用于光电装置的可拆卸光连接器制造方法及图纸

一种在支撑光纤的光具座与光子集成电路(PIC)之间的可重新连接的连接件，包括基座和连接器，连接器配置并构造成可移除地附接以重新连接到与其对准的基座。基座可对准至PIC中的光电元件。基座可相对于光电装置永久附接。光具座可移除地附接到基座。基座和连接器之间的对准通过动态耦合、准动态耦合或弹性平均耦合实现。

【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15日提交的美国临时专利申请No.61/994097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))，更具体地涉及光纤到PIC的光学连接。
技术介绍
光子集成电路将多个电光装置集成进单个芯片中，电光装置是比如激光器、光电二极管、调制器和波导。这些PIC有必要具有到其它PIC的光学连接，通常是光信号通信的组织网络形式。连接距离可从几毫米(芯片到芯片通信)到几千米(长距离应用)。光纤可提供有效连接方法，因为光可在光纤内以十分高的数据传输速率(>25Gbps)在长距离(由于低损失光纤)内通过。光子网络中的最昂贵的部件之一是光纤连接器。对于正确操作，PIC通常需要在外部光纤和片装波导中的一个或多个之间有效地耦合光。大多数PIC要求单模光连接，单模光连接要求光纤和PIC之间严格的对准公差，通常小于1微米。这是有挑战性的，使用主动对准方式将十分多的光纤对准到PIC上的元件，在主动对准方式中，通过机器调节光纤的位置和方位直到在纤维和PIC之间传输的光量最大为止。这是耗时的过程，通常在PIC从晶片切掉并安装在封装件内之后来完成。这将纤维光学连接推迟到生产过程的结尾。一旦完成连接，其是永久的，并且对于将光纤再次安装到PIC的任何愿望在不破坏连接的整体性的情况下，不可拆卸、分离或脱离。换言之，光纤不可移除地附接到PIC和纤维连接，分离是破坏性的且不可逆(即不可重新连接)。有利地，纤维光学连接可以在从晶片切掉分立的PIC之前进行，这通常称为晶片水平附接。集成电路和PIC的制造者通常具有能够进行亚微米对准的昂贵的资本设备(例如测试集成电路的晶片探测器和处理机)，而封装芯片的公司一般具有不太能干的机器(通常为几微米对准公差，对于单模装置是不适合的)，并经常使用手动操作。然而，在切掉之前将光纤永久附接到PIC是不现实的，因为光纤会变得缠结，在切掉操作和封装过程期间会碍事，并且在PIC被拾放到印刷电路板上然后以高温焊接到PCB时实际上不可能操纵。现有技术试图使用聚合物连接器部件实现严格的对准公差，但是聚合物具有若干功能缺点。首先，它们是弹性适应的，使得它们在外部施加负荷下容易变形。第二，它们的尺寸不稳定，尤其当受到高温(比如存在于计算和网络硬件中的)时会改变尺寸和形状。第三，聚合物的热膨胀系数(CTE)远大于一般用在PIC中的材料的CTE。因此，温度循环导致光纤和PIC上的装置之间的失准。在一些情况下，聚合物不能承受在将PIC焊接在印刷电路板上时使用的处理温度。需要的是一种改进的方法来将光纤的输入/输出光学耦合到PIC，其以减少的成本改进了公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。
技术实现思路
本专利技术通过在光具座(例如支撑光纤)和光电装置(例如光子集成电路(PIC)的光栅耦合器)之间提供一种可拆卸/可分离的且可重新连接的连接而克服了现有技术的缺点。新颖连接包括基座和连接器，连接器配置并构造成可移除地附接以重新连接到与其对准的基座。基座可以是光电装置的一体部分(例如PIC封装件的一部分)或附接到光电装置的分离部件。根据本专利技术的一个实施例，基座一开始附接到光电装置(例如PIC)支撑件(例如壳体)。该基座可以对准至装置中的电光元件。基座可以相对于光电装置永久附接。光具座(例如支撑光纤)经由“可分离的”或“可拆卸的”或“可脱离”的动作可移除地附接到基座，该动作沿期望光学路径将光具座中的光学部件/元件精确地光学对准至光电装置。根据本专利技术，可拆卸的连接器支撑光具座或是光具座的一部分。对于每次连接、断开和重新连接，为了维持光学对准，该连接器需要精确地和准确地对准至基座。在本专利技术的一个实施例中，连接器和基座使用由两个本体上的几何特征构成的被动机械对准彼此对准。在另一实施例中，本专利技术提供了一种用于使用动态耦合(kinematiccoupling)、准动态耦合(quasi-kinematiccoupling)或弹性平均耦合(elastic-averagingcoupling)的被动对准的结构和方法。一个方法是连接器和基座之间六个接触点的动态耦合。六个点是刚性体静力平衡所必要的最小值，并且因此提供了本体之间确定性的和可重复的对准。在界面处提供额外刚度并减少对连接器的弯曲刚度的依赖性的替代方法是使用准动态方法，其添加额外接触点或用接触线代替接触点。额外接触点和接触线以可重复性的最适度降低增加了界面的刚度。在该实施例中，接触在两个本体之间的更大区域上扩展，并使连接器的弯曲模式变硬。第三实施例使用许多(可能几百或几千)接触点或在尽可能多的区域上扩展的小表面(例如四面的)最大化了界面的刚度。这要求精确定位匹配表面以及表面的形状和尺寸的更严格的公差。然而，这可以超高精度压印完成。在本专利技术的另一方面中，基座和连接器上的被动对准特征可以通过精确压印一体地/同时形成，这允许以大体积或小体积经济地生产部件，同时改进公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。另外，基座和连接器(例如微光具座(MOB))中的任一或两者可以通过高精度压印精确地形成。基座和/或光具座部件应当由可压印材料制成，比如韧性金属，诸如Kovar、Invar、不锈钢、铝。光具座和基座应当具有类似的热膨胀系数(CTE)，使得在温度循环期间不会发生失准，且不会产生应力/应变。附图说明为了全面理解本专利技术的属性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1A和1B示出根据本专利技术的一个实施例的光连接器。图2A至2D示出将光连接器耦合到光电装置的基座。图3A至3C示出被动对准耦合的各实施例。图4A至4G示出连接器直接被动对准耦合至光电装置的封装件的替代实施例。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。本专利技术提供了一种新颖方法来在光具座(例如支撑光纤)和光电装置(例如光子集成电路(PIC)的光栅耦合器)之间耦合光。该新颖连接包括基座和连接器，连接器配置并构造成可移除地附接以重新连接到与其对准的基座。参考PIC作为光电装置、光具座作为光耦合装置(连接器)的示例来讨论本专利技术的理念，以将支撑在光具座上的光学部件(例如光纤)的输入/输出端与光电装置光学耦合。本专利技术可用于提供在其它领域中使用的可移除的/可重新连接的形式结构和元件。图1A-1B示出光连接器10形式的光学耦合装置，其合并了与光纤形式的光学部件连接的微光具座11。光纤缆线22具有由保护缓冲和护套层23保护的四个光纤20。连接器10包括基底16，其限定出结构化特征，该结构化特征包括对准结构，该对准结构包括敞开沟槽25和结构化反射表面12(即四个反射器)，敞开沟槽用于保持光纤20的裸露部分(使覆层暴露，不具有保护缓冲和护套层23)，结构化反射表面具有关于基底16的较大平面以一角度倾斜的平面。每个结构化反射表面12可具有平坦的凹形或凸形表面轮廓和/或具有对应于下列等同光学元件中的至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光具座和光电装置之间的连接结构，包括：光具座，具有带第一组对准特征的第一本体；基座，设置在光电装置上，具有带第二组对准特征的第二本体，其中，第一和第二组对准特征形成被动对准耦合，从而允许光具座可移除地附接到光电装置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.15 US 61/994,0971.一种光具座和光电装置之间的连接结构，包括：光具座，具有带第一组对准特征的第一本体；基座，设置在光电装置上，具有带第二组对准特征的第二本体，其中，第一和第二组对准特征形成被动对准耦合，从而允许光具座可移除地附接到光电装置。2.如权利要求1所述的连接结构，其中，所述光具座的第一本体通过压印形成，包括压印第一组对准特征。3.如权利要求2所述的连接结构，其中，所述基座的第二本体也通过压印形成，包括压印第二组对准特征。4.如权利要求1所述的连接结构，其中，所述光具座包括结构反射表面，并支撑与结构反射表面对准的光纤，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，并且其中，所述被动对准耦合将光具座对准至光电装置，以在连接器到基座的脱离和重新附接期间维持所述光学路径。5.如权利要求4所述的连接结构，其中，所述光电装置是光子集成电路。6.如权利要求1所述的连接结构，其中，所述被动对准耦合包括动态耦合、准动态耦合和弹性平均耦合中的至少一个。7.如权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：S李，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