集成硅光激性主动光学电缆组件、子组合及组合的制作方法

xiaoxiao2020-7-2  2

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专利名称:集成硅光激性主动光学电缆组件、子组合及组合的制作方法
技术领域
本发明揭露的内容关于光纤连接器组件及组合,且本发明揭露的内容更特别是关于采用集成硅光结构的主动光缆组件、子组合及组合。
背景技术
某些类型的光纤连接器组合为主动系统,所述主动系统在本领域中被称为“主动光缆组合”(active optical cable assemblies, A0CA)。AOCA将光缆所载的光纤连接至主动光电元件,如AOCA中的收发器(例如为传输器及接收器装置,或电-光转换器)。AOCA通常使用电连接器,所述电连接器经设置以与电性装置或电缆连接。AOCA用于将电脑、服务器、路由器、大容量存储装置、电脑芯片以及类似的数据装置相互连接,且也时常用于电信网路。AOCA中的光纤必需要精准且稳固的与其中所整合的光波导及/或光电元件对准,不然在组合中传播的光讯号会因光学衰减及其他光损失而造成严重的讯号减弱。除了提供精准的光学对准,AOCA还需以低成本的方式处理多光纤。此通常意味着以最少的部件及最少的制程步骤形成A0CA。例如,在AOCA使用形成于硅基板上的平面光电路(planar light circuit, PLC)的情况下,最好可将用以形成通道波导的蚀刻步骤减至最少。另外,最好可将AOCA以尽可能直接的方式封装,如此需要新的AOCA组件及设置。

发明内容
本发明揭露的内容关于集成硅光主动光缆组合(AOCA)及所述AOCA的子组合及用于所述AOCA的组件。其中一种组件为多光纤管套,所述光纤管套经设置以承载平面阵列中的多光纤。多光纤管套与平顶组合以形成管套子组合。本发明也揭露一种结合多光纤管套及平顶的结构的单一光纤导件的实施例。管套子组合或光纤导件与具有传输器及接收器单元的平面光电路(PLC)硅基板结合而形成PLC组合。PLC组合与印刷电路板及电连接器结合而形成A0CA。本发明也揭露PLC组合及AOCA中所使用的光纤的激光处理。熟悉本领域的技术人员可参照以下的说明、权利要求书以及所附的图式而更进一步的了解和理解本发明所揭露的内容中的所述及其他的优点。


可参照以上详细描述并同时参照所附图式以得到对本发明的揭露内容更完整的了解。图I为一多光纤对准管套的示例性实施例的透视图。图2为图I的多光纤管套沿2-2线的截面图。图3为图I中多光纤管套的透视图,所述透视图表示多光纤管套承载光纤的阵列。图4为管套子组合的仰视透视图,而图5为管套子组合的俯视透视图,所述管套子组合系由结合多光纤管套与平顶盖而形成。
图6为硅基板的透视图,所述硅基板包括形成于上表面的数个沟,且所述沟系经调整尺寸以可容纳于图4所表示的子组合中的裸光纤区。图7为硅基板的通道波导阵列的俯视示意图,所述俯视示意图表示分别位于传输器承载结构及接收器承载结构的电-光(E/0)传输器单元以及光-电(0/E)接收器单元。图8的示意图与图7相似,所述示意图表示一示例性实施例,其中接收器单元具有侦测器元件,且其中裸光纤区直接延伸至侦测器元件,而因此不需使用接收器元件的通道波导阵列。图9及图10分别为图4及图5的子组合及第6图的硅基板所形成的组合的俯视及仰视透视图,第11图为所述所形成的组合的侧视图。图12为PLC组合中的光纤端的俯视放大图,所述俯视放大图表不使用多核光纤且通道波导阵列具有对应的通道波导的示例性实施例。图13为类似于图12的放大图,所述放大图表示光纤端具有凹陷形状以促进与硅基板的通道波导的光耦合的示例性实施例。图14为示例性PLC组合的俯视透视图,其中顶盖及管套结合为单一光纤导件,所述单一光纤导件与硅基板介面连接。图15为接收器单元的一部分的放大俯视透视图,所述放大俯视透视图表示椭圆形的侦测器元件及置于所述侦测器元件上的斜切光纤端。图16为第15图所表示的椭圆形侦测器元件及斜切光纤端的放大侧视图。图17、图18及图19为一示例性PLC组合光纤导件的不同的透视图。图20为图17、图18及图19的PLC组合的俯视透视图,图20表示传输器及接收器
光纤馈送至整合压线体。图21为一示例性AOCA的透视图,所述示例性AOCA包括一示例性PLC组合。图22为图21的AOCA的俯视图。图23为图21及图22中AOCA接收器单元的放大俯视图,所述放大俯视图表示光纤阵列配置于交错排列的侦测器元件上。图24为图23的接收器单元的放大侧视图,所述放大侧视图表示光纤稍微弯曲以提供光纤端及侦测器元件之间的接触力。图25为图21的AOCA光纤导件的放大图,所述放大图表示与对准结构接触的导件后端。图26为光纤导件的仰视透视图,所述仰视透视图表示形成于下侧的沟及用于光纤的原位处理的窗口。图27为一示例性可延伸AOCA光缆组合502的透视图,光缆组合502使用两个AOCA
>J-U装直。图28为可延伸AOCA装置的一个可延伸AOCA装置的放大图。

图29与图28类似,图29表示第二光缆及A0CA,所述AOCA由AOCA装置中取出并连接至目标装置,其中所述AOCA装置连结至承载所述目标装置的设备架。图30为一示例性PLC组合的透视图,其中独立传输及接收光纤承载于整体性光纤导件中。图31为PLC组合的一示例性实施例的透视图,其中传输及接收光纤的末端耦合至硅波导,而各末端具有相同的激光处理。图32为图30的示例性PLC组合的分解图,所述分解图表示如何使用对准结构以维持光纤导件及硅基板的对准。图33与图30类似,图33表示一示例性实施例,其中光纤导件包含两个分开的区域,所述两个分开的区域分别用于导向传输器光纤及接收器光纤。图34为一示例性光纤导件的透视图,所述光纤导件经设置以使传输光纤及接收光纤交织而所述光纤的各端置于同一线上。图35与图33类似,图35表示一示例性PLC组合,所述示例性PLC组合还包括分别用于传输及接收光纤的光纤整理器。 图36为具有与硅基板介面连接的单一导件的一示例性PLC组合的透视图,所述透视图表示在导件的输入端处的示例性光纤整理器。图37为类似图35的示意图,图37表示光纤整理器的示例性实施例,所述光纤整理器接受没有特定设置的光纤并将所述光纤布置为选定的设置。图38为PLC组合的透视图,所述PLC组合配置于具有铰链的光纤处理壳中。图39为示例性激光处理机台的透视图,所述激光处理机台用于在所述光纤布置于PLC组合时对传输及/或接收光纤进行激光处理。
具体实施例方式以下对揭露内容的较佳实施例做详细描述,其中的示例性实施例以随附图式加以说明。相同或相似的元件符号在所有图式中尽可能用以代表相同或相似的元件。在以下的讨论中,AOCA或“A0CA装置”在此大致定义为一种将光纤光缆连接至电子装置的连接器装置,且所述连接器装置将来自光纤的光讯号转换为电子讯号以供电子装置处理,并将来自电子装置的电子讯号转换为光讯号以使所述电子讯号可被载于光纤中。多光纤管套图I为多光纤对准管套(“多光纤管套”)10的示例性实施例的透视图。图2为图I的多光纤管套10沿2-2线的截面图。多光纤管套10包括大致上为矩形且平面的单一管套主体12,所述单一管套主体12具有上表面14、前端16、后端18以及狭长中央开口 22,所述狭长中央开口 22由前端延伸至后端。中央开口 22—部分由上壁30及下壁32所界定,且所述中央开口 22包括界定多个槽44的相对的多个圆形沟40,而每个槽44的尺寸皆经调整而可容纳光纤50。在一示例性实施例中,多光纤管套10为模造(molded)部件,例如为模造塑胶。在一示例性实施例中,多光纤管套10用作为平面光电路(PLC)组合及AOCA组合的一部件,此情况于后详述。第3图为多光纤管套10的透视图,所述透视图表示多光纤管套10承载光纤50的阵列52。多光纤管套10的平面特性可用来承载带状光纤阵列52中的光纤50。在一示例性实施例中,光纤阵列52由松光纤束(loose fiber)形成,如250 ii m的涂层光纤。在一示例性实施例中,光纤50以如环氧树脂或粘着剂等结合材料固定于多光纤管套10中。光纤50包括各别的裸光纤区56,所述各别的裸光纤区56具有各别的端58 ;以及涂层光纤区60。在一不例性实施例中,裸光纤区56约为4mm长。在一示例性实施例中,管套主体的前端16包括切除部17,所述切除部17经设置使由所述切除部17所承载的光纤50可进行原位(in situ)激光处理,例如光纤的激光抛光、激光切割及/或激光剥除(laser stripping)。在一例中,执行激光切割及/或激光剥除以使光纤端58实质上共平面(也就是说,光纤端面落在同一平面)。光纤端58与光纤轴间的夹角可为90度以外的角度,例如为了抑制反射。在一例中,光纤50的激光处理以以下步骤执行将光纤布置于多光纤管套10内的第一位置、将光纤做激光处理,然后将光纤布置于多光纤管套的第二位置。在一示例性实施例中,由多光纤管套10所承载的光纤50的激光处理系通过将多光纤管套及光纤放入激光处理设备的固定件中的方式来实现。在一示例性实施例中,光纤50的激光处理包括激光抛光以达到共平面(即,使所有光纤端58皆落在共同平面上的状态)及光纤端之间的最小角度变化。在一示例性实施例中,需要使光纤端58具有角度以抑制反射。管套子组合图4为管套子组合100的仰视透视图,而图5为管套子组合100的俯视透视图,所述管套子组合100由结合多光纤管套10与平顶盖80而形成。顶盖80为平面(也就是基板 的形式),所述顶盖80具有上表面82、下表面84、前端86以及后端88。顶盖80包括窗口90,所述窗口 90表示为形成于前端86附近且所述窗口 90连接上表面82及下表面84。光纤端58延伸至窗口 90中,使所述窗口 90可进行光纤50的原位处理(例如为激光处理)。在一示例性实施例中,光纤50经预先处理而不需要窗口 90。多光纤管套的上表面14粘着至顶盖的下表面84,例如以粘着剂等结合材料粘着。平面光电路(PLC)硅基板图6为PLC硅基板120的透视图,所述PLC硅基板120包括与上述子组合100结合的集成硅光结构。PLC硅基板120具有主体122、前端124、后端126以及上表面130,而上表面130具有形成于所述上表面130中的数个沟132 (例如为V形沟)。沟132在后端126处具有开放端134及结束在主体122中(例如大约在前端124及后端126的中间处)的封闭端136。沟132的尺寸经调整而可容置各别的光纤50。PLC硅基板120也包括电-光(E/0)传输器以及光-电(0/E)接收器承载结构(例如为内凹(indent))140T及140R,所述承载结构140T及140R经设置而分别承载传输器单元及接收器单元,如下所述。PLC硅基板120也包括通道波导150的阵列152,所述阵列152以标准通道波导形成技术形成于基板主体122中。图7为通道波导阵列152的俯视示意图,图7表示分别位于传输器承载结构140T及接收器承载结构140R的E/0传输器单元TX以及0/E接收器单元RX。E/0传输器单元TX以及0/E接收器单元构成收发器单元TRX,所述收发器单元TRX执行E/0及0/E转换。E/0传输器单元TX的一例包括垂直共振腔面射型激光(vertical-cavity surface-emittinglaser, VCSEL),而0/E接收器单元RX的一例包括侦测器元件阵列,例如光电二极管或类似物,如下所述。通道波导阵列152的一例包括两个主分枝152T及152R,所述两个主分枝152T及152R分别与传输器承载结构140T及接收器承载结构140R相关联。在分枝152T及152R中的通道波导150T由对应的传输器及接收器承载结构140T及140R分枝出去。通道波导150T及150R分别具有端156T及156R,所述端156T及156R分别连接至(也就是结束在)沟端136。图8的示意图与图7相似,图8表示PLC基板120的示例性实施例,其中0/E接收器单元RX具有侦测器元件142 (例如PIN光电二极管等),且其中光纤50R中的一个组52R的裸光纤区56直接延伸至且光耦合至侦测器元件,而因此不需使用通道波导阵列分枝152R。在一不例性实施例中,PLC娃基板120经设置为不具有可能使光纤50受损的锐角。在一个实例中,在基板的后端126处的开放沟端134经展开,且使所述开放沟端134的角落圆滑化以防止沟的尖锐的角落伤害裸光纤区56 (包括光纤端58)。在另一示例性实施例中,与后端126及上表面130的交界处相关联的上缘被圆滑化以进一步防止伤害光纤50或使光纤50部分剥离(chipping),所述伤害或部分剥离可能造成不需要的碎片。平面光电路(PLC)组合管套子组合100与PLC硅基板120介面连接以形成PLC组合200,所述PLC组合200表示于第9图及图10的透视图及图11的侧视图中。所述介面连接使光纤阵列52的裸光纤区56分别座落于各沟132中,且光纤端58紧邻于沟端136且藉此而光耦合至通道波导的端156。管套子组合100相对于PLC娃基板120形成悬臂(cantilever)而使光纤50的涂层光纤区60在硅主体后端126处结束。如此不需蚀刻沟来承载光纤50的所述区域。这是有利的,因为较长的蚀刻时间会牦费较高的成本且较长的蚀刻时间可能破坏其他结构(如沟132)的形状。一旦裸光纤区56正确的配置在沟132中,管套子组合100可例如使用紫外线固化环氧树脂粘着到PLC硅基板120 (例如顶盖的下表面84粘着至PLC硅基板的上表面130)。在子组合100的一例中,只有光纤50的涂层区60被连结,而裸光纤区56在与管套子组合100及PLC硅基板120介面连接而形成PLC组合200前则可自由移动。如此在硅基板的沟132有不同的间隔时可调整裸光纤区56。需注意PLC组合200并不需要额外的对准装置来使裸光纤区56与通道波导端156对准。基板的沟132及裸光纤区56的外值径的尺寸变异可以所需的公差值来维持(例如光纤及沟皆为± l.Oi! m),而使裸光纤区56及通道波导152间的总未对准公差(misalignment tolerance)在单模光纤稱合中通常所要求的±4. Oiim的公差以内。在一示例性实施例中,沟132使用硅蚀刻制程形成,所述硅蚀刻制程由控制沟的深度至上述的公差的方式形成。在一示例性实施例中,沟的深度在约60 ii m至70 y m之间,所述深度足以容置单模裸光纤区56。通道波导端156与裸光纤区端58间的距离(在一个实例中)系以将两阵列对头接合(butting)的方式控制。此处假设所有裸光纤区端58及通道波导端156间的间隙尺寸主要由裸光纤区端58的切割角度决定,所述角度的一个实例为相对于光纤中轴为“平”的或90度。在另一示例性实施例中,可通过迫使光纤端58紧靠波导通道端156而使此间隙最小化。缩小光纤端56的直径或较小裸光纤的半径可增加光纤端58及通道波导端156间所需的赫氏接触(Hertzian contact)的机会。如果实际上6. Omm的侧向延伸过大,那么在一示例性实施例中可使用光纤夹持器以使光纤可整组枢转并移动以形成小狭角。在一示例性实施例中,光纤夹持器可由弹性体形成。在大尺度的内印刷电路板(intra printed circuit board)使用上,可较佳的使用可限制性的接合/分离的机械性接合结构。可使用数种具有弹簧的方案中的任一种。 在PLC组合200的一示例性实施例中,光纤50为多核光纤。现在的多核光纤通常为具有多个核的圆形光纤。未来的多核光纤可能会有其他的截面形状,如D形截面或具有平面的顶部或底部以供调整方向。图12为PLC组合200中的光纤端58的俯视放大图,所述俯视放大图表不使用多核光纤50的例性实施例。沟132包含多核光纤50,其中每条光纤具有两个核54A及54B。在光纤端56的核54A及54B实质上对准PLC硅基板120的两个对应的通道波导核154A及154B。图13类似于图12,图13表不一不例性实施例,其中裸光纤区端58具有凹陷形状以促进具有相对高数值孔径(numerical aperture,NA)的光与对应的娃基板120的通道波 导150的光耦合。在一示例性实施例中,凹陷光纤端58由激光处理形成,在另一示例性实施例中,凹陷光纤端58则可使用湿式蚀刻制程形成。本发明的另一目标为通过增加“覆盖层”于现存的被覆层上以加强PLC组合200的强健度并增加所述PLC组合200抗外力的能力。覆盖层通过增加厚度以提高机械强度并且覆盖层抵抗在对头接合时产生的力。在一示例性实施例中,在250 ii m的中央上的125. 0 ii m的光纤互相交织(interleave)而具有较高的密度且芯片尺寸较小。如此使密度增加一倍且简化了蚀刻细节。一示例性光纤交织设置将于后更详细说明。图14为一示例性实施例的PLC组合200的俯视透视图,所述俯视透视图表示多光纤管套10及顶盖80结合为单一光纤导件280的实施例,所述光纤导件280在E/0传输器单元TX及0/E接收器单元RX具有图8中的设置时适用于PLC组合中。光纤导件280于后详述。PLC组合200包括传输器光纤50T及接收器光纤50R所分别具有的传输器及接收器阵列52T及52R。光纤导件280可选择性的包括处理窗口 90。图15为0/E接收器单元RX的一部分的放大俯视透视图,所述放大俯视透视图表示侦测器元件142,所述侦测器元件142具有光纤端58配置于所述侦测器元件142上。图15中的0/E接收器单元RX具有提高的基台143,所述基台143在一示例性实施例中包括或承载侦测器驱动电路145。图16为侦测器元件142及接收器光纤52R的光纤端58的放大侧视图。接收器光纤52R的光纤端156经切割成一角度并圆滑化(如图所示)以使在光纤中行进的光向下反射至侦测器元件142,所述切割形状较佳的为椭圆形。如果接收器光纤52R具有圆形截面的核54,那么由具有一角度的光纤端58反射的光为椭圆截面,所述椭圆截面大致上与侦测器元件142的椭圆形相符,藉此可提高光侦测的效率。在一示例性实施例中,0/E接收器单元RX包括光纤导件144,所述光纤导件144经布置于邻近侦测器元件142处,且所述光纤导件144用于使接收器光纤52R维持所述接收器光纤52R与侦测器件的相对位置。在另一示例性实施例中,侦测器元件142错位(staggered)配置以使0/E接收器单元RX可承载大量的侦测器元件。图17、图18及图19为光纤导件280的不同的透视图,所述光纤导件280包括上侧282、下侧284、前端286以及后端288。下侧284包括两个平行且末端开放的通道292T及292R,所述通道292T及292R分别与E/0传输器单元TX及0/E接收器单元RX相关联,且因此所述通道292T及292R分别称为“传输器通道”及“接收器通道”。一或多个对准或锁扣(key)结构296选择性的包括于传输器及接收器通道292T及292R之间,其中锁扣结构与PLC硅基板120上的对应锁扣结构(未图示)接合。光纤导件280也可选择性的包括窗口90,所述窗口 90在传输器通道292T处连接上下侧282及284。窗口 90经设置以使传输器光纤50T在所述传输器光纤50T承载于传输器通道292T中时可进行原位处理。不例性的处理包括激光处理或化学处理(例如以热氮剥离移除光纤的涂层)。图18及图19表示传输器光纤50T的阵列52T及接收器光纤50R的阵列52R,所述阵列52T及阵列52R分别位于传输器通道292T及接收器通道292R中。在一示例性实施例中,接收器通道292T包括夹扣(gripping)结构302 (如弹性体层),所述夹扣结构302经布置于邻近窗口 90处且用以夹扣邻近涂层光纤区60的裸光纤区56(见图19)。在一示例性实施例中,传输器通道292T的深度较接收器通道292R为浅,因接收器光纤50R的接收器通道292内为涂层区60,而传输器光纤50T的传输器通道292T内大部分为裸光纤区56。图20为图13的PLC组合200的俯视透视图,所述俯视透视图表示传输器及接收器光纤阵列52T及52R馈送入套筒件(boot member) 320中,套筒件320在一示例性实施例中为一体成型的压线体(crimp body)。套筒件320包括狭长形(如蛋形或长方形)输出端322,及圆形输入端324,其中光纤50由输出端322以带状离开套筒件,而例如以非带状进入套筒件320。套筒件320简化光纤的排列,包括使(非带状)光缆350的光纤50的纠结或非平面(非带状)设置转变为PLC组合200中的平面设置(带状排列)。在一示例性实施例中,套筒件320包括夹(clip)结构330,所述夹结构330位于输出与输入端之间,且所述夹结构330使套筒件可夹于(或以其他方式接着于)承载结构370,所述承载结构370例如为设备架的一部分。AOCA图21为AOCA 400的透视图,所述AOCA 400包括接合至印刷电路板(printedcircuit board, PCB) 410的一示例性PLC组合200,而印刷电路板410包括接线414。图22为图21的AOCA的俯视图。PCB 410置于外壳420中,所述外壳420具有前端422以及包括开口 426的后端424,开口 426的尺寸经调整以容纳光缆340。在一示例性实施例中,外壳420包括下区430以及匹配的上区443。AOCA 400也包括电连接器端440,所述电连接器端440可操作的布置于外壳前端422且所述电连接器端440具有与PCB接线414电性连接的电性接点442。电连接器端440可为(例如)MTP或其他类似的多针脚连接器。光缆340表示为连接至外壳后端424。弹性套筒(boot) 460在外壳后端424处环绕光缆340,且置入套筒中的柱状夹464在外壳开口 426中将光缆固定至外壳的后端。图23为0/E接收器单元RX的俯视放大图,图23表示与侦测器元件142接触的裸光纤区端58。此外,图23表示侦测器元件142错位排列的示例性实施例。电性接线470将侦测器元件142连接至PCB接线414并因此而连接至电连接器端440。图24为0/E接收器单元RX的放大侧视图,图24表示位于侦测器元件142上的斜切光纤端58,并且图24表一例性实施例,其中裸光纤区56稍微弯曲以提供光纤端及侦测器元件142之间的接触力。如此可用以保持光纤端58及侦测器元件142间的接触及对准。在一示例性实施例中,此设置可通过选择提高的基台143的高度以施加一选定的量的下压力于给定的光纤50上来实现。用在图21的AOCA 400的PLC组合200与图14中所表示的PLC组合200类似。然而,图21中所表示的光纤导件280经些微的修改以可容纳上升对准结构137,所述上升对准 结构137配置于PLC硅基板120的后端126。对准结构137经设置以在所述导件正确的相对于PLC硅基板120定位时,通过导件后端286与对准结构接触,协助将光纤导件280相对于娃基板120对准。光纤导件280中的窗口 90表不为位于后端286附近。窗口 90包括至少一个斜面92,所述至少一个斜面92促使透过窗口对光纤50所进行的激光处理可以相对于垂直入射的各种不同角度来进行。图25为光纤导件280及所述光纤导件280中的窗口 90的放大图,图25表示与对准结构137接触的导件后端286。在一示例性实施例中,导件280为模造形成且在导件上侧282出现有多数六角形孔288以帮助减轻导件的重量。图26为光纤导件280的仰视透视图,所述仰视透视图表示形成于下侧284的沟132。图26的光纤导件280为整体性(monilithic)结构,所述整体性结构的特性经设计为仅需最少的蚀刻次数。锁扣结构296的实例包括针(pin)及肋状布置,其中针直径与第一狭长沟精确的配适,而肋状结构的宽度精确的与第二狭长沟配适。所述肋状结构以X轴旋转,而针在Y轴旋转。在Z轴上的小纵向肋状结构位于管套底以将灰尘对耦合精确度影响减到最小。在一示例性实施例中,形成(或其他方式)光纤导件280的材料包括与硅主体120的热膨胀系数密切匹配的材料,以避免因温度变化而造成的严重的对位精确度的偏离。在一不例性实施例中,光纤导件280由娃形成。具有AOCA的可延伸光缆组合图27为可延伸光缆组合502的一示例性实施例的透视图,而光缆组合502使用两个AOCA装置,如两个上述的AOCA 400。可延伸光缆组合502包括两个光缆存储装置504,所述两个光缆存储装置504由主光缆510可操作的进行连接。图28为光缆存储装置504的一个光缆存储装置504的放大图。每个光缆存储装置504皆包括具有内部(interior) 507的壳体(enclosure) 506。壳体506相对上较平,且在一示例性实施例中壳体506包括较宽的中央部520及较窄的前端及后端部522及524。光缆存储装置504包括光缆340,所述光缆340的一端341经由凸缘(flange) 536光学连接至主光缆510的外壳后端部522。光缆340的一部分卷在壳体内部507中的中央部520内,而光缆340的另一端342连接至AOCA 400,所述AOCA 400可动的配置于壳体前端部522。在一不例性实施例中,AOCA 400位于前端部522内。在一不例性实施例中,主光缆510较重,且主光缆510较第一光缆340粗糙,并具有较大的外直径。光缆340的卷起的部分经设置以松开,且在一示例性实施例中光缆340的卷起的部分也经设置而可收回壳体506中。请一并参考图29,可延伸AOCA光缆组合502配置于目标装置550之间,而壳体506在此由各凸缘536支撑,所述各凸缘536在一示例性实施例中经设置以定位至设备架560上。接下来,直径较小的光缆340及A0CA400由壳体内部507中拉出。光缆340在壳体内部507中卷起的部分松开,接着所述松开的部分与AOCA 400由手工配线至设备架560的各别目标装置500。可延伸AOCA光缆组合502的另一示例性实施例包括仅有一个光缆存储装置504的实施例。可延伸光缆组合502用在数据中心(data center)中时具有散热及通风上的优点,而数据中心通常会使用A0CA。为增进数据中心中的通风效果,必需缩小所述数据中心中所使用的光缆的直径。然而,此目标与使AOCA组合强健的需求相冲突。可延伸光缆组合502可同时满足强健及通风的需求,所述可延伸光缆组合502提供A0CA400在运送及安装时具有最佳的保护的封装,但安装时也可提供如光缆340的尺寸较小的光缆。此组合可延伸的特性也使运送及使用上较容易。图30为一示例性PLC组合200的透视图,其中独立传输器及接收器光纤50T及50R承载于整体性光纤导件280中。在一示例性实施例中,光纤导件280为一 “低精准度”部件,也就是说所述光纤导件280不需以高精密度制造。传输器及接收器光纤50T及50R的端面选择性的经激光处理以使所述传输器及接收器光纤50T及50R的端面分别与传输装置TX及接收装置RX介面连接。例如,接收光纤端58R可如表示于图16中形成为锥状,而传输光纤端58T则可形成为直线边缘以用于与通道波导150 (见图7)对头接合。光纤导件144提供接收器光纤50R对准精度,而PLC硅基板120的沟132 (见图6)提供传输器光纤50T对准精度。较佳地,接收器光纤50R的长度可较长以使定位较容易。在一示例性实施例中,接收器光纤50R所在的平面低于侦侧器142的平面,因此此处有自然形成的弹性力(spring force)来维持光纤端58与侦侧器的接触,如图24所示。图31为PLC组合200的示例性实施例的透视图,其中传输器及接收器光纤50T及
50R的各者皆经相同的激光处理,其中各光纤端分别边缘稱合至PLC娃基板120中相对的传输及接收波导150T及150R(见图6)。图32为图30的示例性PLC组合200的分解图,所述分解图表示光纤导件280上的对准结构296与硅基板120如何可操作的衔接以对准此二结构并维持PLC组合的完整性。图33与图30类似,图33表示一示例性实施例,其中光纤导件280包含两个分开的区域,也就是用于传输器光纤50T的280T及用于接收器光纤的280R,其中区域280T包括选择性的处理窗口 90。图34为示例性光纤导件280经设置以使传输器光纤50T及接收器光纤50R交织的透视图。光纤导件280为楔形(wedge shape),所述光纤导件280具有相对上较宽的输入端283及相对上较窄的输出端285。光纤导件280包括两组汇聚的沟287T及287R,所述两组汇聚的沟28H及287R分别导向传输器光纤50T及接收器光纤50R。沟28H及287R以使传输器光纤50T及接收器光纤50R的端58T及58R沿一共线L交织的方式汇聚。因此,光纤导件280经设置以使传输器及接收器光纤阵列52T及52R的非平行平面的端58T及58R交织。图35与图33类似,而图35还包括光纤整理器610T及610R,所述光纤整理器610T及610R分别配置于临近导件区域280T及280R处。光纤整理器610T及610R经设置以分别整理传输器及接收器光纤50T及50R以使所述光纤可被正确的承载于对应的导件区域280T及280R中。图36为具有与硅基板120介面连接的单一导件280的一示例性PLC组合200的透视图,所述透视图表示在导件的输入端283处的示例性光纤整理器610。图37为类似图35的不意图,图37表不光纤整理器610的一不例性实施例,所述光纤整理器610经设置以在输入端612接收没有特定顺序或设置的一组传输器及接收器光纤50T及50R,且在输出端614以选定的顺序输出所述传输器及接收器光纤。例如,将被输出的光纤50分组成传输器光纤50T及接收器光纤50R,而不使传输器及接收器光纤混合交错。图38为PLC组合200的透视图,所述PLC组合200经配置于光纤处理壳650中。在一不例性实施例中,光纤处理壳包括上区652以及下区654,所述上区652以及下区654由铰链656连结。光纤处理壳650包括内部结构660 (如凹陷、空腔等),所述内部结构660的尺寸经调整以在上区及下区652及654靠近PLC组合时可容纳各种PLC组合200的结构。在一不例性实施例中,光纤处理壳650在关上时为柱状设置。图39为示例性激光处理机台700的透视图,所述激光处理机台700包括输出激光光束710的激光704。激光处理机台700包括光学系统720,所述光学系统720包括折迭镜M及聚焦镜722,所述聚焦镜722形成聚焦激光光束710’。图39所绘,PLC组合200配置于激光处理机台700中,所述激光处理机台700邻近于光学系统720以使聚焦激光光束710’被导向通过光纤导件280的激光处理窗口 90并到达传输器光纤50T。聚焦激光光束710’处理传输器光纤50T。接收器光纤50R也可被处理以形成(例如)弯曲的光纤端58R,如图16中所示。熟悉此项技艺者应可了解,可对此处所描述的揭露内容中较佳实施例做各种修改 而不悖离后附的权利要求书中所定义的揭露内容的精神及范围。因此,如果所揭露内容的修改及变化落于所附的权利要求书及所述权利要求书的均等物中,那么应为此处所揭露的内容涵盖。
权利要求
1.一种用于承载多条光纤的多光纤管套(ferrule),包含 矩形平面单一管套主体,所述矩形平面单一管套主体具有上表面、前端、后端以及狭长形的中央开口,所述狭长形的中央开口由所述前端延伸至所述后端,其中所述中央开口一部分由上壁及下壁所界定,且所述中央开口包括界定多个槽的相对的多个圆形沟,而每个槽的尺寸皆经调整以可容纳所述多条光纤的一条光纤。
2.如权利要求I所述的多光纤管套,其中所述管套主体为由模造塑胶形成。
3.如权利要求I所述的多光纤管套,其中所述管套主体的前端包括切除部,所述切除部经设置使所述多条光纤由所述多光纤管套承载时可促进所述多条光纤的激光处理。
4.一种管套子组件,包括 如权利要求I所述的管套; 平面顶盖,所述平面顶盖具有下表面、上表面、前端以及后端,其中所述多光纤管套的所述上表面连接至所述顶盖的所述下表面,所述顶盖包括窗口,所述窗口邻近所述前端且所述窗口经设置以使所述多条光纤由所述多光纤管套承载并延伸至所述窗口内时,所述光纤可被处理。
5.一种平面光电路(planar light circuit, PLC)组合,包括 如权利要求4所述的管套; 平面光电路硅基板,所述平面光电路硅基板包括 硅主体,所述硅主体具有前端、后端以及上表面,所述上表面具有数个形成于所述上表面中的沟,所述沟在所述硅主体的所述后端处具有多个开放端,且在所述硅主体内有多个封闭端,所述沟的尺寸经调整至可容纳各别的光纤; 形成于所述硅主体中的通道波导阵列,所述通道波导阵列在至少一部分的所述沟的所述封闭端处结束;以及 其中所述硅主体的所述上表面粘着至所述顶盖的所述下表面,以使所述硅主体的所述后端邻近所述多光纤管套的所述前端。
6.如权利要求5所述的平面光电路组合,其中所述平面光电路硅基板包括多个电-光(E/0)传输器及光-电(0/E)接收器承载结构,所述多个电-光(E/0)传输器及光-电(0/E)接收器承载结构经设置而分别承载E/0传输器单元及0/E接收器单元,且其中所述通道波导在所述E/0传输器及0/E接收器承载结构的一者或两者处结束。
7.如权利要求6所述的平面光电路组合,还包括 多个E/0传输器及0/E接收器单元,所述多个E/0传输器及0/E接收器单元分别由所述多个E/0传输器及0/E接收器承载结构可操作的承载。
8.如权利要求7所述的平面光电路组合,其中所述通道波导阵列包括结束在所述E/0传输器单元处的传输器通道波导阵列,以及结束在0/E接收器单元处的接收器通导波导阵列,所述平面光电路组合更包含 所述多条光纤,其中每条光纤具有裸光纤区及涂层区,所述裸光纤区具有一端,而所述涂层区由所述多光纤管套承载而所述裸光纤区由所述沟承载,且所述裸光纤区的所述端经布置而邻近所述沟的端,以使第一组及第二组的所述光纤分别经由所述传输器通道波导阵列及所述接收器通道波导阵列分别与所述E/0传输器单元及所述0/E接收器单元光耦合。
9.如权利要求7所述的平面光电路组合,其中所述通道波导阵列包括传输器通道波导阵列,所述传输器通道波导阵列结束于所述传输器单元处,所述组合更包含 所述多条光纤,其中每条光纤具有裸光纤区以及涂层区,所述裸光纤区具有一端,而所述涂层区由所述多光纤管套承载而所述裸光纤区由所述沟承载,且第一组的所述裸光纤的裸光纤区的端结束于邻近所述沟的端处,而使所述裸光纤的裸光纤区的端个别透过所述传输器通道波导阵列与所述E/0传输器单元耦合,且第二组的所述光纤直接连接至所述0/E接收器单元。
10.如权利要求5所述的平面光电路组合,其中所述多条光纤中的一或多条光纤具有多个核,且其中所述通道波导阵列中的一或多个通道波导包括多个核,所述多个核经设置以使所述多条光纤置于所述数个沟中时可将所述通道波导的所述多个核光耦合至所述一或多条光纤的所述多个核。
11.如权利要求5所述的平面光电路组合,还包括所述多条光纤,其中所述裸光纤区的端的一或多个端为凹陷以促进在所述沟的所述端处光耦合至对应的一或多个通道波导。
12.—种主动光缆组合,包含 如权利要求5所述的平面光电路组合; 印刷电路板(printed circuit board, PCB),而所述平面光电路电性连接至所述印刷电路板; 电连接器,所述电连接器电性连接至所述印刷电路板;以及 封装,所述封装包含所述平面光电路及所述印刷电路板。
13.一平面光电路(PLC)组合,所述平面光电路组合将多条光纤连接至接收器及传输器单元,所述平面光电路组合包含 单一光纤导件,所述单一光纤导件具有前端、后端、上侧以及下侧,其中所述下侧具有平行且具有开口端的传输器及接收器通道,所述传输器及接收器通道延伸至所述前端及所述后端之间,且所述传输器及接收器通道经尺寸调整至可分别容纳所述多条光纤的传输器光纤组及接收器光纤组,并具有窗口,所述窗口连接所述传输器通道的所述上侧及下侧,以使得所述传输器光纤组布置于所述传输器通道中时,可对所述传输器光纤组进行处理;以及 平面光电路硅基板,所述平面光电路硅基板具有主体,所述主体具有前端、后端以及粘着至所述光导件的所述下端的上表面,所述上表面具有数个沟形成于所述上表面中,且所述沟具有在所述硅基板的所述后端处的多个开口端与在所述主体内的多个封闭端,所述沟的尺寸经调整以容置所述多条光纤,所述平面光电路的所述硅基板更具有通道波导阵列,所述通道波导阵列形成于所述硅基板中且结束于至少部分所述沟的所述封闭端处。
14.如权利要求13所述的平面光电路组合,其中所述传输器通道包括夹扣结构,所述夹扣结构经布置于邻近所述窗口处,且所述夹扣结构经设置以夹扣所述传输器光纤组的裸光纤区。
15.如权利要求13所述的平面光电路组合,还包括 E/0传输器及0/E接收器单元,所述E/0传输器及0/E接收器单元由所述硅基板可操作的承载,其中所述传输器光纤组经由一组通道波导光学连接至所述E/0传输单元,且所述接收器光纤组直接光学连接至所述0/E接收器单元的对应的侦测器元件。
16.如权利要求15所述的平面光电路组合,其中所述接收器光纤组包括具有斜切端的裸光纤区,所述侦测器元件为椭圆形,且其中所述斜切光纤端配置于椭圆形的所述侦测器元件之上。
17.如权利要求16所述的平面光电路组合,其中所述接收器光纤组经弯曲以提供所述斜切端及椭圆形的所述侦测器元件间的接触力。
18.如权利要求13所述的平面光电路组合,其中所述侦测器元件经布置为彼此交错的设置。
19.如权利要求13所述的平面光电路组合,其中所述0/E接收器单元包括光纤导件,所述光纤导件配置于邻近所述侦测器元件处,且所述光纤导件经设置以维持所述接收器光纤组与所述对应的侦测器元件的相对位置。
20.如权利要求13所述的平面光电路组合,还包括具有输入端及输出端的套筒件,且所述套筒件配置于邻近所述光纤导件的后端处且所述套筒件适于将所述光纤在所述输入端处的非平面构形在所述输出端转变为平面构形。
21.一种主动光缆组合,包含 如权利要求15所述的平面光电路组合; 印刷电路板(PCB),而所述平面光电路电性连接至所述印刷电路板; 电连接器,所述电连接器电性连接至所述印刷电路板;以及 壳体,所述壳体容纳所述平面光电路组合及所述印刷电路板。
22.—种可延伸光缆组合,包含 第一平壳体,所述第一平壳体具有内部; 第一光缆,所述第一光缆具有多个前端及后端,其中所述第一光缆的一部分卷曲在所述第一壳体中,且所述第一光缆的一部分可松开; 第一主动光缆组合(active optical cable assembly,A0CA)装置,所述第一主动光缆组合装置可操作的连接至所述第一光缆的所述前端且可移除的配置于所述第一壳体的前端;以及 主光缆,所述主光缆的第一端在所述壳体的后端处光学连接至所述第一光缆的所述后端。
23.如权利要求22所述的可延伸光缆组合,更包含 第二平壳体,所述第二平壳体具有内部; 第二光缆,所述第二光缆具有多个前端及后端,其中所述第二光缆的一部分卷曲在所述第二壳体中,且所述第二光缆的一部分可松开; 第二主动光缆组合装置,所述第二主动光缆组合装置可操作的连接至所述第二光缆的所述前端且可移除的配置于所述第二壳体的前端;以及 其中所述第二光缆的后端光学连接至所述主光缆的第二端。
全文摘要
本发明揭示一种集成硅光主动光缆组合(AOCA)及所述AOCA的子组合与用于AOCA的组件。其中一个组件为多光纤管套,所述多光纤管套经设置以承载平面阵列中的多光纤。多光纤管套与平顶结合以形成管套子组合。也揭露一种结合多光纤管套及平顶的结构的单一光纤导件的实施例。所述管套子组合或光纤导件与具有传输器及接收器单元的平面光电路(PLC)硅基板结合以形成PLC组合。PLC组合与印刷电路板及电连接器结合以形成AOCA。本发明也描述一种可延伸光缆组合,所述可延伸光缆组合使用至少一个AOCA。
文档编号G02B6/42GK102667564SQ201080047888
公开日2012年9月12日 申请日期2010年10月5日 优先权日2009年10月9日
发明者克劳斯·哈特科恩, 克里斯托弗·P·莱瓦伦, 小布鲁斯特·R·海明威, 杰弗里·A·德梅里特, 理查德·R·格日博夫斯基, 詹姆斯·P·卢瑟, 詹姆斯·S·萨瑟兰, 迈卡·C·艾森豪尔 申请人:康宁公司

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