具有不同光学路径的全内反射光纤接口模块和使用所述模块的组件制造技术

本发明专利技术公开光纤接口模块和使用所述光纤接口模块的组件，其中所述模块包括在其中形成的在模块本体内利用全内反射的第一透镜和第二透镜。所述第一透镜和第二透镜限定具有不同长度的第一光学路径和第二光学路径。所述模块可以可操作地支撑第一光纤和第二光纤，以使得它们光学耦合至所述第一透镜和第二透镜的表面。所述第一透镜和第二透镜被设计来针对相对于第一有源光器件和第二有源光器件偏移提供横向偏移的预定公差，同时维持所述有源光器件与对应的第一光纤和第二光纤之间的相应的第一耦合效率和第二耦合效率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有不同光学路径的全内反射光纤接口模块和使用所述模 块的组件 优先权 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, 108的 优先权的权益，所述申请的内容是本案的依托并且以引用的方式整体并入本文。
本公开涉及光纤接口模块和使用所述模块的组件，并且更具体来说，涉及以下这 样的模块和组件：所述模块采用全内反射并且具有用于分别与有源光器件如光源和光电检 测器相关联的传输和接收通道的不同光学路径。
技术介绍
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USB3. 0协议、lOGb/s的HDMI 以及在两个通道上的lOGb/s的Thunderbolt。在这类高数据速率下，传统的铜电缆具有有 限的传输距离并且可能相对较大，从而限制电缆灵活性并增加费用。出于至少这些原因，光 纤作为铜线的替代物出现，以用于适应下几代消费电子产品的高数据速率。 与采用昂贵的高功率边缘发射激光器与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（VCSEL)。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耦合到光纤中并且在另一方向上将另 一光纤中传播的光耦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。因此，尚 未解决的是需要设计简单、稳健、可靠、具有宽松的未对准公差和/或被动对准过程的光纤 接口模块和组件。
技术实现思路
本公开的一方面是配置来支撑第一光纤和第二光纤的光纤接口模块，所述光纤接 口模块包括：模块本体，所述模块本体限定前端和后端、顶表面、底表面以及相反侧部，并且 具有对具有红外波长的光基本透明的光学路径；形成在所述顶表面中的第一光纤支撑特征 结构和第二光纤支撑特征结构；突脊，所述突脊形成在所述顶表面中并且具有分别终止第 一光纤支撑特征结构和第二光纤支撑特征结构的第一端壁和第二端壁，以及限定全内反射 (TIR)镜的倾斜壁；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 且限定顶板；以及第一透镜表面和第二透镜表面，所述第一透镜表面和第二透镜表面形成 在所述顶板上并且具有与第一光纤支撑特征结构和第二光纤支撑特征结构以及TIR镜对 准的相应的第一折叠透镜轴和第二折叠透镜轴，其中所述第一透镜表面和第二透镜表面以 及所述第一端壁和第二端壁分别限定具有不同的第一折叠光学路径和第二折叠光学路径 的第一透镜和第二透镜。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述第一折叠透镜轴和第二折叠透 镜轴具有±20微米或更大的未对准公差，同时维持85 %或更大的耦合效率。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，进一步包括由模块本体整体形成的所述 第一透镜表面和第二透镜表面。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述第一透镜表面和第二透镜表面 具有不同的曲率。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述第一透镜表面和第二透镜表面 具有双曲线形状。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述顶板分别具有第一平坦部段和 第二平坦部段，其中所述第一平坦部段和第二平坦部段位于不同平面中。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述红外波长是在800纳米至1100 纳米的范围内。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述模块本体是整体式的。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述光纤支撑特征结构包括大体平 行于所述相反侧部延伸的多个沟槽。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述顶表面包括所述第一光纤支撑 特征结构和第二光纤支撑特征结构分别形成在其中的第一部分和第二部分，所述第一部分 和第二部分相对于模块本体的底表面而言具有不同的高度。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述突脊包括相对于模块本体的后 端彼此移置的第一部段和第二部段。 本公开的另一方面是所述光纤接口模块，其中所述突脊包括分别终止第一光纤对 准特征结构和第二光纤对准特征结构并且相对于模块本体的后端彼此移置的第一表面部 分和第二表面部分。 本公开的另一方面是一种光纤接口组件，所述光纤接口组件包括：所述模块；第 一光纤和第二光纤，所述第一光纤和第二光纤分别支撑在所述第一光纤支撑特征结构和第 二光纤支撑特征结构中，其中所述第一光纤和第二光纤具有分别与光纤接口模块的第一端 壁和第二端壁接口连接的相应的第一末端和第二末端；以及第一有源光器件和第二有源光 器件，所述第一有源光器件和第二有源光器件可操作地布置在与所述第一透镜表面和第二 透镜表面相距相应的第一前焦距和第二前焦距处，以使得所述第一有源光器件和第二有源 光器件分别在所述第一折叠光学路径和第二折叠光学路径上与所述第一光纤和第二光纤 进行相应的光学通信。 本公开的另一方面是所述光纤接口组件，其中所述第一有源光器件和第二有源光 器件分别包括光源和光电检测器，并且其中所述第一折叠光学路径具有比所述第二光学路 径短的长度。 本公开的另一方面是所述光纤接口组件，进一步包括：印刷电路板（PCB)，所述印 刷电路板支撑所述光纤接口模块；至少一个集成电路（IC)芯片，所述至少一个集成电路芯 片由所述PCB可操作地支撑并且可操作地连接至所述第一有源光器件和第二有源光器件； 并且其中所述PCB或所述IC芯片可操作地支撑所述第一光器件和第二光器件。 本公开的另一方面是所述光纤接口组件，进一步包括：配置来与模块本体的顶表 面配合并覆盖所述顶表面的盖子。 本公开的另一方面是所述光纤接口组件，进一步包括：第一透镜，所述第一透镜被 配置来针对所述第一有源光器件与所述第一透镜轴之间的第一横向偏移提供±20微米的 第一预定未对准公差，同时将所述第一有源光器件与所述第一光纤之间的第一耦合效率维 持在85%或更大；以及第二透镜，所述第二透镜被配置来针对所述第二有源光器件与所述 第二透镜轴之间的第二横向偏移提供±20微米的第二预定未对准公差，同时将所述第二 有源光器件与所述第二光纤之间的第二耦合效率维持在85 %或更大。 本公开的另一方面是一种光电连接器，所述光电连接器包括：所述光纤接口组件； 与所述PCB电接口连接的接触组件；可操作地容纳所述光纤接口组件和所述接触组件的金 属插头接口；以及可操作地容纳所述金属插头接口的连接器外壳。 本公开的另一方面是一种光纤接口模块，所述光纤接口模块配置来支撑第一光纤 和第二光纤并且与第一有源光器件和第二有源光器件接口连接，所述光纤接口模块包括： 模块本体，所述模块本体限定前端和后端、配置来支撑所述第一光纤和第二光纤的顶表面 以及支撑第一透镜表面和第二透镜表面的底表面，其中所述模块本体对具有红外波长的光 基本上是透明的；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；第一透镜，所述第一透镜由所述第一透镜表面、所述第一端壁、所述TIR镜以及所 述模块本体的位于所述第一透镜表面与所述第一端壁之间的一部分限定，所述第一透镜限 定所述第一有源光器件与所述第一光纤之间的第一折叠光学路径；以及第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种配置来支撑第一光纤和第二光纤的光纤接口模块，所述光纤接口模块包括：模块本体，所述模块本体具有前端和后端、顶表面、底表面以及相反侧部，连同对具有红外波长的光基本透明的光学路径；形成在所述顶表面中的第一光纤支撑特征结构和第二光纤支撑特征结构；突脊，所述突脊形成在所述顶表面中并且具有分别终止所述第一光纤支撑特征结构和所述第二光纤支撑特征结构的第一端壁和第二端壁，以及限定全内反射(TIR)镜的倾斜壁；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限定顶板；以及第一透镜表面和第二透镜表面，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面形成在所述顶板上并且具有与所述第一光纤支撑特征结构和所述第二光纤支撑特征结构以及所述TIR镜对准的相应的第一折叠透镜轴和第二折叠透镜轴，其中所述第一透镜表面和所述第二透镜表面以及所述第一端壁和所述第二端壁分别限定具有不同的第一折叠光学路径和第二折叠光学路径的第一透镜和第二透镜。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.30 US 13/436,1081. 一种配置来支撑第一光纤和第二光纤的光纤接口模块，所述光纤接口模块包括： 模块本体，所述模块本体具有前端和后端、顶表面、底表面以及相反侧部，连同对具有 红外波长的光基本透明的光学路径； 形成在所述顶表面中的第一光纤支撑特征结构和第二光纤支撑特征结构； 突脊，所述突脊形成在所述顶表面中并且具有分别终止所述第一光纤支撑特征结构 和所述第二光纤支撑特征结构的第一端壁和第二端壁，以及限定全内反射（TIR)镜的倾斜 壁； 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限定顶板；以 及 第一透镜表面和第二透镜表面，所述第一透镜表面和所述第二透镜表面形成在所述顶 板上并且具有与所述第一光纤支撑特征结构和所述第二光纤支撑特征结构以及所述TIR 镜对准的相应的第一折叠透镜轴和第二折叠透镜轴，其中所述第一透镜表面和所述第二透 镜表面以及所述第一端壁和所述第二端壁分别限定具有不同的第一折叠光学路径和第二 折叠光学路径的第一透镜和第二透镜。2. 如权利要求1所述的光纤接口模块，其中所述第一折叠透镜轴和所述第二折叠透镜 轴具有±20微米或更大的未对准公差，同时维持85 %或更大的耦合效率。3. 如权利要求1或2中任一项所述的光纤接口模块，其中所述第一透镜表面和所述第 二透镜表面具有不同的曲率。4. 如权利要求3所述的光纤接口模块，其中所述第一透镜表面和所述第二透镜表面具 有双曲线形状。5. 如权利要求1至4中任一项所述的光纤接口模块，其中所述顶板分别具有第一平坦 部段和第二平坦部段，其中所述第一平坦部段和所述第二平坦部段位于不同平面中。6. 如权利要求1至5中任一项所述的光纤接口模块，其中所述顶表面包括第一部分和 第二部分，所述第一光纤支撑特征结构和所述第二光纤支撑特征结构分别形成在其中的第 一部分和第二部分中，所述第一部分和所述第二部分相对于所述模块本体的所述底表面而 言具有不同的高度。7. 如权利要求1至6中任一项所述的光纤接口模块，其中所述突脊包括相对于所述模 块本体的所述后端彼此移置的第一部段和第二部段。8. 如权利要求7所述的光纤接口模块，其中所述突脊包括分别终止所述第一光纤对准 特征结构和所述第二光纤对准特征结构并且相对于所述模块本体的所述后端彼此移置的 第一表面部分和第二表面部分。9. 一种光纤接口组件，所述光纤接口组件包括： 如权利要求1至8中任一项所述的光纤接口模块； 第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和所述第二光纤分别支撑在所述第一光纤支撑特 征结构和所述第二光纤支撑特征结构中，其中所述第一光纤和所述第二光纤具有分别与所 述光纤接口模块的所述第一端壁和所述第二端壁接口连接的相应的第一末端和第二末端； 以及 第一有源光器件和第二有源光器件，所述第一有源光器件和所述第二有源光器件可操 作地布置在与所述第一透镜表面和所述第二透镜表面相距的相应的第一前焦距和第二前 焦距处，以使得所述第一有源光器件和所述第二有源光器件分别在所述第一折叠光学路径 和所述第二折叠光学路径上与所述第一光纤和所述第二光纤进行相应的光学通信。10. 如权利要求9所述的光纤接口组件： 其中所述第一有源光器件和所述第二有源光器件分别包括光源和光电检测器，并且其 中所述第一折叠光学路径具有比所述第二光学路径短的长度。11. 如权利要求9或10中任一项所述的光纤接口组件，所述光纤接口组件进一步包 括： 所述第一透镜，所述第一透镜被配置来针对所述第一有源光器件与所述第一透镜轴之 间的第一横向偏移提供±20微米的第一预定未对准公差，同时将所述第一有源光器件与 所述第一光纤之间的第一耦合效率维持在90%或更大；以及 所述第二透镜，所述第二透镜被配置来针对所述第二有源光器件与所述第二透镜轴之 间的第二横向偏移提供±20微米的第二预定未对准公差，同时将所述第二有源光器件与 所述第二光纤之间的第二耦合效率维持在85%或更大。12. -种配置来支撑第一光纤和第二光纤并且与第一有源光器件和第二有源光器件接 口连接的光纤接口模块，所述光纤接口模块包括： 模块本体，所述模块本体具有前端和后端、配置来支撑所述第一光纤和所述第二光纤 的顶表面以及支撑第一透镜表面和第二透镜表面的底表面，其中所述模块本体对具有红外 波长的光是基本上透明的； 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； 第一透镜，所述第一透镜由所述第一透镜表面、所述第一端壁、所述TIR镜以及所述模 块本体的位于所述第一透...

【专利技术属性】
技术研发人员：马蒂厄·沙博诺勒福特，
申请(专利权)人：康宁光电通信有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US