全内反射光纤接口模块和组件的制作方法_2

文档序号:9932566阅读:来源:国知局
块而到达由IC忍片或PCB板支撑的光电检测器形式的有源光器 件;
[0038] 图10是由光纤接口模块的透镜W及相对于所述透镜可操作地布置的光源和光纤 形成的示例性光学系统的示意图;
[0039] 图11是示出示例性横向未对准化的光源的特写图;
[0040] 图12是在横向未对准化等值线情况下曲率半径R和二次曲线常数k的等值线图,示 出提供最佳对准公差且同时具有禪合效率CE = 100%的(R,k)空间的区域;
[0041] 图13是针对常规配置和光纤接口模块的透镜聚焦在光纤内的情况下的配置,横向 未对准化(微米)的量对禪合效率CE( % )的图;
[0042 ]图14类似于图2,并且示出一个示例性实施方案,其中窗口单元设置在光纤接口模 块的凹槽中W维持透镜表面处的空气界面;
[0043] 图15A是与图4类似的特写截面图,并且示出设置在凹槽80中处于印刷电路板上表 面与凹槽顶板之间的图14的窗口单元;
[0044] 图15B类似于图15A,并且示出窗口单元框架被配置来由印刷电路板的上表面支撑 的窗口单元的一个示例性实施方案;
[0045] 图16类似于图15A和图15B,并且示出窗口框架更为紧凑的另一示例性实施方案, 并且其中小球(globule)基本上填充满由窗口单元限定的整个下凹槽部段;W及
[0046] 图17是与图16类似的视图,并且示出由模块本体的一部分形成的窗口单元的示例 性实施方案。
[0047] 本公开的另外的特征和优点在W下详细描述中进行阐述并且本领域技术人员将 从描述中变得清楚明白,或者通过实践如本文所描述的本公开连同权利要求书和附图来了 解。
[004引出于参考目的,某些附图中示出了笛卡尔坐标(化Kesian coordinate)并且不意 图对方向或取向进行限制。
【具体实施方式】
[0049]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。首先论述光纤接口模块的示例性实施方案,之后论述采用所述光纤接口模块的光纤 接口组件的示例性实施方案。然后结合由透镜、光源W及光纤形成的光学系统来描述与光 纤接口模块相关联的透镜的示例性配置。
[0050] 光纤接口模块
[0051] 图1是根据本公开的示例性光纤接口模块("模块")10的俯视正视图。图2是图1的 示例性模块10的仰视图,而图3是在沿光纤支撑特征结构42(下文介绍和论述)之一的Y-Z平 面中取得的图1和图2的示例性模块10的截面图。
[0052] 模块10具有本体12,所述本体12在一个实例中大体成形为包括如下文所描述形成 于其中的另外的特征的矩形平行六面体。本体12具有前端14、与前端大体平行的后端16、顶 表面18W及与顶表面大体平行的底表面20。本体12还包括在一个实例中各包括突出部23的 大体平行的侧部22。模块10具有如图1中所示的长度LZ、宽度LXW及高度LY的尺寸,所述尺 寸通常应尽可能小,除非空间限制不成为问题。运些尺寸的实例包括2mm<LZ<10mm,2mm< LX < IOmmW及Imm含LY含4mm,但使用本文所公开的概念,其它合适的形状和/或大小也是可 行的。
[0053] 顶表面18包括前顶表面部段30,所述前顶表面部段30邻近前端14并且包括邻近相 应侧部22形成并在Y方向上延伸至底表面20的两个对准孔32。顶表面18还包括邻近后端16 并包括一个或多个光纤支撑特征结构42的后顶表面部段40。光纤支撑特征结构42各自设定 尺寸来容纳光纤200。在一个实例中,光纤支撑特征结构42是在Z方向上延伸即与侧部22大 体平行的沟槽。在一个实例中,所述沟槽具有V形截面。
[0054] 图1示出分别设置在四个光纤支撑特征结构42中的两个内的两个光纤200。示例性 光纤200是多模光纤,例如像粗忍高数值孔径光纤,例如可从纽约Corning Incorporated (Corning,化W York)获得的VSDN?光纤。名称为巧igh numerical aperture multimode optical fibe卢的公布的PCT专利申请公布号W02010036684中也论述了示例性光纤200,所 述专利申请W引用的方式并入本文。
[0055] 顶表面18还包括突脊50,所述突脊50位于前顶表面部段30与后顶表面部段40之间 并且延伸穿过模块10,即在X方向上延伸。图4是在突脊50周围的模块本体12的区域的特写 截面图,并且还示出由光纤支撑特征结构42支撑的光纤200的一部分。还参考图10(下文介 绍和论述),光纤200具有末端202W及与具有折射率n。的光纤纤忍("纤忍")206的中屯、轴重 合的中屯、轴204。纤忍206由具有折射率na的包层208包围,其中na<nc。在一个实例中,光纤 200具有数值孔径NAf = O. 29。此外在一个实例中,纤忍206具有梯度折射率分布,其在一个 实例中是抛物线型分布。在一个实例中,纤忍206具有约80微米的直径。
[0056] 在一个实例中,突脊50具有大体=角形的截面形状并且包括面向后端16的大体垂 直的端壁52W及面向前端14并且相对于顶表面18W -个角度倾斜远离所述前端的倾斜壁 54。在一个实例中,倾斜壁54相对于Y方向具有标称角度0 = 45°。端壁52在后顶表面部段40 中的光纤支撑特征结构42处W大体直角终止。光纤支撑特征结构42在后端16处是开放的。
[0057] 此外在一个实例中,端壁52可W与完全垂直相差较小角度(例如,2°),W允许折射 率匹配材料220(例如,环氧树脂)在光纤200的末端202周围流动并且位于光纤末端与端壁 之间,而不将气泡截留在两者之间。端壁52因此用作建立由光纤支撑特征结构42支撑的光 纤200的纵向位置(即,Z方向位置)的光纤末端202的机械止动件。
[0化引在一个实例中,倾斜壁54包括下部54L,所述下部5化还用作邻近突脊50朝向前端 14且紧挨着倾斜壁54而形成的沟道60的后壁。沟道60还包括底板62和朝向前端14且与倾斜 壁54相对的前壁64。沟道60还可W是运样的,即:使得底板62弯曲,从而使得所述底板、前壁 64W及后壁(下部)5化形成一个连续弯曲表面,其中下部/后壁是直线倾斜的。
[0059] 沟道60用于提供比倾斜壁54在顶表面18处终止的情况下那样(W虚线示出W供参 考)更长的倾斜壁54的空气-本体界面。运允许倾斜壁54用作大体90度全内反射(TIR)镜,所 述全内反射镜的目的在下文更详细地描述。倾斜壁54下文称为TIR镜54。简单来说,TIR镜54 在倾斜壁54的材料与空气之间提供具有不同折射率的界面W用于使模块10内的光学信号 转向。
[0060] 模块10还可W包括任选的对准支柱70,所述对准支柱70形成在顶表面18中位于沟 道60与侧部22之间并且从所述顶表面向上(即,在Y方向上)延伸W用于附接盖子。然而,使 用盖子的其它实施方案可W设计来使得所述盖子W卡扣形式配合或具有摩擦配合W用于 附接。
[0061] 如图2和图3中最佳可见,模块10在本体12中包括在底表面20中且靠近前端14形成 的凹槽80。凹槽80在模块本体12中限定顶板82和端壁84,后者示出为倾斜远离前端14。顶板 82包括在端壁84附近的一个或多个透镜表面102。一个或多个透镜表面102连同TIR镜54和 端壁52限定各自具有折叠透镜轴104的对应的一个或多个透镜100。折叠透镜轴104与其成 大体直角穿过透镜表面102和端壁52。
[0062] -个或多个透镜表面102和相关联的一个或多个折叠透镜轴104沿Z方向与对应的 一个或多个光纤支撑特征结构42对准,其中每个光纤支撑特征结构对准一个透镜表面,并 且因此每个其内支撑的光纤200对准一个透镜表面。
[0063] 在一个实例中,当对应的光纤200位于对应的光纤支撑特征结构42中时,折叠透镜 轴104的在Z方向上延伸的部分与光纤中屯、轴204重合。因此,光纤支撑特征结构42被配置来 使得光纤中屯、轴204和透镜轴104大体W直角相交并且大体相交于倾斜壁54处。折叠透镜轴 104限定折叠光源("光源')光学路径OP域折叠光电检测器("检测器")光学路径OPd的部段, 其中每个光学路径的一部分位于模块本体12内,如下文所论述。
[0064] 透镜表面102、TIR镜54、在其之间的端壁52的对应部分W及模块本体12的对应部 分限定具有折叠光轴104的透镜100。透镜表面102可W视为"前"透镜表面并且端壁52可W 视为"后"透镜表面。模块本体12的对应部分构成透镜本体,也标记为12。前透镜表面102与 后透镜表面52之间的轴向距离是透镜厚度,即,透镜本体12的厚度(参见图10中的d2)。
[0065] 在一个实例中,透镜表面102在顶板82上整体形成,即,与模块本体12形成一体,并 且因此构成模块本体12的弯曲部分。在另一实例中,透镜表面102添加至顶板82。透镜表面 102各自具有直径或通光孔径CA。在一个实例中,透镜表面102各自具有在250微米与500微 米之间,并且在一个更具体的实例中在300微米与400微米之间的通光孔径CA,但其它合适 的大小也是可行的。
[0066] 在一个实例中,模块本体12由对具有红外(IR)波长A的光(即,光356,下文介绍和 论述)基本上透明的材料制成,所述红外波长例如为SOOnm至1,1 OOnm范围内的IR波长A,所 述范围是在形成光学数据链路中所使用的VCSHJ勺波长范围。此外,模块本体12具有大得足 W在TIR镜处提供标称90°的全内反射(TIR)的折射率n。
[0067] 在一个示例性实施方案中,模块本体12由透明树脂如General Elec化ic Company 在ULTEM" 1010商品名称下出售的聚酸酷亚胺(PEI)形成,所述透明树脂在上述IR波长 范围内具有约n=l.64的折射率。在一个实例中,模块本体12是整体式的并且例如通过模 审IJ、通过机械加工或通过模制和机械加工两者的组合来形成。在一个实例中,模具由
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