本申請(qǐng)要求于2014年5月23日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)No.62/002772的優(yōu)先權(quán)。該申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容作為引用并入本文。下面提及的所有出版物也作為引用并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及將光耦合進(jìn)和耦合出光電裝置(例如光子集成電路(PIC))中，更具體地涉及將光纖光連接到支撐在電路板上的光電裝置。

背景技術(shù)：

光電裝置包括獲得、檢測(cè)和/或控制光、在光信號(hào)和電信號(hào)之間轉(zhuǎn)換的光學(xué)和電子部件。例如，收發(fā)器(Xcvr)是包括在殼體內(nèi)與電路組合的發(fā)射器(Tx)和接收器(Rx)的光電模塊。發(fā)射器包括光源(例如VCSEL或DFB激光器)，接收器包括光傳感器(例如光電二極管)。迄今，收發(fā)器的電路焊接在印刷電路板上。這種收發(fā)器一般具有形成封裝件(密封的或非密封的)底部的基板，然后，諸如激光器和光電二極管的光電裝置焊接在基板上。光纖連接到封裝件外部或者使用引線(feedthrough)(見(jiàn)US20130294732A1，已共同受讓給本申請(qǐng)的受讓人/申請(qǐng)人，作為引用并入本文)經(jīng)由封裝件的壁供應(yīng)。

如果消除了封裝件，收發(fā)器的成本可以顯著降低，一些商用收發(fā)器正在這樣做。例如，一些具有硅光子集成電路(SiPIC)的有源光纜成功地在沒(méi)有封裝件的情況下操作。SiPIC芯片封入環(huán)氧樹(shù)脂中，環(huán)氧樹(shù)脂還用于保持光纖陣列。該方法沒(méi)有提供可分離的連接器，光纖永久地附接到SiPIC。

US Conec Ltd.引入了模型PRIZM LightTurn連接器組件，其設(shè)計(jì)為可拆卸的模塊安裝連接器。底部支撐件附接到收發(fā)器，承載光纖陣列的連接器使用兩個(gè)銷孔(pin-in-hole)連接件對(duì)準(zhǔn)對(duì)支撐件。頂部芯片卡扣到位，并將連接器保持在支撐件上。該連接器組件由聚合物制造。

對(duì)于正確操作，支撐在印刷電路板上的光電裝置需要有效地將光耦合至外部光纖。大多數(shù)光電裝置(例如PIC)要求單模光連接件，單模連接件要求在光纖和裝置之間嚴(yán)格的對(duì)準(zhǔn)公差，通常小于1微米。這是有挑戰(zhàn)性的，因?yàn)楹芏喙饫w使用主動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)方式光學(xué)對(duì)準(zhǔn)至PIC，在主動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)方式中，光纖的位置和方位通過(guò)機(jī)器調(diào)節(jié)，直到在纖維和PIC之間傳輸?shù)墓饬孔畲鬄橹埂?/p>

由于包含封裝件，排除了使用通用的電子裝置和組裝工藝，所以現(xiàn)有技術(shù)是昂貴的，和/或通常不適于許多PIC所要求的單模應(yīng)用。主動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)涉及比較復(fù)雜的、低吞吐量任務(wù)，因?yàn)榧す饣蚬怆姸O管必須在主動(dòng)對(duì)準(zhǔn)過(guò)程期間被激勵(lì)。此外，由塑料制成的那些部件(例如US Conec Ltd.的PRIZM LightTurn連接器)不太適于單模連接，塑料部件在任何后續(xù)焊接過(guò)程(可導(dǎo)致聚合物構(gòu)造偏移，并危害光學(xué)對(duì)準(zhǔn))期間不會(huì)到位。

需要的是一種改進(jìn)的方法來(lái)以光學(xué)對(duì)準(zhǔn)將光纖的輸入/輸出光學(xué)耦合至支撐在基板(例如印刷電路板)上的光電部件，這以減少的成本改進(jìn)了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明通過(guò)提供一種基于視覺(jué)的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，該方法不需要激勵(lì)電路或電光部件以光學(xué)對(duì)準(zhǔn)將光纖的輸入/輸出光學(xué)耦合至支撐在基板上的光電部件，以減少的成本改進(jìn)了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。

在一個(gè)實(shí)施例中，支撐至少一個(gè)光纖的、光纖子組件(OFSA)形式的光具座(optical bench)物理地和光學(xué)地耦合至安裝在基板和/或印刷電路板(PCB)上的光電裝置(例如VCSEL陣列、PD陣列或光子集成電路(PIC))。新穎的被動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)連接包括支撐光電裝置的支撐件(例如殼體或基臺(tái))以及透明對(duì)準(zhǔn)塊，透明對(duì)準(zhǔn)塊具有用于對(duì)準(zhǔn)限定在OFSA上的光學(xué)基準(zhǔn)與對(duì)準(zhǔn)塊的第一組光學(xué)基準(zhǔn)以及用于對(duì)準(zhǔn)限定在支撐件上的光學(xué)基準(zhǔn)與對(duì)準(zhǔn)塊的第二組光學(xué)基準(zhǔn)。第一和第二組光學(xué)基準(zhǔn)相對(duì)彼此精確地定位在對(duì)準(zhǔn)塊上。由OFSA支撐的光纖的輸入/輸出端相對(duì)于OFSA上的光學(xué)基準(zhǔn)精確地定位。光電裝置相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)精確定位在支撐件上。相應(yīng)地，在組裝時(shí)，通過(guò)對(duì)準(zhǔn)OFSA上的光學(xué)基準(zhǔn)、對(duì)準(zhǔn)塊和支撐件與光纖的輸入/輸出端(沿期望的預(yù)定光學(xué)路徑與支撐件上的光電裝置光學(xué)對(duì)準(zhǔn))而使OFSA、對(duì)準(zhǔn)塊和支撐件被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

支撐件可一開(kāi)始附接至模塊的基板(例如PCB)或者支撐件可在附接至模塊基板之前安裝到對(duì)準(zhǔn)塊。另外，根據(jù)本發(fā)明的受讓人/申請(qǐng)人創(chuàng)造的新穎連接(見(jiàn)于2015年5月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/714240)，OFSA經(jīng)由“可分離的”或“可卸下的”或“可拆卸的”動(dòng)作可移除地附接至對(duì)準(zhǔn)塊。

附圖說(shuō)明

為了更全面地理解本發(fā)明的性質(zhì)和優(yōu)點(diǎn)以及優(yōu)選實(shí)施例，結(jié)合附圖參考下面的詳細(xì)描述。在附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示附圖中的相同或類似的零件。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光具座的透視圖，光具座相對(duì)于反射鏡陣列精確地定位光纖。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的光具座的透視圖，該光具座具有配齊套圈的蓋。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有光學(xué)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)的光學(xué)透明對(duì)準(zhǔn)塊的透視圖。

圖4是示出與對(duì)準(zhǔn)塊對(duì)準(zhǔn)的光具座的附接的透視圖。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，與基臺(tái)上的光學(xué)基準(zhǔn)精確對(duì)準(zhǔn)的、放置在基臺(tái)上的VCSEL陣列的透視圖。

圖6是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，對(duì)準(zhǔn)塊及光具座附接在基臺(tái)上的透視圖。

圖7是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，基臺(tái)及對(duì)準(zhǔn)塊和光具座附接在印刷電路板上的透視圖。

圖8是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，使用可分離的纖光連接器將光纖跳線(jumper)附接到已對(duì)準(zhǔn)至VCSEL的光具座的透視圖。

圖9是沿圖7的線9-9截取的剖視圖。

圖10是沿圖8的線10-10截取的剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面參考附圖關(guān)于各實(shí)施例來(lái)描述本發(fā)明。盡管在實(shí)施本發(fā)明的目的的最佳實(shí)施方式方面描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，考慮到這些教導(dǎo)，可以完成變型例。

本發(fā)明通過(guò)提供一種基于視覺(jué)的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)方法克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，該方法以光學(xué)對(duì)準(zhǔn)將光纖的輸入/輸出光學(xué)耦合至附接在基板上的光電部件，以減少的成本改進(jìn)了吞吐量、公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。

參考光纖子組件(OFSA)作為支撐光纖的輸入/輸出端的光具座的示例、具有垂直腔面發(fā)射激光器(VSCEL)陣列的收發(fā)器(Tx)作為光電裝置(可以是收發(fā)器(Xcvr)的一部分)的示例來(lái)討論本發(fā)明的理念?；蛘?，VCSEL陣列和基臺(tái)可實(shí)現(xiàn)為將光子電路集成進(jìn)單個(gè)芯片中作為光子集成電路(PIC)的裝置。在不脫離本發(fā)明的范圍和精神的情況下，本發(fā)明可應(yīng)用于提供其它類型的光具座到基它類型的光電裝置的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。

圖1示出合并了支撐光纖20(例如，短段或短截的四個(gè)光纖20)形式的光學(xué)部件的微光具座11的OFSA 10。光具座11包括基底16和結(jié)構(gòu)化反射表面12(即四個(gè)反射器)，基底限定出包括對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)化特征，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)包括用于保留光纖20的裸露部分(覆層暴露，沒(méi)有保護(hù)緩沖層和護(hù)套層)的敞開(kāi)溝槽25，結(jié)構(gòu)化反射表面12具有相對(duì)于基底16的更大平面以一角度傾斜的平面。每個(gè)結(jié)構(gòu)化反射表面12可具有平坦的凹或凸表面輪廓和/或具有對(duì)應(yīng)于下列等同光學(xué)元件中的至少一個(gè)的光學(xué)特性：反射鏡、聚焦透鏡、發(fā)散透鏡、衍射光柵或前述的組合。結(jié)構(gòu)化反射表面12可具有復(fù)合輪廓，其限定出對(duì)應(yīng)于不同等同光學(xué)元件的一個(gè)區(qū)域(例如由發(fā)散的環(huán)形區(qū)域圍繞的聚焦的中心區(qū)域)。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)構(gòu)化反射表面12可具有凹的非球面反射表面輪廓，其充當(dāng)反射和再成形(例如準(zhǔn)直或聚焦)發(fā)散的入射光的功能，而不要求透鏡。相應(yīng)地，還參見(jiàn)圖9和10，每個(gè)結(jié)構(gòu)化反射表面12充當(dāng)沿與各光學(xué)部件和元件(即光纖20、結(jié)構(gòu)化反射表面12和VCSEL 2)的光軸對(duì)準(zhǔn)的限定光學(xué)路徑100通過(guò)從光纖20的輸出/輸入端21的反射將光引導(dǎo)至外部光學(xué)或光電部件(在該情況下諸如VCSEL 2的光電裝置)/通過(guò)反射至光纖20的輸出/輸入端21引導(dǎo)來(lái)自外部光學(xué)或光電部件的光的光學(xué)元件。

敞開(kāi)溝槽25的尺寸做成接收光纖20的端部和定位成沿光學(xué)路徑100相對(duì)于結(jié)構(gòu)化反射表面12對(duì)準(zhǔn)地精確定位光纖的端部。每個(gè)光纖20的端表面21(輸入/輸出端)相對(duì)于對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)化反射表面12維持在預(yù)定距離處。

光具座11的總體功能結(jié)構(gòu)一般類似于nanoPrecision的下面較早專利文件中公開(kāi)的一些光具座實(shí)施例的結(jié)構(gòu)(即，與結(jié)構(gòu)化反射表面對(duì)準(zhǔn)的纖維對(duì)準(zhǔn)溝槽，便于恰當(dāng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的額外特征)。然而，在本發(fā)明中，光具座11壓印有光學(xué)基準(zhǔn)形式的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)特征。參見(jiàn)圖1，光學(xué)基準(zhǔn)14形成在基底16的平坦表面15上，這便于相地于VCSEL 2對(duì)準(zhǔn)和精確定位光具座11，如下進(jìn)一步解釋。光纖20/溝槽25的輸入/輸出端21(限定出光纖端21的位置)和結(jié)構(gòu)化反射表面21相對(duì)于光具座11上的光學(xué)基準(zhǔn)14精確定位。

在本發(fā)明的另一方面中，反射鏡/結(jié)構(gòu)化反射表面和光連接器中的光纖對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)可以通過(guò)精確地壓印原材料(例如金屬坯或條)而一體地/同時(shí)形成，這允許以大或小體積經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)連接器部件，同時(shí)改進(jìn)公差、可制造性、易用性、功能性和可靠性。通過(guò)在相同的最終壓印操作中同時(shí)形成結(jié)構(gòu)化反射表面、被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)特征(即光學(xué)基準(zhǔn)14)和光纖對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，可以在最終壓印步驟中維持要求在光具座上的對(duì)準(zhǔn)的所有特征的尺寸關(guān)系。代替利用沖壓機(jī)的單次沖擊以在光具座上形成所有特征的沖壓操作，可設(shè)想的是，可以實(shí)施多個(gè)沖擊以在光具座上逐步預(yù)形成某些特征，用最終沖擊同時(shí)限定光具座上的需要沿設(shè)計(jì)光學(xué)路徑確保(或者在確保方面有重要作用)相應(yīng)部件/結(jié)構(gòu)的恰當(dāng)對(duì)準(zhǔn)的各結(jié)構(gòu)化特征(包括反射鏡、光纖對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)/溝槽、被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)特征等)的最終尺寸、幾何形狀和/或光潔度，

本發(fā)明的受讓人nanoPrecision Products,Inc.開(kāi)發(fā)了各種獨(dú)占的光學(xué)耦合/連接裝置，其具有與光學(xué)數(shù)據(jù)傳輸結(jié)合使用的光具座。更確切地，本發(fā)明涉及將光纖可拆卸地/可重新連接地耦合至光子部件(包括PIC)，同時(shí)采用壓印光具座的類似理念(包括在較早光學(xué)耦合裝置中實(shí)施的壓印反射鏡)。

例如，US2013/0322818A1公開(kāi)了一種具有用于發(fā)送光學(xué)數(shù)據(jù)信號(hào)的壓印結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)耦合裝置，尤其是一種用于發(fā)送光學(xué)信號(hào)的光學(xué)耦合裝置，包括基底；限定在基底上的結(jié)構(gòu)化表面，其中，結(jié)構(gòu)化表面具有再成形和/或反射入射光的表面輪廓；以及限定在基底上的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，構(gòu)造有表面特征以便于與結(jié)構(gòu)化表面對(duì)準(zhǔn)地將光學(xué)部件定位在基底上，以允許光沿結(jié)構(gòu)化表面和光學(xué)部件之間的限定路徑傳輸，其中，結(jié)構(gòu)化表面和對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通過(guò)壓印基底的可鍛材料一體地限定在基底上。

US2013/0294732A1還公開(kāi)了一種具有集成光學(xué)元件的密封光纖對(duì)準(zhǔn)組件，尤其是一種包括套圈部分的密封光纖對(duì)準(zhǔn)組件，套圈部分具有接收光纖的端部的多個(gè)溝槽，其中，溝槽相對(duì)于套圈部分限定出端部的位置和方位。該組件包括用于將光纖的輸入/輸出耦合至光電模塊中的光電裝置的集成光學(xué)元件。光學(xué)元件可以是結(jié)構(gòu)化反射表面的形式。光纖的末端位于結(jié)構(gòu)化反射表面的限定距離處，并與結(jié)構(gòu)化反射表面對(duì)準(zhǔn)。結(jié)構(gòu)化反射表面和纖維對(duì)準(zhǔn)溝槽可以通過(guò)壓印形成。

美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/695,008還公開(kāi)了一種光學(xué)通信模塊中使用的發(fā)送光學(xué)信號(hào)的光學(xué)耦合裝置，尤其是一種在基底上限定結(jié)構(gòu)化表面和限定在基底上的對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)的光學(xué)耦合裝置，結(jié)構(gòu)化表面具有再成形和/或反射入射光的表面輪廓，對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)構(gòu)造有表面特征以便于與結(jié)構(gòu)化表面光學(xué)對(duì)準(zhǔn)地將光學(xué)部件定位在基底上，以允許光沿結(jié)構(gòu)化表面和光學(xué)部件之間的限定路徑傳輸。結(jié)構(gòu)化表面和對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)通過(guò)壓印基底的可鍛材料一體地限定在基底上。對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)便于以與結(jié)構(gòu)化表面的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)基底上的光學(xué)部件，以允許光沿結(jié)構(gòu)化表面和光學(xué)部件之間的限定路徑傳輸。結(jié)構(gòu)化表面具有反射和/或再成形入射光的反射表面輪廓。

美國(guó)專利No.7,343,770公開(kāi)了一種新穎的精密壓印系統(tǒng)，用于制造小公差零件。這種創(chuàng)造性壓印系統(tǒng)可在各種壓印過(guò)程中實(shí)施，以生產(chǎn)上述nanoPrecision專利文件中公開(kāi)的裝置，并可類似地實(shí)施以生產(chǎn)本文公開(kāi)的結(jié)構(gòu)(包括上面討論的光具座11的結(jié)構(gòu))。這些壓印過(guò)程涉及壓印松散材料(例如金屬坯或原材料)以在緊(即小)公差下形成最終表面特征，包括與其它限定表面特征精確對(duì)準(zhǔn)的具有期望幾何形狀的反射表面。

實(shí)際上，對(duì)于OFSA 10，基底16限定出光具座11用于相對(duì)于反射表面12對(duì)準(zhǔn)光纖20。通過(guò)在也限定出結(jié)構(gòu)化反射表面12的相同的單個(gè)結(jié)構(gòu)上包含溝槽25，與試圖獲得基于限定在分離部分或結(jié)構(gòu)上的特征的類似對(duì)準(zhǔn)相比，光纖20的端部21到結(jié)構(gòu)化反射表面12的對(duì)準(zhǔn)可以通過(guò)單個(gè)最終壓印操作以相對(duì)更緊(更小)的公差更精確地獲得，以在單個(gè)部分上同時(shí)限定最終結(jié)構(gòu)。通過(guò)在相同的單個(gè)最終壓印操作中同時(shí)形成結(jié)構(gòu)化反射表面12和光纖對(duì)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)/溝槽25，可以在最終壓印步驟中維持要求(或者說(shuō)在提供對(duì)準(zhǔn)時(shí)有重要作用的)在相同工件/元件上的對(duì)準(zhǔn)的所有特征/部件的尺寸關(guān)系。

參見(jiàn)圖2，OFSA 10還包括蓋18，其覆蓋暴露的溝槽25和光纖20的部分。蓋18和光具座11的組合的總體結(jié)構(gòu)的終止部分17本質(zhì)上形成套圈，支撐光纖纜線23的終端的套圈51可經(jīng)由套筒50聯(lián)接至該終止部分形成的套圈(見(jiàn)圖8)。

在一個(gè)實(shí)施例中，新穎的被動(dòng)光學(xué)對(duì)準(zhǔn)連接包括支撐光電裝置(例如VCSEL 2)的基臺(tái)。參見(jiàn)圖5，VCSEL 2安裝在基臺(tái)4上，基臺(tái)限定有一組光學(xué)基準(zhǔn)44。這些基準(zhǔn)可以使用光刻程序生產(chǎn)在基臺(tái)上，光刻程序保持放置基準(zhǔn)時(shí)的納米級(jí)公差。VCSEL 2相對(duì)于光學(xué)基準(zhǔn)44通過(guò)使用已知的拾放機(jī)器精確地定位在基臺(tái)4上(即，VCSEL 2在基臺(tái)4上的安裝位置通過(guò)參考光學(xué)基準(zhǔn)44精確地確定)，拾放機(jī)器具有將VCSEL的表面上的光刻圖案特征(例如發(fā)射區(qū)域、焊墊等)對(duì)準(zhǔn)至基臺(tái)4上的光刻圖案基準(zhǔn)44視覺(jué)反饋。盡管圖5示出光子部件作為安裝在分離基臺(tái)4上的VCSEL 2，但是在替代實(shí)施例中，基臺(tái)可以是光子部件的一體部分，該布置消除了將光子部件組裝在基臺(tái)上。例如，基準(zhǔn)44可以光刻圖案化到光子集成電路(PIC)的表面上，光子集成電路還包括光源，比如衍射光柵耦合器。對(duì)于其它類型的集成光電裝置，比如硅光子集成電路(SiPIC)，SiPIC的殼體可以充當(dāng)基臺(tái)(例如SiPIC的硅基板/殼體)，光學(xué)基準(zhǔn)限定(例如通過(guò)光刻/蝕刻工藝)在基臺(tái)上。

參見(jiàn)圖3，新穎的對(duì)準(zhǔn)連接還包括光學(xué)透明的對(duì)準(zhǔn)塊1，其具有用于對(duì)準(zhǔn)限定在OFSA 10的光具座11上的光學(xué)基準(zhǔn)44與對(duì)準(zhǔn)塊1的第一組光學(xué)基準(zhǔn)24以及用于對(duì)準(zhǔn)限定在基臺(tái)4上的光學(xué)基準(zhǔn)44與對(duì)準(zhǔn)塊1的第二組光學(xué)基準(zhǔn)34。第一和第二組光學(xué)基準(zhǔn)24和34相對(duì)彼此精確定位在對(duì)準(zhǔn)塊1上。光學(xué)基準(zhǔn)24和34可以使用光刻工藝以優(yōu)于1微米的精度限定在對(duì)準(zhǔn)塊1的相同表面(例如頂表面29)上?；蛘?，兩組光學(xué)基準(zhǔn)可以限定在對(duì)準(zhǔn)塊1的相對(duì)表面上。對(duì)準(zhǔn)塊1可以由合適的光學(xué)透明材料制成，比如玻璃、石英或硬塑料。

在所示實(shí)施例中，開(kāi)口59設(shè)置在對(duì)準(zhǔn)塊1中，其提供了空隙以允許光在光具座11上的結(jié)構(gòu)化反射表面12與VCSEL 2(見(jiàn)圖4、9和10)之間通過(guò)。開(kāi)口59可以是通孔的形式，如圖3的實(shí)施例所示，或者切口的形式(即對(duì)準(zhǔn)塊具有U形體)?；蛘撸绻饩咦?1利用結(jié)構(gòu)化反射表面12(使光傳輸超過(guò)對(duì)準(zhǔn)塊的邊緣)附接到對(duì)準(zhǔn)塊，則開(kāi)口可以省略?；蛘撸瑢?duì)準(zhǔn)塊不必具有任何孔，到達(dá)/來(lái)自結(jié)構(gòu)化反射表面12的光可被引導(dǎo)為通過(guò)透明對(duì)準(zhǔn)塊。

參見(jiàn)圖4，OFSA 10/光具座11附接到對(duì)準(zhǔn)塊11(例如經(jīng)由焊接或粘合劑)，光具座11上的光學(xué)基準(zhǔn)44與對(duì)準(zhǔn)塊1上的第一組光學(xué)基準(zhǔn)24對(duì)準(zhǔn)。假定光學(xué)基準(zhǔn)14和24經(jīng)由透明對(duì)準(zhǔn)塊1可見(jiàn)，則光學(xué)基準(zhǔn)14和24的對(duì)準(zhǔn)可以被動(dòng)確定/視覺(jué)/光學(xué)確認(rèn)。例如，對(duì)準(zhǔn)塊1的光學(xué)透明體上的第一組光學(xué)基準(zhǔn)24可以使用已知的拾放機(jī)器(使用基于視覺(jué)的對(duì)準(zhǔn)方案)對(duì)準(zhǔn)至光具座基準(zhǔn)14。

參見(jiàn)圖6，對(duì)準(zhǔn)塊1(OFSA 10附接到對(duì)準(zhǔn)塊)附接到基臺(tái)4(例如經(jīng)由粘合劑)，對(duì)準(zhǔn)塊1上的第二組光學(xué)基準(zhǔn)34與限定在基臺(tái)4上的光學(xué)基準(zhǔn)44對(duì)準(zhǔn)。假定光學(xué)基準(zhǔn)34和44經(jīng)由透明對(duì)準(zhǔn)塊1可見(jiàn)，則光學(xué)基準(zhǔn)34和44的對(duì)準(zhǔn)可以被動(dòng)確定/視覺(jué)/光學(xué)確認(rèn)。例如，對(duì)準(zhǔn)塊1的光學(xué)透明體上的第二組光學(xué)基準(zhǔn)34可以使用已知的基于視覺(jué)的對(duì)準(zhǔn)機(jī)器對(duì)準(zhǔn)至基臺(tái)基準(zhǔn)44。

在圖6的實(shí)施例中，在將對(duì)準(zhǔn)塊1附接到基臺(tái)4之前，基臺(tái)4預(yù)附接到下面的基板，例如PCB 3，其可以是光電裝置模塊的基板或殼體的一部分?；蛘?，在圖7的實(shí)施例中，在將基臺(tái)4附接到下面的基板(例如PCB 3或硅插入物)之前，對(duì)準(zhǔn)塊1附接到基臺(tái)4。

前述工藝提供了光纖子組件，其永久附接至板/基臺(tái)/基板。在組裝時(shí)，通過(guò)對(duì)準(zhǔn)OFSA10/光具座11、對(duì)準(zhǔn)塊1和基臺(tái)4上的光學(xué)基準(zhǔn)、沿期望的預(yù)定光學(xué)路徑100光學(xué)對(duì)準(zhǔn)光纖20的輸入/輸出端21與支撐在基臺(tái)4上的光電裝置(例如VCSEL 2)，可以被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)OFSA10/光具座11、對(duì)準(zhǔn)塊1和基臺(tái)4。參見(jiàn)圖9和10，示出光纖20的輸入/輸出端21到VCSEL 2的光學(xué)對(duì)準(zhǔn)。圖9是在將對(duì)準(zhǔn)塊1附接到PCB 3之前，沿圖7的線9-9截取的剖視圖。圖10是在將對(duì)準(zhǔn)塊1附接至PCB 3之后，沿圖8的線10-10截取的剖視圖。假定(1)光纖端21關(guān)于限定在光具座11上的結(jié)構(gòu)化反射表面12精確定位，(b)OFSA10的光具座11經(jīng)由上面討論的光學(xué)基準(zhǔn)14和24對(duì)準(zhǔn)到對(duì)準(zhǔn)塊1，(c)對(duì)準(zhǔn)塊1經(jīng)由光學(xué)基準(zhǔn)34和44對(duì)準(zhǔn)至支撐VCSEL 2的基臺(tái)4，(d)VCSEL 2相對(duì)于基臺(tái)4上的光學(xué)基準(zhǔn)精確定位，則圖9和10所示的總體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致沿期望的預(yù)定光學(xué)路徑100的精確光學(xué)對(duì)準(zhǔn)，該路徑經(jīng)由限定在光具座11上的結(jié)構(gòu)化反射表面12限定在光纖20的末端21和VCSEL2之間。

在圖9和10的實(shí)施例中，光路100經(jīng)過(guò)結(jié)構(gòu)化反射表面12轉(zhuǎn)動(dòng)大致90度。如所示，光具座11/OFSA10提供了便利的緊湊連接結(jié)構(gòu)(即光連接器)，其允許光纖纜線耦合至光電裝置(例如VCSEL 2)，光纖基本上平行于光電裝置的主平面(例如支撐基板或基臺(tái)的平面)對(duì)準(zhǔn)。

返回參見(jiàn)圖8的實(shí)施例，可認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明提供了一種板安裝光纖子組件(BM-OFSA)10，其可永久附接至光電裝置(比如包括VCSEL 2的收發(fā)器)的基板/基臺(tái)/板4。BM-OFSA10經(jīng)由光學(xué)基準(zhǔn)(14,24,34和44)對(duì)準(zhǔn)，并利用類似焊接或粘合劑(比如環(huán)氧樹(shù)脂)的附接工藝附接到基板/基臺(tái)/板4。BM-OFSA10包括由壓印的微光具座11形成的壓印連接器，微光具座11還形成用于可分離的纖維連接的套圈17。壓印連接器是包含光纖短截20陣列的蛤殼設(shè)計(jì)。纖維短截的一端終止于套圈17(例如具有大致橢圓橫截面)，相對(duì)端21終止于微反射鏡12陣列(優(yōu)選地通過(guò)壓印制造)。反射鏡折疊光線，并將它們聚焦在板/基板/基臺(tái)4上的電光芯片上。該套圈端17集成到微光具座。套圈端17提供經(jīng)由對(duì)準(zhǔn)套筒50到纖維跳線23的套圈51的可分離的連接接口。

本發(fā)明提供了一種使用基于視覺(jué)的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)將BM-OFSA10組裝到板/基臺(tái)/基板4的方法，其易于以維1微米的定位精度用在拾放機(jī)器中。適合于單模光學(xué)連接。本發(fā)明兼容常規(guī)電子組裝過(guò)程，比如波焊，因?yàn)槠溆赡透邷剡^(guò)程的金屬和玻璃制成。BM-OFSA可通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)附接到電路板，在板完全組裝之后，光纖纜線可使用BM-OFSA的套圈端連接。因此，在組裝電路板期間，光纖纜線不會(huì)造成不便。

在替代實(shí)施例中，代替在微光具座的一端的內(nèi)置集成套圈，分離的獨(dú)立套圈可連接到微光具座的一端。

在另一實(shí)施例中，代替在圖8所示構(gòu)造中，構(gòu)造光具座11具有套圈17作為短截來(lái)提供可分離的連接到纖維跳線23，光纖纜線可以永久附接到光具座11(即光纖纜線中的光纖20的末端21通過(guò)光具座11對(duì)準(zhǔn)地支撐)。該構(gòu)造消除了圖8所示的套筒50和套圈51。光纖纜線23的光纖20的末端21直接插入光具座11的溝槽25中。在該實(shí)施例中，光具座11還充當(dāng)用于支撐在被動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的光學(xué)/機(jī)械耦合中光學(xué)對(duì)準(zhǔn)的光纖的套圈。

應(yīng)注意，根據(jù)本發(fā)明的受讓人/申請(qǐng)人創(chuàng)建的新穎連接(見(jiàn)于2015年5月15日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No.14/714,240)，OFSA經(jīng)由“可分離的”或“可卸下的”或“可拆卸的”動(dòng)作可移除地附接至對(duì)準(zhǔn)塊。如先前所注意的，在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)，創(chuàng)造性理念可用于其它類型的光電裝置(例如PIC)以及其它類型的光具座和光學(xué)子組件。

盡管參考優(yōu)選實(shí)施例示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不脫離本發(fā)明的精神、范圍和教導(dǎo)的情況下，可以進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的改變。相應(yīng)地，公開(kāi)的發(fā)明僅考慮為示例性的，其范圍僅由權(quán)利要求書(shū)中指定的限定。