全内反射光纤接口模块和组件的制作方法
【专利说明】
[0001 ]优先权
[0002] 本申请根据专利法要求2012年3月30日提交的美国申请序列号13/436,165的优先 权的权益，所述申请的内容是本案的依托并且W引用的方式整体并入本文。
技术领域
[0003] 本公开设及光纤接口模块和组件，并且具体来说，设及采用全内反射的运类模块 和组件。
【背景技术】
[0004] 用于消费电子产品的短距离数据链路的数据速率变得越来越高，尤其是用于视频 和数据存储应用的那些短距离数据链路。实例包括5Gb/s的USB 3.0协议、lOGb/s的HDMIW 及在两个信道上的10化/s的化underbolt。在运类高数据速率下，传统的铜电缆具有有限的 传输距离和电缆灵活性。出于至少运些原因，光纤作为铜线的替代物出现，W用于适应下几 代消费电子产品的高数据速率。
[0005] 与采用昂贵的高功率边缘发射激光器W及调制器的电信应用不同，短距离光纤链 路是基于低成本、低功率的直接调制的光源，如垂直空腔表面发射激光器(VCS化）。为了在 消费电子产品中可行，用于在一个方向上将来自光源的光禪合到光纤中并且在另一方向上 将另一光纤中传播的光禪合到光电二极管上的光纤接口模块和组件需要是低成本的。运种 要求推动了对设计制造简单且同时具有合适的性能的光纤接口模块和组件的需求。因此， 尚未解决的是需要具有宽松的未对准公差和被动对准过程的光纤接口模块。
【发明内容】
[0006] 本公开的一方面包括一种配置来支撑一个或多个光纤的光纤接口模块。所述模块 包括模块本体，所述模块本体具有前端和后端、顶表面、底表面W及相反侧部，并且对具有 红外波长的光是基本上透明的。所述模块还包括一个或多个光纤支撑特征结构，所述一个 或多个光纤支撑特征结构形成在所述顶表面中并且配置来支撑相应的一个或多个光纤；W 及突脊，所述突脊形成在所述顶表面中并且具有限定全内反射(TIR)镜的倾斜壁。所述模块 具有凹槽，所述凹槽形成在所述模块本体的所述底表面中邻近所述前端并且具有凹槽顶 板。所述模块还具有一个或多个透镜表面，所述一个或多个透镜表面形成在所述凹槽顶板 上并且具有与所述一个或多个光纤支撑特征结构和TIR表面对准的相应的折叠透镜轴，其 中所述一个或多个透镜表面限定与端壁的相应的一个或多个后聚焦距离F2,其中F2大于 零。
[0007] 本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，进一步包括与所述模块本体一体成形 的所述一个或多个透镜表面。
[000引本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，其中所述凹槽顶板限定所述一个或多 个透镜表面的间隔距离，并且其中所述间隔距离与前聚焦距离Fl基本相同。
[0009] 本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，其中所述模块本体具有小于IOmm诸如 在2mm < LZ < IOmm之间的长度LZ、宽度LX(其中2mm < LX < IOmm) W及高度LW其中Imm < LY < 4mm) O
[0010] 本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，其中所述红外波长是在SOOnm至1， IOOnm的范围内。
[0011] 本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，进一步包括配置来与所述模块本体的 所述顶表面配合并覆盖所述顶表面的盖子。
[0012] 本公开的另一方面包括上述光纤接口模块，其中所述模块本体是整体式的。
[0013] 本公开的另一方面包括一种包括上述光纤接口模块的光纤接口组件，其中所述一 个或多个光纤分别可操作地支撑在所述一个或多个光纤支撑特征结构中，其中所述一个或 多个光纤具有与所述突脊的端壁接口连接的相应末端。所述组件还包括一个或多个有源光 器件，所述一个或多个有源光器件可操作地布置在与所述一个或多个透镜表面相距相应的 前聚焦距离处，从而使得所述一个或多个有源光器件在对应的一个或多个折叠光学路径上 与所述一个或多个光纤进行光学通信。
[0014] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述一个或多个有源光器件包括W 下各项的至少一种:i)至少一个光源和ii)至少一个光电检测器;并且其中所述一个或多个 折叠光学路径包括W下各项的至少一种：i)至少一个折叠光源光学路径和ii)至少一个折 叠检测器光学路径。
[0015] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，所述光纤接口组件包括支撑所述模块的 印刷电路板(PCB)，W及由所述PCB可操作地支撑并且可操作地连接至所述至少一个有源光 器件的至少一个集成电路（IC)忍片。所述PCB或所述IC忍片可操作地支撑与所述至少一个 透镜表面相距聚焦距离F2处的所述至少一个有源光器件。
[0016] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述模块本体具有至少一个第一被 动对准特征结构，并且所述PCB包括与所述至少一个第一被动对准特征结构协作地配置W 允许所述模块与所述PCB之间被动对准的至少一个第二被动对准特征结构。
[0017] 本公开的另一方面是一种用于在至少一个光纤与至少一个有源光器件之间提供 光学通信的光纤接口组件。所述组件包括具有模块本体的模块，所述模块本体对具有红外 波长的光是透明的并且大体配置为具有前端和后端、顶表面W及底表面的长方体，其中所 述底表面具有在所述前端开放并且具有凹槽顶板的凹槽。所述组件还包括形成在所述顶表 面中并且配置来可操作地支撑所述至少一个光纤的至少一个光纤支撑特征结构。突脊形成 在所述模块本体的所述顶表面中并且具有W直角终止所述至少一个光纤支撑特征结构的 基本垂直的端壁，所述突脊具有限定全内反射(TIR)镜的倾斜壁。所述至少一个光纤支撑在 所述至少一个光纤支撑特征结构中并且具有中屯、轴W及与所述端壁接口连接的末端。至少 一个透镜表面形成在所述凹槽顶板上，并且具有与所述至少一个光纤支撑特征结构对准并 且通过所述TIR镜折叠大体90度W与光纤中屯、轴重合的透镜轴。所述至少一个有源光器件 可操作地设置为邻近所述至少一个透镜表面并且与其间隔开，从而使得所述至少一个有源 光器件在包括透镜表面处的单个空气-模块界面的对应的至少一个折叠光学路径上与所述 至少一个光纤进行光学通信。
[0018] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述突脊部分地由在所述顶表面中 紧挨着所述倾斜壁形成的沟道限定。
[0019] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，进一步包括支撑所述模块的PC，W及由 所述PCB可操作地支撑并且可操作地连接至所述至少一个有源光器件的至少一个IC忍片。 所述PCB或所述IC忍片可操作地支撑与所述至少一个透镜表面相距聚焦距离F2处的所述至 少一个有源光器件。
[0020] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述模块本体具有至少一个第一被 动对准特征结构，并且所述PCB包括与所述至少一个第一被动对准特征结构协作地配置W 允许所述模块与所述PCB之间被动对准的至少一个第二被动对准特征结构。
[0021] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述组件进一步包括可操作地设置 在所述凹槽内并且包括窗口和窗口单元内部的窗口单元，所述窗口单元内部被配置来容纳 折射率高于空气并且覆盖所述至少一个有源光器件的介质，并且维持邻近所述至少一个透 镜表面的空气界面。
[0022] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述组件进一步包括窗口和窗口单 元内部，所述窗口单元内部被配置来容纳空气并且覆盖所述至少一个透镜表面，W在所述 至少一个有源光器件被折射率高于空气的材料覆盖时维持邻近所述透镜表面的空气界面。
[0023] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述窗口单元与所述模块本体一体 成形。
[0024] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，其中所述至少一个透镜表面是非球面 的。
[0025] 本公开的另一方面是上述光纤接口组件，进一步包括配置来与所述模块本体的所 述顶表面配合并覆盖所述顶表面的盖子。
[0026] 应理解，前文概括描述和W下详细描述都呈现了本公开的实施方案，并且意图提 供概述或框架W用于理解本公开所要求保护内容的本质和特征。包括附图W提供对本公开 的进一步理解，并且所述附图并入本说明书中且构成本说明书的一部分。附图示出本公开 的各种实施方案并且连同本文阐述的描述用于解释本公开的原理和操作。权利要求书并入 下文阐述的详细描述中并且构成详细描述的一部分。
【附图说明】
[0027] 图1是根据本公开的示例性光纤接口模块的正视俯视图；
[0028] 图2是图1的示例性光纤接口模块的仰视图；
[0029] 图3是如在Y-Z平面上并沿光纤支撑特征结构之一取得的图1和图2的示例性光纤 接口模块的截面图；
[0030] 图4是在延伸经过模块的一部分且其倾斜壁用作全内反射镜的=角形突脊周围的 区域中的光纤接口模块特写截面图；
[0031] 图5是光纤接口组件的示例性实施方案的分解图，所述光纤接口组件包括图1至图 4的光纤接口模块、盖子W及可操作地支撑集成电路（IC)忍片和有源光器件的印刷电路板 (PCB)；
[0032] 图6是与图5类似的部分分解图并且示出相对于所述PCB可操作地设置的光纤接口 模块；
[0033] 图7A是光纤接口组件的截面图，示出所示的有源光器件可操作地支撑在IC忍片顶 上的实施方案；
[0034] 图7B类似于图7A并且示出一个示例性实施方案，其中所示的有源光器件可操作地 直接支撑在PCB表面上邻近IC忍片，所述IC忍片装配在模块凹槽内并且电连接至有源光器 件；
[0035] 图8是针对光纤接口模块，任选盖子的示例性实施方案的仰视图；
[0036] 图9A是与图4类似的特写图并且示出PCB或IC忍片W及作为光源的有源光器件，并 且还示出来自光源的光在折叠光源光学路径上传播穿过光纤接口模块而到达位于光纤支 撑特征结构中支撑的光纤内的焦点处；
[0037] 图9B类似于图9A并且示出光纤中的光在相反方向上，在折叠检测器光学路径上从 光纤传播并穿过光纤接口模