光纤子组件到光电装置的基于视觉的被动对准制造方法及图纸

一种基于视觉的被动对准方法以光学对准将光纤的输入/输出光学耦合至支撑在基板上的光电部件。支撑光纤的光具座经由光学透明对准块物理地和光学地耦合至安装在基台上的光电装置。透明对准块具有用于对准限定在光具座上的光学基准与对准块的第一组光学基准以及用于对准限定在基台上的光学基准与对准块的第二组光学基准。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请的交叉引用本申请要求于2014年5月23日提交的美国临时专利申请No.62/002772的优先权。该申请的全部内容作为引用并入本文。下面提及的所有出版物也作为引用并入本文。
本专利技术涉及将光耦合进和耦合出光电装置(例如光子集成电路(PIC))中，更具体地涉及将光纤光连接到支撑在电路板上的光电装置。
技术介绍
光电装置包括获得、检测和/或控制光、在光信号和电信号之间转换的光学和电子部件。例如，收发器(Xcvr)是包括在壳体内与电路组合的发射器(Tx)和接收器(Rx)的光电模块。发射器包括光源(例如VCSEL或DFB激光器)，接收器包括光传感器(例如光电二极管)。迄今，收发器的电路焊接在印刷电路板上。这种收发器一般具有形成封装件(密封的或非密封的)底部的基板，然后，诸如激光器和光电二极管的光电装置焊接在基板上。光纤连接到封装件外部或者使用引线(feedthrough)(见US20130294732A1，已共同受让给本申请的受让人/申请人，作为引用并入本文)经由封装件的壁供应。如果消除了封装件，收发器的成本可以显著降低，一些商用收发器正在这样做。例如，一些具有硅光子集成电路(SiPIC)的有源光缆成功地在没有封装件的情况下操作。SiPIC芯片封入环氧树脂中，环氧树脂还用于保持光纤阵列。该方法没有提供可分离的连接器，光纤永久地附接到SiPIC。USConecLtd.引入了模型PRIZMLightTurn连接器组件，其设计为可拆卸的模块安装连接器。底部支撑件附接到收发器，承载光纤阵列的连接器使用两个销孔(pin-in-hole)连接件对准对支撑件。顶部芯片卡扣到位，并将连接器保持在支撑件上。该连接器组件由聚合物制造。对于正确操作，支撑在印刷电路板上的光电装置需要有效地将光耦合至外部光纤。大多数光电装置(例如PIC)要求单模光连接件，单模连接件要求在光纤和装置之间严格的对准公差，通常小于1微米。这是有挑战性的，因为很多光纤使用主动光学对准方式光学对准至PIC，在主动光学对准方式中，光纤的位置和方位通过机器调节，直到在纤维和PIC之间传输的光量最大为止。由于包含封装件，排除了使用通用的电子装置和组装工艺，所以现有技术是昂贵的，和/或通常不适于许多PIC所要求的单模应用。主动光学对准涉及比较复杂的、低吞吐量任务，因为激光或光电二极管必须在主动对准过程期间被激励。此外，由塑料制成的那些部件(例如USConecLtd.的PRIZMLightTurn连接器)不太适于单模连接，塑料部件在任何后续焊接过程(可导致聚合物构造偏移，并危害光学对准)期间不会到位。需要的是一种改进的方法来以光学对准将光纤的输入/输出光学耦合至支撑在基板(例如印刷电路板)上的光电部件，这以减少的成本改进了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种基于视觉的被动对准方法克服了现有技术的缺点，该方法不需要激励电路或电光部件以光学对准将光纤的输入/输出光学耦合至支撑在基板上的光电部件，以减少的成本改进了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。在一个实施例中，支撑至少一个光纤的、光纤子组件(OFSA)形式的光具座(opticalbench)物理地和光学地耦合至安装在基板和/或印刷电路板(PCB)上的光电装置(例如VCSEL阵列、PD阵列或光子集成电路(PIC))。新颖的被动光学对准连接包括支撑光电装置的支撑件(例如壳体或基台)以及透明对准块，透明对准块具有用于对准限定在OFSA上的光学基准与对准块的第一组光学基准以及用于对准限定在支撑件上的光学基准与对准块的第二组光学基准。第一和第二组光学基准相对彼此精确地定位在对准块上。由OFSA支撑的光纤的输入/输出端相对于OFSA上的光学基准精确地定位。光电装置相对于光学基准精确定位在支撑件上。相应地，在组装时，通过对准OFSA上的光学基准、对准块和支撑件与光纤的输入/输出端(沿期望的预定光学路径与支撑件上的光电装置光学对准)而使OFSA、对准块和支撑件被动对准。支撑件可一开始附接至模块的基板(例如PCB)或者支撑件可在附接至模块基板之前安装到对准块。另外，根据本专利技术的受让人/申请人创造的新颖连接(见于2015年5月15日提交的美国专利申请No.14/714240)，OFSA经由“可分离的”或“可卸下的”或“可拆卸的”动作可移除地附接至对准块。附图说明为了更全面地理解本专利技术的性质和优点以及优选实施例，结合附图参考下面的详细描述。在附图中，相同的参考标号表示附图中的相同或类似的零件。图1是根据本专利技术的一个实施例的光具座的透视图，光具座相对于反射镜阵列精确地定位光纤。图2是根据本专利技术的一个实施例的光具座的透视图，该光具座具有配齐套圈的盖。图3是根据本专利技术的一个实施例的具有光学对准基准的光学透明对准块的透视图。图4是示出与对准块对准的光具座的附接的透视图。图5是根据本专利技术的一个实施例，与基台上的光学基准精确对准的、放置在基台上的VCSEL阵列的透视图。图6是示出根据本专利技术的一个实施例，对准块及光具座附接在基台上的透视图。图7是示出根据本专利技术的一个实施例，基台及对准块和光具座附接在印刷电路板上的透视图。图8是示出根据本专利技术的一个实施例，使用可分离的纤光连接器将光纤跳线(jumper)附接到已对准至VCSEL的光具座的透视图。图9是沿图7的线9-9截取的剖视图。图10是沿图8的线10-10截取的剖视图。具体实施方式下面参考附图关于各实施例来描述本专利技术。尽管在实施本专利技术的目的的最佳实施方式方面描述了本专利技术，但是本领域技术人员应明白，在不脱离本专利技术的精神或范围的情况下，考虑到这些教导，可以完成变型例。本专利技术通过提供一种基于视觉的被动对准方法克服了现有技术的缺点，该方法以光学对准将光纤的输入/输出光学耦合至附接在基板上的光电部件，以减少的成本改进了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。参考光纤子组件(OFSA)作为支撑光纤的输入/输出端的光具座的示例、具有垂直腔面发射激光器(VSCEL)阵列的收发器(Tx)作为光电装置(可以是收发器(Xcvr)的一部分)的示例来讨论本专利技术的理念。或者，VCSEL阵列和基台可实现为将光子电路集成进单个芯片中作为光子集成电路(PIC)的装置。在不脱离本专利技术的范围和精神的情况下，本专利技术可应用于提供其它类型的光具座到基它类型的光电装置的被动对准。图1示出合并了支撑光纤20(例如，短段或短截的四个光纤20)形式的光学部件的微光具座11的OFSA10。光具座11包括基底16和结构化反射表面12(即四个反射器)，基底限定出包括对准结构的结构化特征，对准结构包括用于保留光纤20的裸露部分(覆层暴露，没有保护缓冲层和护套层)的敞开沟槽25，结构化反射表面12具有相对于基底16的更大平面以一角度倾斜的平面。每个结构化反射表面12可具有平坦的凹或凸表面轮廓和/或具有对应于下列等同光学元件中的至少一个的光学特性：反射镜、聚焦透镜、发散透镜、衍射光栅或前述的组合。结构化反射表面12可具有复合轮廓，其限定出对应于不同等同光学元件的一个区域(例如由发散的环形区域围绕的聚焦的中心区域)。在一个实施例中，结构化反射表面12可具有凹的非球本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光具座和光电装置之间的被动对准连接结构，包括：光学透明对准块，具有限定在其上的第一组光学基准和第二组光学基准；光具座，具有限定有包括光学基准的对准特征的第一体，其中，在限定在光具座上的光学基准与限定在对准块上的第一组光学基准对准的情况下，所述光具座附接到对准块；支撑件，支撑光电装置，其中，光学基准限定在支撑件上，其中，在支撑件的光学基准与限定在对准块上的第二组光学基准对准的情况下，支撑件附接到对准块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.23 US 62/002,7721.一种光具座和光电装置之间的被动对准连接结构，包括：光学透明对准块，具有限定在其上的第一组光学基准和第二组光学基准；光具座，具有限定有包括光学基准的对准特征的第一体，其中，在限定在光具座上的光学基准与限定在对准块上的第一组光学基准对准的情况下，所述光具座附接到对准块；支撑件，支撑光电装置，其中，光学基准限定在支撑件上，其中，在支撑件的光学基准与限定在对准块上的第二组光学基准对准的情况下，支撑件附接到对准块。2.如权利要求1所述的被动对准连接结构，其中，所述光具座的第一体通过压印形成，包括压印出含光具座的光学基准的对准特征。3.如权利要求1所述的被动对准连接结构，其中，所述支撑件包括基台，支撑件的基准限定在基台上，光电装置关于所述基准安装在基台上。4.如权利要求1所述的被动对准连接结构，其中，所述光具座至少包括结构化反射表面，所述对准特征包括支撑与结构化反射表面光学对准的光纤的对准结构，其中，光学路径经由结构化反射表面限定在光纤和光电装置之间，其中，光具座与光电装置对准以维持光学路径。5.如权利要求4所述的被动对准连接结构，其中，所述光电装置包括发射器、接收器、收发器和光子集成电路中的至少一个。6.如权利要求4所述的被动对准连接结构，其中，所述对准块包括开口，用于使光通过限定在光具座上的结构化反射表面和光电装置之间。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：S李，GL克洛茨，MK巴诺斯基，RR瓦兰斯，
申请(专利权)人：纳米精密产品股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US