專利名稱：可拆卸的光學耦合裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學耦合裝置。
背景技術(shù)：
大多數(shù)通信系統(tǒng)包含很多系統(tǒng)卡。這種卡通常被制造成所謂的印刷電路板(PCB)。由于在數(shù)據(jù)速率方面例如對于互聯(lián)網(wǎng)而不斷增長的需求，所以使用電通信的極限將被達到。在電子線路上保證良好的信號完整性變得困難。為了應對這種帶寬需求，現(xiàn)在用集成的光學層(光纖或平面波導)來取代導電金屬而構(gòu)建高速系統(tǒng)。確實，光并不受與電一樣的限制。通常使用光學耦合設(shè)備將PCB或所謂的光學電路板(OCB)的光學層與外設(shè)光學裝置相互連接。為保證光通過光學耦合裝置高效地傳遞，有必要使光學耦合裝置相對于光學電路板沿豎直方向非常精確地定位。因此，光學耦合裝置的固定部被膠合于光學電路板的固定面。然而，在膠合后，尤其是發(fā)生未對準時，光學耦合裝置所要求的重新定位、返工或更換即便不是不可能，也是非常難以實施的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改進光學耦合裝置到光學電路板的固定。

為此，提供一種光學通信系統(tǒng)，包括:-光學電路板，其包括光學界面，所述光學界面至少具有傳遞區(qū)域，-光學耦合裝置，其包括:.第一光學界面，其至少具有第一傳遞區(qū)域，所述第一傳遞區(qū)域光學耦合至所述光學電路板的所述光學界面的對應傳遞區(qū)域，.第二光學界面，其至少具有第二傳遞區(qū)域，所述第二傳遞區(qū)域適于光學耦合至配合光學裝置的光學界面的對應傳遞區(qū)域，.固定部，其中，所述光學通信系統(tǒng)包括支撐元件，所述支撐元件被膠合于所述光學耦合裝置的所述固定部，且可拆卸地安裝在所述光學電路板上。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件包括用于接收所述光學耦合裝置的所述固定部的中心部和與所述光學電路板協(xié)作的側(cè)向部。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件的所述中心部具有U-形剖面。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件的所述中心部具有L-形剖面。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件的所述側(cè)向部包括安裝凸臺，所述安裝凸臺設(shè)有安裝孔，所述安裝孔與固定在所述光學電路板上的安裝機構(gòu)協(xié)作。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件的所述側(cè)向部包括安裝支托，所述安裝支托配合到設(shè)在所述光學電路板中的對應的安裝凹槽中。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件包括可變形部，所述可變形部被構(gòu)造成補償所述支撐元件、所述光學耦合裝置和所述光學電路板的熱膨脹。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件由金屬材料制成。根據(jù)一個優(yōu)選實施例，所述支撐元件由塑料材料制成。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種用于光學通信系統(tǒng)的支撐元件，所述光學通信系統(tǒng)包括:-光學電路板，其包括光學界面，所述光學界面至少具有傳遞區(qū)域，-光學耦合裝置，其包括:.第一光學界面，其至少具有第一傳遞區(qū)域，所述第一傳遞區(qū)域光學耦合至所述光學電路板的所述光學界面的對應傳遞區(qū)域，.第二光學界面 ，其至少具有第二傳遞區(qū)域，所述第二傳遞區(qū)域適于光學耦合至配合光學裝置的光學界面的對應傳遞區(qū)域，.固定部，所述支撐元件被膠合于所述光學耦合裝置的所述固定部，且可拆卸地安裝在所述光學電路板上。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種用于組裝光學通信系統(tǒng)的方法，包括步驟:-提供光學電路板，-將支撐元件可拆卸地安裝在所述光學電路板上，-在所述支撐元件上分配液體固化膠，-將光學耦合裝置放置在所述支撐元件和所述光學電路板上方，以及-將膠固化，使所述光學耦合裝置固定在所述支撐元件上。根據(jù)這些特征，提供一種可拆卸的光學耦合裝置，其在未對準的情況下可容易地從光學電路板上拆除，以便進行重新定位、返工或更換。


通過以下對作為非限制性示例提供的本發(fā)明的幾個實施例和附圖的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將易于顯現(xiàn)。在附圖中:圖1是根據(jù)本發(fā)明的光學通信系統(tǒng)的部分分解的俯視透視圖，圖2是圖1的光學通信系統(tǒng)的光學耦合裝置的底面的透視圖，圖3是圖1的光學通信系統(tǒng)的支撐元件的頂面的透視圖，圖4是沿圖1的線IV-1V的部分剖視圖，示出處于組裝狀態(tài)的光學通信系統(tǒng)，圖5的視圖類似于圖3的視圖，示出圖1的光學通信系統(tǒng)的支撐元件的第一變型。圖6的視圖類似于圖4的視圖，具有圖5的支撐元件。圖7的視圖類似于圖3的視圖，示出圖1的光學通信系統(tǒng)的支撐元件的第二變型。在不同的附圖中，相同的附圖標記指代相似或同樣的元件。
具體實施方式
圖1部分地示出混合或全光學PCB10、例如背板，它是包括多個層的層疊。特別地,所述層疊10從上至下包括:銅層12、預浸層(pre-preg layer)14、光學層16以及另一銅層18和預浸層20。術(shù)語“頂”、“底”、“上”、“下”及類似表述參照方向Z而給定，所述方向Z是PCB10的頂面22的法向，且指向待光學耦合至PCBlO的配合光學裝置24。PCBlO的頂面22平行于XY平面延伸，方向X和Y是人為限定的。例如，方向X對應于光在光學層16中的傳播方向，而方向Y對應于橫向于方向X的方向。光學層16由集成或嵌入在主體28中的多個管26制成，所述主體28的折射率低于管26的折射率。因此，管26和主體28分別構(gòu)成波導芯和波導覆層。由管26形成的嵌入式波導可以是聚合物波導、玻璃板波導或通過嵌入式光纖技術(shù)或類似技術(shù)獲得的波導等。如圖1所示，切口 30形成在PCBlO中。特別地，切口 30的形狀是非常簡單的正平行六面體的形式，且由平直的壁限定。管26進入切口 30內(nèi)的壁限定PCBlO的光學界面32。換言之，所有的芯26進入切口 30而限定PCBlO的光學界面32。PCBlO的光學界面32包括成行布置的離散的光傳遞區(qū)域。傳遞區(qū)域之間沿方向Y的間隔根據(jù)要求可以是常數(shù)或非常數(shù)。例如，在本附圖中，相鄰傳遞區(qū)域之間的間隔設(shè)為250 μ m的常數(shù)。在變型中，PCBlO包括形成沿方向Z布置的多個行的離散的光傳遞區(qū)域。傳遞至或傳遞自配合光學裝置24、例如光學裝置、光電裝置或另一 PCB的光學信號通過第一光學路徑34被提供至/提供自PCBlO的芯26，所述芯26為光學信號提供平行于XY平面的第二光學路徑36。在本示例中，配合光學裝置24包括機械轉(zhuǎn)換箍(“MT-箍”)，所述機械傳輸箍包括高精度襯套38，光纖40的末端在所述高精度襯套38中在精確限定的相對位置上延伸。因此，配合光學裝置24的光學界面42被限定為指向PCBlO的光纖末端組。在本附圖中，配合光學裝置24的光學界面42平行于XY平面延伸。配合光學裝置24的光學界面42與PCBlO的光學界面32具有相同數(shù)目的傳遞區(qū)域。配合光學裝置24的光學界面42的每個傳遞區(qū)域?qū)赑CBlO的光學界面32的相應傳遞區(qū)域。這意味著傳遞區(qū)域是兩兩關(guān)聯(lián)的，且通過光學界面32、42中的一個的傳輸區(qū)域法向地離開的光會被傳遞至另一界面的對應傳輸區(qū)域。PCBlO還包括Z-基準。所述Z-基準是PCBlO的一部分，其沿方向Z相對于PCBlO的光學界面32的位置是精確已知的。例如，Z-基準對應于銅層18的頂面43 (圖4)。然而，其它定位也是可行的，例如切口 30的底壁44、光學層16的頂面或底面，這取決于光學層16的加工或切口 30的加工。為達到在本不例中彼此垂直的第一和第二光學路徑34、36之間的光學稱合,提供光學稱合系統(tǒng)46用來對準。光學稱合系統(tǒng)46包括光學稱合裝置48和支撐兀件50。光學耦合裝置48被設(shè)為單獨的一體構(gòu)件，當然并非所有情況下都必須如此，且例如可通過模制半透明的合適材料制造。光學耦合 裝置48包括第一面52，所述第一面52限定第一光學界面54，用來與PCBlO的光學界面32進行光學耦合。第一光學界面54具有第一傳遞區(qū)域56，其將被置于與PCBlO的光學界面32的相應傳遞區(qū)域相對。因此，第一傳遞區(qū)域56在第一光學界面54上的布置直接源于光學界面32的傳遞區(qū)域的布置，這里不作進一步詳細描述。光學耦合裝置48包括第二頂面58，所述第二頂面58在本例中法向于第一面52延伸，即，平行于平面XY延伸。第二面58限定第二光學界面60，用來與配合光學裝置24的光學界面42進行光學耦合。第二光學界面60具有第二傳遞區(qū)域62，其將被置于與配合光學裝置24的光學界面42的相應傳遞區(qū)域相對。因此，第二傳遞區(qū)域62在第二光學界面60上的布置直接源于光學界面42的傳遞區(qū)域的布置，這里不作進一步詳細描述。光學路徑限定在光學稱合裝置48的第一和第二光學界面54、60之間。換言之,來自PCBlO的光學界面32的發(fā)散光在光學耦合裝置48的第一光學界面54處進入光學耦合裝置48，所述發(fā)散光將通過光學耦合裝置48作為大致平行的光束傳播至第二光學界面60，且將聚焦在光學配合裝置24的光學界面42上。光線沿相反的方向以相同的方式傳播。特別地，光學耦合裝置48的每個光學界面54、60的每個傳遞區(qū)域56、62可設(shè)有光束形成結(jié)構(gòu)54、例如透鏡。透鏡64優(yōu)化芯26和配合光學裝置24的往至/來自光學耦合裝置48的光學信號的光學耦合。使用透鏡使光學耦合裝置48、配合光學裝置24和PCBlO的定位得以放寬，也使波導相對于X、Y、Z參考系的定位得以放寬。使用透鏡還能夠使波導間距降低至例如125 μ m。如本示例所示，透鏡64可形成光學耦合裝置48的集成部分。它們被置于第一和第二光學界面54、60上。它們可例如是菲涅耳(Fresnel)型或非球面型。值得注意的是，對于每個光學界面54、 60，所有的透鏡64可相同地實施。圖2不出了光學稱合裝置48的底面。光學稱合裝置48被設(shè)置為具有底面66和相反的平行的頂面58 (圖1)的薄板。主體68居中地從底面66向下突出。主體68承載第一光學界面54和用來將光線從方向X偏轉(zhuǎn)至方向Y的鏡70。另外，光學耦合裝置48設(shè)有Z-基準部件72。Z-基準部件72是光學耦合裝置48的部件，其沿方向Z相對于第一光學界面54的位置是精確已知的。三個這樣的Z-基準部件72例如是平行于XY平面延伸的表面，且可設(shè)置在從底面66突出的三個支腳74上。這些支腳74可不成一條直線地設(shè)置并具有相同的長度，使得所述三個Z-基準部件72精確地限定平面。光學耦合裝置48還包括固定部76，用來將光學耦合裝置48固定于支撐元件50。固定部76設(shè)置在光學耦合裝置48的周邊處。固定部76例如是周邊脊，其圍繞光學耦合裝置48的整個周邊連續(xù)地延伸，且從底面66向下突出。圖3中示出的支撐元件50包括中心部78和從所述中心部78延伸的兩個側(cè)向部80。中心部78由環(huán)形槽82形成，所述環(huán)形槽82定界出中心開口 84。環(huán)形槽82適于接收液體固化膠，以便固定光學稱合裝置48的固定部76。環(huán)形槽82具有大致U-形的剖面，且在平面視圖中具有大致矩形形狀。中心開口 84具有大致矩形形狀，且用于放在PCBlO的切口 30上方，以便接收光學耦合裝置48的主體68和Z-基準部件72。偵彳向部80由從環(huán)形槽82的相反的邊向外延伸的相反的安裝凸臺86形成。安裝孔88、例如兩個安裝孔88設(shè)在每個安裝凸臺86中，用來與對應的待固定在PCBlO的頂面22上的安裝機構(gòu)90 (圖1)協(xié)作，例如螺釘、螺栓、鉚釘、雙頭螺柱等。支撐元件50由金屬或塑料材料制成。參考圖4，支撐元件50定位在PCBlO的切口 30上方，使得安裝孔88與對應的安裝機構(gòu)90協(xié)作。因此，支撐元件50可拆除地安裝在在PCBlO上。光學耦合裝置48定位在支撐元件50的中心開口 84上方和PCBlO的切口 30上方，使Z-基準部件72被置在PCBlO的Z-基準43上。這樣，光學耦合裝置48相對于PCBlO沿方向Z的定位被精確地限定。如有必要，XY基準裝置(未示出)被用來使光學耦合裝置48相對于PCBlO在XY平面中仔細地定位。當光學耦合裝置48定位在支撐元件50上方時，固定部76從槽82隔開，使Z-基準部件72能夠放置在PCBlO的Z-基準43上。一旦光學耦合裝置48被定位，液體固化膠92從光學耦合裝置48的周邊例如使用注射器被分配到槽82中。膠92會在固定部76和支撐元件50的槽82之間流動。膠92固化后，例如熱固化或UV固化，在光學耦合裝置48和支撐元件50之間會產(chǎn)生固定。在變型中，膠92在光學耦合裝置48定位到支撐元件50和PCBlO上之前被分配到槽82中。支撐元件50的具有槽82形狀的中心部78使得能夠在槽82中容納膠92，借此增加了膠92和光學耦合裝置48的固定部76之間的接觸面，從而增強了光學耦合裝置48在支撐元件50上和PCBlO上的固定。中心部78的槽形還能夠防止膠`92到處擴散，特別是布置在傳遞至或傳遞自配合光學裝置24和傳遞至/自PCBlO的芯26的光學信號的第一和第二光學路徑34、36 (圖1)上的區(qū)域中。另外，由槽82所限定的容積是精確已知的，使得能夠更好地控制固定光學耦合裝置48所需的膠92的量。此外，由于支撐元件50能夠在槽82中容納膠92，且由于膠92的量被很好地掌握，保證了固定部76和膠92彼此接觸，從而保證了光學耦合裝置48的固定，因而補償了由于PCBlO的制造公差而產(chǎn)生的PCBlO的不同層的厚度偏差。圖5和圖6示出了支撐元件的第一變型150。支撐元件150包括中心部178、四個側(cè)向部180和將中心部178與側(cè)向部180彼此連接的中間部179。中心部178由內(nèi)環(huán)形通路182形成，所述內(nèi)環(huán)形通路182定界出中心開口 184。環(huán)形通路182適于接收液體固化膠92，以便固定光學耦合裝置48的固定部76。環(huán)形通路182具有大致L-形的剖面，且在平面視圖中具有大致矩形形狀。中心開口 184具有大致矩形形狀，且用于放在PCBlO的切口 30上方，以便接收光學耦合裝置48的主體68和Z-基準部件72。中間部179包括外圈181，所述外圈181圍繞環(huán)形通路182且在平面視圖中具有大致矩形形狀。外圈181通過多個榫183從環(huán)形通路182隔開并連接于環(huán)形通路182，在本示例中是四個榫183。
每個側(cè)向部180由從外圈181的拐角向外和向下延伸的安裝支托186形成。每個安裝支托186用于配合、例如卡扣配合或壓配合到設(shè)在PCBlO中的對應的安裝凹槽中，以便將支撐元件150可拆卸地安裝在PCBlO上。榫183形成支撐元件150的可變形部，其適于補償PCB10、光學耦合裝置48和支撐元件150本身的熱膨脹。的確，光學通信系統(tǒng)通常被置于使其經(jīng)受熱膨脹的環(huán)境中。然而，光學通信系統(tǒng)的不同構(gòu)件由于不同的膨脹系數(shù)而彼此不同地膨脹。在現(xiàn)有技術(shù)中，這導致這些不同構(gòu)件之間的未對準，從而導致低效甚至不存在的光學耦合。根據(jù)本發(fā)明，在熱膨脹的情況下，可變形部183能夠保持中心部178壓靠PCB10。因此，固定于支撐元件150的中心部178的光學耦合裝置48保持與PCBlO對準，從而保證光學f禹合。圖7示出了支撐元件的第二變型250。支撐元件250包括中心部278和從中心部278延伸的六個側(cè)向部280。中心部278由環(huán)形通路282形成，所述環(huán)形通路282定界出中心開口 284。環(huán)形通路282適于接收液體固化膠，以便固定光學耦合裝置48的固定部76。環(huán)形通路282具有大致L-形的剖面，且在平面視圖中具有大致矩形形狀。中心開口 284具有大致矩形形狀，且用于放在PCBlO的切口 30上方，以便接收光學耦合裝置48的主體68和Z-基準部件72。側(cè)向部280包括從環(huán)形通路282的拐角向外和向下延伸的四個安裝支托286。每個安裝支托286用于配合、例如卡扣配合或壓配合到設(shè)在PCBlO中的對應的安裝凹槽中，以便將支撐元件250可拆卸地安裝在PCBlO上。側(cè)向部280包括從環(huán)形通路282的相反側(cè)向外延伸的兩個相反的安裝凸臺286。安裝孔288設(shè)在每個安裝凸臺286中，用來與對應的待固定在PCBlO的頂面22上的安裝機構(gòu)協(xié)作，例如螺釘、螺栓、鉚釘、雙頭螺柱等。每個安裝凸臺286通過可變形部283連接于中心部278，所述可變形部283適于補償PCB10、光學耦合裝置48和支撐元件250本身的熱膨脹。本發(fā)明通過提供固定于光學耦合裝置并可拆裝地安裝在光學電路板上的支撐元件，因而提供了一種具有可拆卸的光學耦合裝置的 光學通信系統(tǒng)，所述可拆卸的光學耦合裝置在未對準時能夠易于從光學電路板拆除以便重新定位、返工或更換而不損壞光學電路板。
權(quán)利要求
1.一種光學通信系統(tǒng)，包括: -光學電路板(10)，其包括光學界面(32)，所述光學界面至少具有傳遞區(qū)域， -光學耦合裝置(48)，其包括: 第一光學界面(54)，其至少具有第一傳遞區(qū)域(56)，所述第一傳遞區(qū)域(56)光學耦合至所述光學電路板(10)的所述光學界面(32)的對應傳遞區(qū)域， 第二光學界面(60)，其至少具有第二傳遞區(qū)域(62)，所述第二傳遞區(qū)域(62)適于光學耦合至配合光學裝置(24)的光學界面(42)的對應傳遞區(qū)域，固定部(76)， 其中，所述光學通信系統(tǒng)包括支撐元件(50、150、250)，所述支撐元件被膠合于所述光學耦合裝置(48 )的所述固定部(76 )，且可拆卸地安裝在所述光學電路板(10 )上。
2.如權(quán)利要求1所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(50、150、250)包括用于接收所述光學耦合裝置(48 )的所述固定部(76 )的中心部(78、178、278 )和與所述光學電路板(10)協(xié)作的側(cè)向部(80、180、280)。
3.如權(quán)利要求2所述 的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(50)的所述中心部(78)具有U-形剖面。
4.如權(quán)利要求2所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(150、250)的所述中心部(178、278)具有L-形剖面。
5.如權(quán)利要求2所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(50、250)的所述側(cè)向部(80、280 )包括安裝凸臺(86、286 )，所述安裝凸臺設(shè)有安裝孔(88、288 )，所述安裝孔(88、288 )與固定在所述光學電路板(10 )上的安裝機構(gòu)(90 )協(xié)作。
6.如權(quán)利要求2所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(150、250)的所述側(cè)向部(180、280)包括安裝支托(186、286)，所述安裝支托配合到設(shè)在所述光學電路板(10)中的對應的安裝凹槽中。
7.如權(quán)利要求1所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(150、250)包括可變形部(183、283)，所述可變形部被構(gòu)造成補償所述支撐元件(150、250)、所述光學耦合裝置(48)和所述光學電路板(10)的熱膨脹。
8.如權(quán)利要求1所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(50、150、250)由金屬材料制成。
9.如權(quán)利要求1所述的光學通信系統(tǒng)，其特征在于，所述支撐元件(50、150、250)由塑料材料制成。
10.一種用于光學通信系統(tǒng)的支撐元件(50、150、250)，所述光學通信系統(tǒng)包括: -光學電路板(10)，其包括光學界面(32)，所述光學界面至少具有傳遞區(qū)域， -光學耦合裝置(48)，其包括: 第一光學界面(54)，其至少具有第一傳遞區(qū)域(56)，所述第一傳遞區(qū)域(56)光學耦合至所述光學電路板(10)的所述光學界面(32)的對應傳遞區(qū)域， 第二光學界面(60)，其至少具有第二傳遞區(qū)域(62)，所述第二傳遞區(qū)域(62)適于光學耦合至配合光學裝置(24)的光學界面(42)的對應傳遞區(qū)域，固定部(76)， 所述支撐元件(50、150、250)被膠合于所述光學耦合裝置(48)的所述固定部(76)，且可拆卸地安裝在所述光學電路板(10)上。
11.一種用于組裝光學通信系統(tǒng)的方法，包括步驟: -提供光學電路板(10)， -將支撐元件(50、150、250 )可拆卸地安裝在所述光學電路板(10 )上， -在所述支撐元件(50、150、250)上分配液體固化膠(92)， -將光學耦合裝置(48 )放置在所述支撐元件(50、150、250 )和所述光學電路板(10 )上方，以及 -將膠(92) 固化，使所述光學耦合裝置(48)固定在所述支撐元件(50、150、250)上。
全文摘要
一種光學通信系統(tǒng)，包括光學電路板(10)，其包括光學界面(32)，所述光學界面至少具有傳遞區(qū)域；光學耦合裝置(48)，其包括第一光學界面，其至少具有第一傳遞區(qū)域，所述第一傳遞區(qū)域光學耦合至所述光學電路板(10)的所述光學界面(32)的對應傳遞區(qū)域，第二光學界面，其至少具有第二傳遞區(qū)域，所述第二傳遞區(qū)域適于光學耦合至配合光學裝置的光學界面的對應傳遞區(qū)域；固定部(76)，其中，所述光學通信系統(tǒng)包括支撐元件(50)，所述支撐元件被膠合于所述光學耦合裝置(48)的所述固定部(76)且可拆卸地安裝在所述光學電路板(10)上。
文檔編號G02B6/42GK103246024SQ201310035188
公開日2013年8月14日 申請日期2013年1月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月31日
發(fā)明者A·弗萊爾, N·埃爾默利納, S·巴勒蘭, Y·斯特里科特 申請人:Fci公司