約0至大約30度，較佳地，介於大約0至大約20度，更佳地，介於大約0至大約15度，較佳地，該角度的下限大約5度。
該連接器插座具有狹槽部分，狹槽部分被配置用於接收該光纖纜線連接器，狹槽的長軸與該連接器插座的長軸一致。
在較佳實施例中，與該基板平面間的該銳角介於大約5°以及大約30°之間。
該光纖纜線連接器可被提供為套圈連接器。在較佳實施例中，該光纖纜線連接器是標準光纖纜線連接器，在此實施例中，標準化的光纖纜線連接器被連接至該光學模組，舉例而言，可應用所謂的MT類型套圈連接器。
其末端被接收於光纖纜線連接器中的光纖纜線較佳地為帶狀型光纖纜線。
該光纖模組可稱為連接器模組部分以及光學模組部分的組合件或組合，該光學模組部分包括該光耦合模組或單元，以及該連接器模組部分包括該連接器插座。
在較佳實施例中，該連接器插座包括被提供在該光耦合模組中的模組插座，舉例而言，模組狹槽可被提供於該光耦合模組中，以接收該光纖纜線連接器的至少一些前端部分。
本創作的更進一步發展是提供外罩，該光纖纜線連接器被提供有延伸自該外罩的光纖纜線延伸支撐件，至少該光耦合模組被接收在該外罩中，該光纖纜線延伸支撐件可倚靠在該外罩上，其可延伸通過外罩孔隙，該光纖纜線延伸通過外罩孔隙。
在較佳實施例中，該光纖纜線連接器是藉由該連接器插座 中的閂鎖機構而固定，較佳地是，該閂鎖機構包括一或多個彈性致動器元件，以用於手動操作該閂鎖機構，該一或多個彈性致動器元件可被提供在該光纖纜線延伸支撐件上。
在另一較佳實施例中，於該光耦合模組中的該第一以及該第二光耦合埠之間延伸的至少一耦合模組部分被提供作為塑型模組部分，同樣地，該光耦合整體亦可被提供作為塑型模組。
在本創作更進一步的實施例中，該塑型模組部分包括在該第一以及第二光耦合埠的至少其中之一處提供的一體成形的複數個光學透鏡。在另一實施例中，存在一體成形的單一光學鏡片，較佳地情形是為光通信系統提供單一光通道。
較佳地，該至少一光引導元件包括具有鈍角光反射角(入射光束以及反射光束之間的角度)的反射元件，因此，該光反射角度大於90度，但小於180度。
本創作更進一步的發展是，複數個透鏡被提供在該光纖纜線連接器中的光纖末端表面的前面，尤其是，在光通信系統僅具有單一光通道的例子中，僅會提供單一光學鏡片。在替代的實施例中，該光纖纜線連接器在該光纖末端表面的前面沒有光學元件，尤其是透鏡。
在另外的較佳實施例中，該光纖纜線連接器中的光纖末端表面是已拋光的光纖前端表面以及破損光纖前端表面其中之一。
在又一較佳實施例中，具有連接器組合件，連接器組合件具有上裝設表面以及下裝設表面、以及連接器組合件母板，連接器組合件母板用以接收至少一電子元件，該至少一電子元件被分配至該光學模組的至少一光學元件且與該上及/或下裝設 表面上的導體電連接，該光學模組被提供在該上裝設表面且與該上裝設表面上的導體電連接。
較佳地，該連接器組合件包括組合件連接器以及組合件插座，組合件連接器提供該上裝設表面，組合件插座則提供該下裝設表面且可釋放的連接至該組合件連接器。在較佳實施例中，該組合件連接器以及該組合件插座是藉由接腳插入連接而進行可釋放式連接。
在再一較佳實施例中，該連接器組合件包括Meg-Array(高速電路板堆疊連接器)組合件，此類Meg-Array的設計概念揭示於例如文件US 6,042,389中，US 6,042,389的揭示內容於此併入做為參考。
該光通信系統可被配置用於在達到120 Gb/s的操作模式中發送以及接收光訊號。
第1圖顯示光通信系統的前視圖，光通信系統包括被提供在連接器組合件2上的光學模組1，藉由例如焊接連接之類的電連接被連接至連接器組合件2的光學模組1被提供光收發器，並因此可被稱為光收發器模組，在其他的實施例中，光學模組1亦可被提供僅光傳輸器或僅光接收器。
連接器組合件可由所謂的高速電路板堆疊連接器(Meg-Array)實施，此類的Meg-Array的基本設計概念揭示於如US 6,042,389的文件中，且其揭示內容於此併入做為參考。在一實施例中，Meg-Array具有插入100個接腳球型柵陣列(BGA)中的100個輸入/輸出(I/O)的陣列，接著，Meg-Array被鎖固在主PCB(印刷電路板)母板(未顯示)上，連接器組合 件2被提供有可分離地插入插座4(母端或底部)中的一連接器3(公端或頂部)，其亦可稱為插頭(更詳細的內容，參見下列第4圖)。
光學模組1藉由電連接5(其在第1圖所顯示的實施例中是由焊接球提供)而被電連接至連接器組合件2，亦即，連接至連接器3，光學模組1可藉由將連接器3與插座4拆離而和連接器3一起與插座4分開，連接器組合件2接著可藉由多個另外的電連接6而連接至母板，可為所述多個另外的電連接6提供所謂的球型柵陣列。
在另一實施例(未顯示)中，光學模組1可經由電連接5而被直接電連接至母板，在較佳實施例中，此可藉由在母板上提供焊接墊而達成。在第二較佳方法中，在母板上可以存在與光學模組相符合、且光學模組可插入或連接至其中的平面柵陣列(land grid array)。
在第1圖中，光學模組1被描繪為具有頂蓋7，頂蓋7可提供外罩、並可覆蓋光耦合單元(例如，參見第2圖)，頂蓋7為光學模組1的元件提供機械遮蔽，在較佳實施例中，頂蓋7被配置來為提供在頂蓋7內部的光學模組1的元件提供額外的電磁遮蔽，舉例而言，頂蓋7可以由金屬材料製成。
第2圖顯示第1圖中的光通信系統的透視圖，其中，頂蓋7已被移開，藉此暴露出光學模組的光耦合單元20，光耦合單元20位於承載光學元件(尤其是，傳輸器以及接收器(詳細內容見下列第7圖)的印刷電路板21上。提供光學模組1的一或多個光學元件的光耦合單元是藉由使用一或多個定位接腳(未顯示)而被設置在印刷電路板21上。光耦合單元21例如可藉 由例如膠合而被固定在印刷電路板21上。額外地或替代地，頂蓋7亦可例如藉由膠合而被固定在印刷電路板21上。
第3圖顯示在第1圖中的光通信系統的前視或側視圖，其中，光纖纜線30經由連接器31(在所顯示的實施例中實施為套圈連接器)而被耦合至光學模組1，光纖纜線30則為帶狀式。
第4圖顯示出第1圖或第3圖中的光通信系統中已插入連接器31的剖面圖。
在正面40上，連接器31被提供以透鏡41，透鏡41可被稱為套圈鏡片且位於第一耦合單元透鏡42的對面。
在實施例中，透鏡41可被提供在光纖的已拋光的前端面的前面。作為替代，透鏡41亦可被分配在光纖的未經拋光的前端面，舉例而言，光纖的此類未經拋光的前端面可藉由撕開光纖的外表面後直接折斷光纖而產生。較佳地，在如此的設計中，就不需要後續的削切光纖的破損前端部分。在又一實施例中，(套圈)連接器被提供為包括具有破損前端部分的光纖，但沒有套圈透鏡，如此的設計是用於光耦合光訊號之更為簡化的套圈連接器。
重要的是，被提供有未經拋光的前端面的連接器的實施例可被使用在不同的光學模組中，例如，於此揭露的光傳輸器模組、光接收器模組或收發器模組。有一種套圈連接器是包括複數個光纖的前端部分，其中，所述前端面是未經拋光的，尤其是被提供作為所謂的破損光纖前端。
仍參見第4圖，虛線描繪出在被提供有第一耦合單元透鏡42的第一光耦合埠40a以及被提供有第二耦合單元透鏡44的第二光耦合埠40b之間的光線路徑43，其中，第二耦合單元透鏡 44位於被提供於印刷電路板21上的光學元件(尤其是傳輸器45以及接收器46)的對面，印刷電路板21較佳地是由陶瓷材料所製成，可使用的其他材料是玻璃或FR4或是用於電性印刷電路板的其他材料，印刷電路板可由一、二或更多的導電平面組成。光線路徑43是彎曲的，被提供為從垂直方向朝向水平方向彎曲的彎曲光線路徑使得離去角(電路板21的平面以及連接器31的長軸或方向之間的角度)的範圍可介於大約0至大約30度之間，較佳地，介於大約0至大約20度之間，更佳地，介於大約0至大約15度之間，較佳地，該角度的下限為大約5度。
此種離去角或傾斜角等於連接器插座48的長軸接收連接器31的角度，在組裝該系統的期間，於最終進入連接器插座48時，連接器31會被引導而沿著平行於連接器插座48的長軸的方向。另外，連接器31亦可沿著此方向而自連接器插座48被移除，此是藉由為連接器插座48提供狹槽設計而達成。
在第4圖中，其亦顯示在連接器31的遠端33處或附近存在光纖纜線30的彎曲部分32。藉由彎曲部分32的彎曲，提供於連接器31中的原始離去角會(進一步地)減少，光纖纜線30被向下彎曲，遠端33被提供在連接器31延伸自提供外罩的蓋子7的纜線支撐件延伸上(例如，亦參見第5圖)。
對連接器3以及插座4之間的電連接而言，接腳連接47是以分開的配置來提供。
第5圖闡明第1圖中的光通信系統的底部透視圖，其中，光學模組1和連接器3一起與插座4分離，在第4圖中作為接腳連接47的一部份的接腳連接元件50被提供在連接器組合件 板52的底側51上。
第6圖顯示第5圖中的組合件的頂部透視圖，其中，頂蓋7已被移除。
第7圖闡明其上提供有印刷電路板21的連接器組合件2的連接器3的頂部透視圖，位於電路板21上的是實施為多通道光傳輸器(TX)的傳輸器45以及實施為多通道光接收器(RX)的接收器46，多通道光傳輸器(TX)以及多通道光接收器(RX)是藉由所謂的倒裝晶片技術而進行裝設，不同於如線結合的其他技術，此使得例如冷卻模組之類的周圍的元件可以直接與多通道光傳輸器(TX)及/或多通道光接收器(RX)的積體電路耦合。
第8圖部分地闡明了第4圖的光收發器系統，在第8圖中，所描繪的是光耦合單元20、連接器30以及接收傳輸器元件的印刷電路板21。
第9圖闡明第1圖中的組合件的透視剖面圖，其中，頂蓋7已被移除。
第10圖顯示連接器31的透視圖。另外，第11圖亦顯示連接器31的頂部透視圖，在正面40上提供有透鏡41，接腳洞110則是提供來接收定位、或對齊接腳120(參見下列第12圖)。
在已知為套圈設計(例如，所謂的MT套圈設計)中，光纖的前端面會被拋光，如此的已拋光的光纖前端面可與套圈透鏡41一起使用，作為替代，亦建議在未經拋光的光纖端部分的前面提供套圈透鏡41。在一實施例中，如此的未經拋光的端部分是藉由折斷光纖而提供。
第12圖顯示組合件的頂部透視圖，其中，光耦合單元20 被提供在插座4上，對齊接腳120是提供以在連接器31被耦合單元20上的插座121接收時將連接器31進行對準。當連接器31被連接至耦合單元20時，連接器透鏡41以及第一耦合單元透鏡42會彼此面對面。
第13圖闡明插座4的頂部透視圖，描繪的是作為接腳連接47(參見第4圖)的一部份的接收元件130。
第14圖、第15圖以及第16圖顯示光耦合單元20的透視圖。參見第16圖，第二耦合單元透鏡44被提供在光耦合單元20的底部。
第17圖以及第18圖顯示包括光耦合單元20以及印刷電路板21的組合件的透視圖，在第18圖中，頂蓋7以及連接器31亦額外闡明於其中。
最終，第19圖顯示包括PCB母板191(PCB-印刷電路板)的光通信系統190的頂部透視圖，在PCB母板上提供有四個可實施為如上述的光收發器系統192。
在此說明書及/或圖式中所揭示的特徵可以是瞭解本創作的單獨或各種組合形式的各種實施例的工具。
1‧‧‧光學模組
2‧‧‧連接器組合件
3、31‧‧‧連接器
4、121‧‧‧插座
5、6‧‧‧電連接
7‧‧‧頂蓋
20‧‧‧光耦合單元
21‧‧‧印刷電路板
30‧‧‧光纖纜線
32‧‧‧彎曲部分
33‧‧‧遠端
40‧‧‧正面
40a、40b‧‧‧光耦合埠
41‧‧‧透鏡
42、44‧‧‧耦合單元透鏡
43‧‧‧光線路徑
45‧‧‧傳輸器
46‧‧‧接收器
47‧‧‧接腳連接
48‧‧‧連接器插座
50‧‧‧接腳連接元件
51‧‧‧底側
52‧‧‧連接器組合件板
110‧‧‧接腳洞
120‧‧‧接腳
130‧‧‧接收元件
191‧‧‧PCB母板
192‧‧‧光收發器系統
接下來，本創作將藉由參考不同實施例的實例來進行更詳盡的敘述，圖式顯示：第1圖：為包含有被提供在連接器組合件上的光學模組的組合件的前視圖；第2圖：為第1圖中的光學模組的透視圖；第3圖：為第1圖中的組合件的前視圖，其中，光纖是經 由套圈連接器進行連接；第4圖：為第3圖的組合件的剖面圖；第5圖：為第1圖中的組合件的底部透視圖，其中，光學模組和連接器一起與連接器組合件的插座分離；第6圖：為第5圖中的組合件的頂部透視圖；第7圖：為其上提供有印刷電路板的連接器組合件的插座的頂部透視圖；第8圖：為第3圖中提供的組合件中的光學模組的剖面圖；第9圖：為第1圖中的組合件的透視圖，其中頂部蓋子已被移除；第10圖：為將光纖纜線連接至光學模組之套圈類型連接器的透視圖；第11圖：為第10圖中的連接器的另一透視圖；第12圖：為組合件的透視圖，組合件包括連接器組合件的連接器以及提供於其上的光學模組；第13圖：為連接器組合件的插座的透視圖；第14圖：為光耦合單元的透視圖；第15圖：為第14圖中的光耦合單元的另一透視圖；第16圖：為第14圖的光耦合單元從底部的另一透視圖；第17圖：為包括被提供在印刷電路板上的光耦合單元的光學模組的透視圖；第18圖：為組合件的透視圖，組合件包括連接至光纖纜線並被插入提供在光學模組上的插座裡的連接器；以及第19圖：為包括被提供於母板上的複數個光通信系統的組合件的透視圖。
191‧‧‧PCB母板
192‧‧‧光收發器系統

Claims (13)

  1. 一種光通信系統，包括：一光學模組，包括：一模組母板，被提供有一基板，該基板包括一上表面以及一下表面；一光學元件，設置在該基板的該上表面上，該光學元件被配置來提交及/或接收光訊號、以及與延伸通過該基板的一電導體連接；一光耦合模組，具有一第一光耦合埠、一第二光耦合埠以及用以引導該第一光耦合埠以及該第二光耦合埠之間的一光訊號的至少一光引導元件；以及一連接器插座，該連接器插座的一長軸被提供為與該基板的一平面平行或具有一銳角；以及一光纖纜線連接器，被提供在一光纖纜線的一末端部分上、以及被接收於該連接器插座中，藉此，將該光纖纜線的複數個光纖光耦合至該第一光耦合埠或該第二光耦合埠。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，該連接器插座包括被提供為在該光耦合模組中的一模組插座。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所述的系統，更包括一外罩，該光纖纜線連接器被提供有延伸自該外罩的一光纖纜線延伸支撐件。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的系統，其中，該光纖纜線連接器是由該連接器插座中的一閂鎖機構而固定。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，於該光耦合模組中的該第一光耦合埠以及該第二光耦合埠之間延伸的至少一耦合模組部分被提供作為一塑型模組部分。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的系統，其中，該塑型模組部分包括被提供為在該第一光耦合埠以及該第二光耦合埠的至少其中之一處的一體成形的複數個光學透鏡。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，該至少一光引導元件包括被提供有一鈍角光反射角的一光反射元件。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的系統，更包括複數個光學透鏡，被提供在該光纖纜線連接器中的一光纖纜線末端表面的前面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的系統，其中，在該光纖纜線連接器中的光纖末端表面是一已拋光的光纖前端表面以及一破損光纖前端表面其中之一。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的系統，更包括一連接器組合件以及一連接器組合件母板，該連接器組合件具有一上裝設表面以及一下裝設表面，該連接器組合件母板接收被分配至該光學模組的該至少一光學元件且與該上裝設表面及/或該下裝設表面上的導體電連接的至少一電子元件，該光學模組被提供在該上裝設表面上且被電連接至該上裝設表面上的該導體。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的系統，其中，該連接器組合件包括提供該上裝設表面的一組合件連接器以及提供該下裝設表面且可釋放的連接至該組合件連接器的一組合件插座。
  12. 如申請專利範圍第10或11項所述的系統，其中，該連接器組合件包括一Meg-Array(高速電路板堆疊連接器)組合件。
  13. 一種光學模組，包括：一母板，包括一基板，該基板具有一上表面以及一下表面；一光學元件，設置在該基板的該上表面上，該光學元件被配置來提交及/或接收一光訊號、以及與延伸通過該基板的一電導體連接；一光耦合模組，具有一第一光耦合埠、一第二光耦合埠以及引導該第一光耦合埠與該第二光耦合埠之間的一光訊號的至少一光引導元件；以及一連接器插座，被配置來接收被提供於一光纖纜線的一末端部分上的一光纖纜線連接器，藉此，將複數個光纖耦合至該第一光耦合埠或該第二光耦合埠，該連接器插座的一長軸被提供為與該基板的一平面平行或具有一銳角。
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