多光纤阵列的光电模块制造技术

一种光电模块，通过将多个ＯＥＤ从光纤阵列至少沿ｚ、ｙ轴或其组合偏移设置同时保持其沿光纤阵列的ｘ轴对准使之与多光纤阵列配合，所述模块包括：（ａ）用来同具有ｘ、ｙ光纤阵列的多光纤组件相互连接的连接器接口；（ｂ）多个用来进行光、电信号之间转换的ＯＥＤ；和（ｃ）光路，其中每一光路具有一用来同ｘ、ｙ光纤阵列的一个相应的光纤光耦合的第一末端和同对应ＯＥＤ光耦合的第二末端，其中至少两条光路的第二末端间的距离大于其对应的第一末端间的距离，且其中沿ｘ轴横跨第二末端的距离不大于沿ｘ轴横跨第一末端的距离。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及到光电器件，特别是本专利技术涉及到与多光纤阵列一起使用的光电器件。
技术介绍
随着通信技术的不断发展，光学正起着越来越大的作用，并在传统电信领域已占据了主导地位。光通信的一个重要的子系统是光电接口，它用来在光域和电域间转换信号。一般地，光电接口包括某种用于发送或接收光信号的光电器件(OED)。OED通常装在包括一盖和一端板(header)组件组成的“TO can”组件中。该端板(header)组件可以是一包括OED加上一个或多个集成电路(IC)或无源元件的混合微电子组件。该端板组件包括比如合适的陶瓷附属支座(submount)的绝缘盘，在其上安装有IC和OED。该绝缘盘也可安装在引线由之延伸的金属端板上。因此，TO can包括包含有多个安装步骤和电连接的电元件和机械元件的组件。除了OED，典型的光电接口包括含有用于操作OED的必要电路的印刷电路板或基底，和用于与光纤或光缆(多光纤)接口连接的连接器接口。典型的光连接器包括其中放置有套圈的壳体，该套圈构造成以特殊的空间关系保持一个或多个光纤且具有一使光纤末端呈阵列形式的端面。该端面一般被抛光以提供同模块的接合表面良好的光接触。本文称光纤和光连接器的组合为“光缆组件”。一般来讲，OED、支持电路、基底和连接接口都装在一分立的模块内，本文称为“光电模块”或仅称为“模块”。光电模块通常构造成安装在较大的主系统如路由器或计算机中。模块通常采用例如通销要装或可插接的插孔的传统安装结构被安装在这一主系统内的主电路板上。因为该模块构造为同缆线组件相互连接，为了可访问性和避免需要通过主系统迂回路由光纤，所以该模块一般位于靠近主系统的周围。最小化每一模块所需的访问面积的需要已导致了模块被拉长且呈直线状，以使其呈现为具有较小同光缆组件的连接面积的端面。为了图示起见，光电模块的取向参照笛卡尔坐标系的x、y和z轴来设定。除有专门指出的外，z轴是沿光进入模块方向的轴线。模块设计中的当前趋势提倡使用光基本上平行地进入基底的结构。因此，z-轴一般是被拉长模块的长度的方向而x和y轴一般限定了端面的面积。对电信领域不断微型化的需求已在几个方面影响到光电模块。首先，在主系统的底板上填充尽可能多的模块的要求就增加了减小模块的x、y面积的要求。实际上，近来工业标准方面的趋势已呈现出模块的x、y面积明显的减小，而且这一趋势还在不断继续。近来减小x、y区域的模块设计被称为“小形状系数(small-form factor)”设计。小形状系数设计的复杂化需求是对增加存在于单个光连接器中的光纤数量的竞争需求。本行业是从单光纤套圈向包括排列在x、y阵列中的两个或更多光纤的多光纤套圈的演变。x、y阵列一般沿x轴延伸且包括多个沿y轴的行和一个或多个沿x轴的列。通常使用的例子是，多光纤连接器包括具有两个或更多光纤的单列的MT-RJ型连接器和具有一个或多个光纤的一列或多列的MPXTM型连接器。因此，组合多光纤阵列的需求与小形状系数设计的需求已导致了对处理压缩多光纤阵列本文也称为“高密度光纤阵列”的模块化缆线的需求。遗憾的是，与高密度光纤阵列的接口存在诸多问题，特别是与例如TO can的传统OED的接口。更具体地说，TO can趋向于体积庞大且高密度阵列的光纤间的空间趋于不足以容纳其庞大的体积。一个适应高密度阵列的小空间需求的方法是采用精细的光反射光学器件来沿x轴扩展阵列且因此增加光路之间的间隔(参见例如惠普公司的MT-RJ转换接收器m/n HFBR-5903，2)。尽管这一方法是针对相对简化的光纤阵列进行的，例如单列双光纤，但是，由于沿x轴扩展的可用空间变小直到空间不足以容纳所有的TO can，所以这一方法在光纤数量增加时就会出现问题。另外，即使对于双光纤阵列，需要沿x轴扩展距离的复杂的光学器件也趋于昂贵且从制造的前景看也存在问题。这种费用和制造带来的难题随阵列中光纤的数量的增加呈指数地增加。除了费用和制造带来的困难以外，与沿x轴间隔的增加有关的光学器件对沿光轴方向的由模块操作过程中遇到热不稳定性造成的形变特别敏感。特别地，这种光学器件一般由因热变化而膨胀/收缩的模制塑料制成。如果这一塑料沿平行于光路的方向膨胀/收缩，则不会引起畸变。另一方面，如果该塑料在光路互相方向改变处膨胀/收缩，则会产生畸变。因为沿x轴分割光路的光学器件必然限定了扩散(不平行)光路，因此在膨胀/收缩中必然产生畸变。另外，所有的在组装过程中光学组件形变的变化都会不同程度地影响到光路扩散。例如，如果光学组件在长度方向发生扭曲，则一个扩散路径将会向上变形而另一个扩散路径则会向下变形。另外，光学器件的反射表面相隔间距较大，因而，光学器件任何形变都因该距离而增大。除了限制密集光纤阵列中的光纤数量以外，TO can还有另一个问题使其不太理想。例如，筒形使其难于利用自动拾取和放置机械来进行，因此通常由手工集成模块，所以费时并且昂贵。因为筒没有参考表面所以其形状也要求沿x、y、z轴有效对准。除了与形状和尺寸有关的缺点外，TO can还易于产生不精确的反馈控制。特别是，传统的TO can一般只能由包含在其中的半导体产生的部分光取样。因此，传输光束的平均能量仅从反射部分近似地得到。近来，已引入了反射整个光束一部分的具有倾斜窗口的TO can，但是这一构造需要非常精确地将晶片对准在端板上。这样就增加了制造TO can的额外的复杂性，因此也增加了成本。因此，需要一种可以容纳高密度光纤阵列的小形状系数的光电模块，该模块没有复杂的易出错的光学元件，不用传统的TO can并且不会出现上述有关的问题。本专利技术满足了其这一要求。专利技术的概述本专利技术提供一种能够容纳高密度光纤阵列的小形状系数的光电模块，该阵列利用从相对封闭封装的光连接器的x、y光纤阵列包中扩散的光路同OED光通讯，为此目的，光路沿z轴、y轴或这两轴的组合彼此发散，其它则处于光纤阵列的x轴维度内。通过沿z、y轴发散，光路可以分开以容纳OED而不牺牲沿x轴的空间，而沿x轴的空间是非常有限的。为了得到这一空间，优选地利用某种光弯曲来改变模块内的光路方向以使两个或多个OED可以沿x、y光纤阵列的y轴放置且沿z轴错开。通过在保持沿x轴方向排列的同时沿y、z轴分离OED已可以实现明显的优点。首先，如上所述，这一构造可以增加OED之间的空间，且至少避免必须在与光纤组件的x、y阵列相同的区域内进行光通讯。另外，这一构造没有增加沿x轴所需要的空间，该空间在以小形状系数的设计中，由于在多光纤阵列中光纤沿x轴在列中的延伸的原因这一空间受到了限制。本专利技术的构造还在OED沿z轴错开时特别地有利，这是由于模块关于沿z轴之后关于沿x或者y轴会具有更大的的灵活性。换言之，因为模块一般沿z轴拉长，所以可以得到沿该轴的最大的OED间隔。另外，通过增加间隔，可以减少OED间的串音干扰。在本专利技术的优选实施例中，光路构造为不仅提供有效的空间以容纳OED且同时提供坚固的尺寸宽容的光学组件。为此目的，将光路构造为在其长度上的基本部分沿x、z或y、z平面平行。因为由例如在操作过程中的热变化或在安装过程中的机械应力引起的沿光路的尺寸波动的容许误差，所以优选平行光路。通常平行光路对尺寸改变响应近似因而具有小的相对改变。光路优选构造为使得OE本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有ｘ、ｙ和ｚ轴的光电模块，所述模块包括： 用于同具有ｘ、ｙ光纤阵列的多光纤组件相互连接的连接器接口； 用于在光信号和电信号之间转换的多个ＯＥＤ；和光路，其中每一条光路具有用于同与所述连接器接口相互连接的多光纤组件的ｘ、ｙ阵列中相应光纤进行光耦合的第一末端，和用于同相应的ＯＥＤ进行光耦合的第二末端，其中至少两条光路的第二末端间的距离大于其相应的第一末端间的距离，且其中沿ｘ轴横跨第二末端的距离不大于沿ｘ轴横跨第一末端的距离。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：MM奥托勒，BS勒文，PJ爱德华兹，LL徐，JL范登博格，J马克哈姆，
申请(专利权)人：惠特克公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]