[发明专利]以机械方式对准的光学引擎

说明书

背景技术

光学引擎常常用来以高速率传送电子数据。光学引擎包括硬件，该硬件用于将电信号传送至光信号、发送此光信号、接收该光信号以及将此光信号转换回电信号。当该电信号用于调制诸如激光器的光源设备时，该电信号被转换成光信号。然后，来自该源的光被耦合到诸如光纤的光传输介质内。在经过各种光传输媒介穿越光网络并到达其目的地之后，该光被耦合到诸如检测器的接收设备内。然后，检测器基于所接收的光信号产生电信号，以供数字处理电路使用。

用于将光传输介质耦合到源设备或接收设备的机制一般是通过被称作主动对准的过程进行的。主动对准典型地涉及透镜系统，以将光从源设备引导到光传输介质内或者将光从光传输介质引导到接收设备。主动对准利用反馈信号来调整关键组件的物理位置，其可能是耗时的。在制造期间必须仔细地对准该透镜系统，以使来自源的光功率至光介质的耦合以及返回至检测器的耦合最大化。此过程既耗时又昂贵。此外，在该透镜系统中使用的透镜可能是昂贵的。

附图说明

附图图示了本文描述的原理的各个示例，并且是本说明书的一部分。这些图仅仅是示例，并不限制权利要求的范围。

图1是根据本文描述原理的一个示例示出说明性光通信系统的图。

图2是根据本文描述原理的一个示例示出以机械方式与光传输介质对准的说明性光学引擎的图。

图3是根据本文描述原理的一个示例示出以机械方式与光传输介质阵列对准的说明性光学引擎阵列的图。

图4是根据本文描述原理的一个示例示出形成在透明基板中的透镜阵列的说明性俯视图的图。

图5A至图5D是根据本文描述原理的一个示例示出用于形成光学引擎的对准结构的过程的说明性步骤的图。

图6A至图6B是根据本文描述原理的一个示例进一步示出用于形成以机械方式对准的光学引擎的说明性过程步骤的图。

图7是根据本文描述原理的一个示例示出光传输介质连接器与透明基板之间连接的对准的图。

图8是根据本文描述原理的一个示例示出用于机械光学引擎对准的说明性方法的流程图。

在各个图中，相同的附图标记代表相似但不一定相同的要素。

具体实施方式

如上面提到的，用于将光传输介质耦合到源设备或接收设备的机制一般是通过被称作主动对准的过程进行的。该主动对准可能是耗时的且昂贵的。由于该成本的原因，光系统典型地用于电信系统和数据通信系统。电信系统常常涉及跨越数英里至数千英里的地理距离传输数据。数据通信常常涉及在数据中心各处传输数据。这样的系统涉及跨越数英尺至数百英尺的距离传输数据。

在计算机通信系统中使用光传输系统会受益于由这种光学系统提供的高带宽。带宽指在指定的单位时间内能够传输的数据的量。然而，计算机通信系统典型地涉及跨越数英寸至数英尺的较短距离的数据传输。因此，使用较昂贵的光耦合组件来跨越这样的短距离以光学方式传输数据在经济上常常是不实际的。

鉴于该问题以及其它问题，本说明书公开了用于以机械方式使光学引擎与光传输介质对准的方法和系统。根据某些说明性示例，将透明基板接合至平台基板。该透明基板可以由诸如玻璃或塑料之类的材料制成，平台基板可以由诸如硅的半导体材料制成。可替代地，平台基板可以由诸如镍的金属材料或塑料材料制成。平台基板包括开口，光通过该开口能够在附接至平台基板一侧的光电子组件与接合至该平台基板另一侧的透明基板之间传输。

一个或多个透镜被形成到透明基板中。这些透镜用于将穿过该开口的光耦合到连接至该透明基板相对侧的光传输介质内。必须使这些透镜精确对准，使得光在光电子组件与光传输介质之间有效地耦合。为了使这些透镜对准，将机械对准构件形成到透明基板内。该对准构件被设计为精确地装配到平台基板的开口内。在一些情况中，透镜本身可以充当该对准构件。形成在透明基板中或在透明基板上的透镜可以是折射透镜、衍射透镜或高对比度光栅透镜。

光电子组件包括诸如激光器的发射设备或诸如光电二极管的接收设备。通过焊料回流工艺能够使该光电子组件与该开口准确地对准。下面将介绍关于该焊料回流工艺的更多细节。在光电子组件和透镜两者精确对准的情况下，光将穿过该开口并且被聚焦到靠该透明基板相对侧放置的光传输介质中。在光电二极管与透镜精确对准的情况中，来自光传输介质的光将穿过该开口并且聚焦到光电二极管上。可以利用各种其它机械对准构件来将光传输介质固定至透明基板的相对侧。