双透镜一体式光接收器组件的制作方法
【专利说明】双透镜一体式光接收器组件
[0001]本申请是申请日为2007年12月21日，申请号为20078004683L 0，名称为“双透镜一体式光接收器组件”的发明专利申请的分案申请。
_2] 相关串请的交叉引用
[0003]本申请要求2006年12月22日提交的美国临时申请第60/876，848号和2007年2月3日提交的美国临时申请第60/899，208号的权益。
技术领域
[0004]本发明涉及双透镜一体式光接收器组件(dual-lensed unitary opticalreceiver assembly)，且更具体地涉及用于提供入射光纤(或其它波导结构)和光敏接收装置之间的被动对准的一体式组件。
[0005]发明背景
[0006]光网络，包括纤维光学和光电子学，是高速通信系统的重要方面，特别是因为其允许在网络系统中各种部件之间有效、准确和快速传输数据的能力。就大多数通信系统而言，有效使用光网络中的空间和功率变得愈加重要。进一步，这种网络的设计考虑必须顾及包括在网络中的具体部件的调制性。
[0007]实际上，在纤维光学系统中期望用模块化部件来减小制造系统的成本，其增加使系统变得更加用户化。模块化部件的例子是光接收器模块，其也可以是完整的光收发器组件(包括光传送器模块和光接收器模块)的一部分，或进一步包括波长多路复用/多路复用分解(wavelength multiplexing/demultiplexing)的光转发器的一部分。典型的光接收器模块包括用于光纤(或其它光传播设备)的输入端口 /通道、用于探测入射光信号的光电二极管，以及用于把光信号转换为与其它网络部件兼容的数字电子信号的传感电路。
[0008]迄今为止，光接收器的这些元件的数量和布置限制了减少接收器的尺寸的能力以及减少其成本和复杂性的能力。例如，入射光信号(通常沿着光纤)和光敏装置之间的光校准通常要求“主动”对准，调整光敏装置的布置直到探测到最大光功率。在高速光接收器中，光敏装置一般呈现相对小的有效面积(为了更有效地将光信号转换为其电对应物)。该小的有效面积使执行主动对准的过程更加困难。
[0009]因此，本领域依然需要真正紧凑的、并允许入射光信号和光敏接收装置之间使用被动对准的光接收器模块。
【发明内容】
[0010]本发明描述了现有技术中存在的需要，本发明涉及双透镜一体式光接收器组件，且更具体地，涉及用于在入射光纤(或其它波导结构)和光敏接收装置之间提供被动对准的透明一体式组件。
[0011]依照本发明，一体式接收器组件形成为包括与准直透镜(透镜沿着垂直于V形凹槽的表面形成)对准的V形凹槽。光纤沿着V形凹槽放置，并用来使接收的光信号进入一体式组件里。当接收的光信号经过准直透镜时，转向镜壁(turning mirror wall)将拦截接收的光信号，向下引导信号通过聚焦透镜(也模制在一体式组件中)，然后进入光敏装置中。有利地，光敏装置布置为与聚焦透镜被动对准，允许所接收的信号从入射光纤耦合到光敏装置，其间不需要任何类型的主动对准。使用聚焦透镜允许接收的信号有效地耦合到光敏装置中。因此，小的有效面积的光电二极管(如在高速应用中使用的)适合用在本发明的一体式模块中。此外，通过直接把准直透镜和聚焦透镜(和V形凹槽)模制到一体式接收器模块中，实现了光纤和光敏装置之间的被动对准，减少了接收设备的成本和复杂性。
[0012]在本发明的另一方面，一体式组件可形成为包括入射光波导(代替入射光纤)，波导的核心同样形成为与准直透镜对准。
[0013]本发明的特征是:结合V形凹槽和转向镜，使用一体式组件中的模制透镜允许提供多个这些特征的、沿单个组件的表面放置的阵列结构易于形成。可选地，该模制透镜的阵列可以与嵌入式棱镜元件和承载多个波长信号的单个输入光纤联合使用，以形成多路复用分解装置。
[0014]现有技术的光接收器/收发器组件中，光端口轴线通常平行于支撑衬底表面。组件一般包括两个部件:T0_can封装光端口组件(TO can optical port assembly)(包含光电二极管和跨阻抗放大器)和用于把TO-can连接到衬底的柔性电路。本发明的设备不需要两个单独的元件，并特别地，因为光电二极管直接位于衬底上作为一体式组件的一部分，因此不需要柔性电路。
[0015]在以下讨论的过程期间并通过参考附图，本发明的其它和进一步的方面以及特征将变得明显。
[0016]附图简沐
[0017]现在参考附图，相似的参考数字在几个图中代表相似的部件:
[0018]图1是依照本发明形成的示例性的一体式接收器模块的侧视图，具体示出准直透镜、聚焦透镜以及转向镜的位置和布置；
[0019]图2是图1的模块的等距视图，具体示出支撑光纤的V形凹槽的位置；
[0020]图3是光线踪迹图，示出光纤端面、准直透镜、转向镜、聚焦透镜和光电二极管之间的对准；
[0021]图4是入射光纤和准直透镜之间的耦合效率作为两个部件之间的间距的函数的图；
[0022]图5是聚焦透镜和光电二极管之间的耦合效率作为两个部件之间的间距的函数的图；
[0023]图6是结合本发明的一体式光接收器模块的示例性的光收发器系统的等距视图；
[0024]图7包含本发明的一体式光接收器模块的示例性的阵列配置的等距视图；以及
[0025]图8示出依照本发明形成的示例性的波长多路复用分解器。
[0026]详细描沐
[0027]图1示出依照本发明形成的示例性的一体式光接收器模块10。模块10由透明材料形成，例如聚酰亚胺热塑树脂或允许光信号有少量或没有信号损失地经过其传播的任何其它的材料。承载接收的光信号的光纤12布置在于模块10的表面16上形成的V形凹槽14里。
[0028]准直透镜18沿竖直壁20模制，以便与光纤12的纤芯区域对准。准直透镜18作用为捕获离开光纤12的端面22的光信号，并形成准直波前，此准直波前随后传播经过模块10的透明材料。如在图1所示，传播信号被模块10的成角度的壁24拦截，壁24关于光轴(OA)以预先确定的角Θ倾斜。在优选实施方式中，角Θ可以是45°，但是可以使用其它的值(各种其它元件的特性随之相应地更改)。反射信号将保持校准，在本例这种情形中，其被引导向下并进入沿着模块10的水平壁28模制的聚焦透镜26。光敏装置30 (例如PIN光电二极管)布置在聚焦透镜26的下面，以便进入透镜26的光信号将被直接聚焦到装置30的光敏区域。如以上提到的，通过使用透镜26把光聚集到装置30，可使用高速、小的有效面积的光电二极管。
[0029]图2中模块10的等距视图清楚地示出了 V形凹槽14的位置和构造(然而在这个图上看不到透镜18和26)。在这个【具体实施方式】中，V形凹槽14显示为包括用于支撑裸光纤(也就是，去掉外部覆层的光纤)的端部区域的内部的、较浅的V形凹槽14-1和外部的、较深的V形凹槽14-2。外部区域14-2用来支撑仍然覆盖有外部覆层的入射光纤。显然，V形凹槽配置的细节取决于设计选择，只要光纤的纤芯区域与光轴0A和第一非球面透镜18的中心对准。
[0030]图3是光线踪迹，示出当确定本发明的模制的一体式接收器模块的尺寸时，要考虑的相关的