CN102466841A - 光学模组及安装方法、接口和光纤传输线、光纤传输装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光学模组、多通道光纤传输装置、接口和光纤传输线、以及光学模组安装方法。该光学模组包括：分离的光学收发器件；光学器件定位装置，用于将分离的光学收发器件连接到电路板；光纤定位装置，用于将光纤分离且分别对准分离的光学收发器件。本发明采用CHIP ON BOARD的制作方式，使用DB设备将收发光器件放置在电路板指定的位置上，有效地实现了分离的光学收发器件在电路板上的定位。使用导电胶、金线将器件与电路板连接，这种制程方式不仅有效的缩短了收发光器件到芯片的距离，保证了高速信号的正常传输，更简化了生产流程，节约成本。
Description
技术领域
本发明涉及数据传输技术，尤其涉及一种光学模组、接口和光纤传输线、多通道光纤传输装置、以及光学模组安装方法。
背景技术
传统的使用铜缆作为数据传输介质的数据传输线，数据传输量小，只支持短距离传输，无法满足高清、高速的数据传输要求。
光纤作为数据传输介质，数据容量大，可以进行长距离传输，在骨干网络中已经普遍使用。但是，由于光纤传输线的成本等问题，限制了其在日常生活或者普通家庭中的推广应用。
发明内容
本发明要解决的一个技术问题是提供一种应用于数据传输线的光学模组，和/或多通道光纤传输装置，可以降低传输线的制造成本。
本发明提供一种光学模组，包括：分离的光学收发器件；光学器件定位装置，用于将分离的光学收发器件连接到电路板；光纤定位装置，用于将光纤分别对准分离的光学收发器件。
根据本发明的光学模组的一个实施例，光学模组还包括透镜装置，用于将来自光纤的光反射并汇聚到光学接收器件，或者将来自光学发射器件的光反射并汇聚进入光纤。
根据本发明的光学模组的一个实施例，光学收发器件与电路板通过导电胶、金线连接；和/或
光纤定位装置和光纤用光学胶水固定。
根据本发明的光学模组的一个实施例，光学器件定位装置包括：
电路板定位柱，用于与电路板上的定位孔相配合，将光学器件定位装置定位到电路板上；
光学器件定位孔，用于将分离的光学收发器件定位到电路板；
第一定位孔，用于透镜装置与光学器件定位装置的组装；
透镜装置包括：
第一定位柱，用于和光学器件定位装置上的第一定位孔相配合，实现光学器件定位装置与透镜装置的组装；
第二定位孔，用于透镜装置与光纤定位装置的组装；
透镜，用于光路聚焦并对准相应通道的光纤和/或光学收发器件；
光纤定位装置包括：
第二定位柱，用于与透镜装置的第二定位孔相配合，实现透镜装置与光纤定位装置的组装；
光纤定位孔，用于光纤的引导定位，将光纤经过透镜分别对准相应的光学收发器件；
光纤固定平台，用于放置及固定光纤的支撑件，其形状无特殊限制。
根据本发明的光学模组的一个实施例，光学模组还包括密封装置，用于密封光学收发器件、光学器件定位装置、和光纤定位装置。
本发明提供的光学模组，光学收发器件是分离的，当其中的一个光学收发器件不合格或者发生故障时，可以仅替换该发生故障的光学收发器件，从而降低了成本。
本发明还提供一种接口，包括：接头；与接头连接的电路板；以及与电路板连接的上述光学模组。
本发明还提供一种光纤传输线，包括：光纤；以及位于光纤端部的上述接口。
本发明提供一种多通道光纤传输装置，包括光纤定位装置；
光纤定位装置包括支撑平台和n个光纤定位孔，n为大于等于2的整数；
光纤定位孔的进口大于光纤定位孔的出口。
根据本发明的多通道光纤传输装置的一个实施例，还包括：对准n个光纤定位孔的n个光纤引导槽；n个光纤引导槽在远离光纤定位孔的一侧排列呈梯形。
根据本发明的多通道光纤传输装置的一个实施例，光纤定位孔包括锥形定位孔和圆形定位孔，锥形定位孔位于光纤定位孔的进口侧，圆形定位孔位于光纤定位孔的出口侧。
根据本发明的多通道光纤传输装置的一个实施例，光纤引导槽的梯形的梯度为10至20度，优选15度；
和/或
锥形定位孔的倾斜度为8至16度，优选10度。
本发明还提供一种多通道光纤传输装置，包括上述的光纤定位装置，以及透镜/棱镜装置。其中，透镜/棱镜装置包括直角棱镜，和两个位于直角棱镜的侧面的球面透镜。
本发明还提供一种多通道光纤传输装置，包括上述光学器件定位装置、上述光纤定位装置、以及上述透镜/棱镜装置。
本发明要解决的另一个技术问题是提供一种光学模组安装方法，能够有效地实现了分离的光学收发器件在电路板上的定位。
本发明提供一种光学模组安装方法，包括：
通过光学器件定位装置将分离的光学收发器件连接到电路板；
通过光纤定位装置将光纤对准分离的光学收发器件。
根据本发明安装方法的一个实施例，通过光纤定位装置将光纤对准分离的光学收发器件包括：
将透镜装置与光学器件定位装置组合，将光纤定位装置与透镜装置组合，通过透镜装置将光纤对准分离的光学收发器件；
或者，
将光学器件定位装置和光纤定位装置组合，将光纤直接对准分离的光学收发器件。
根据本发明安装方法的一个实施例，通过光学器件定位装置将分离的光学收发器件连接到电路板包括：
将光学收发器件固定到光学器件定位装置，通过分离的光学器件定位装置将光学收发器件电连接到电路板；
或者，
将光学器件定位装置与电路板组合，通过光学器件定位装置的将分离的光学收发器件定位到电路板的指定位置，将分离的光学收发器件和电路板电连接。
根据本发明安装方法的一个实施例，方法还包括：
通过导电胶、金线将光学收发器件与电路板连接；
和/或
用光学胶水将光纤定位装置和光纤固定。
本发明提供的光学模组安装方法，通过光学器件定位装置将收发光器件放置在电路板指定的位置上，有效地实现了分离的光学收发器件在电路板上的定位。
进一步，使用导电胶、金线将器件与电路板连接，不仅有效的缩短了收发光器件到芯片的距离，保证了高速信号的正常传输，更简化了生产流程，节约成本。
附图说明
图1示出本发明的接口的一个实施例的示意图；
图2示出本发明的光学器件定位装置的一个实施例的结构图；
图3示出本发明的透镜装置的一个实施例的结构图；
图4示出本发明的光纤定位装置的一个实施例的结构图；
图5示出本发明的接口的另一个实施例的示意图；
图6示出本发明的光学模组安装方法的一个实施例的流程图
图7示出本发明的HDMI接口安装方法的另一个实施例的流程图；
图8示出图7所示流程的示意图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明进行更全面的描述，其中说明本发明的示例性实施例。在附图中，相同的标号表示相同或者相似的组件或者元素。
本公开的一个基本构思是通过光学器件定位装置将分离的光学收发器件连接到电路板，通过光纤定位装置实现光纤对准分离的光学收发器件。通过定位装置实现了分离光学收发器件的安装，便于安装使用。
在本文中，光学收发器件可以是光学接收器件、光学发射器件、或者包括光学接收器件和光学发射器件两者。
下面具体说明或者描述本发明的具体实施例。
图1示出本发明的接口的一个实施例的示意图。如图1所示，该接口包括接头1、电路板2、光纤3、光学器件定位装置4、透镜装置5、光纤定位装置6和光学收发器件(图1中未示出)。接头1例如是HDMI(High Definition Multimedia，高清晰度多媒体接口)接头、VAG(Video Address Generator，视频地址发生器)接头、DP(DisplayPort)或者DVI(Digital Visual Interface，数字视频接口)接头等各种接头。光学收发器件例如是LD(Laser Diode，激光二极管)、PD(Photo Diode，光电二极管)、Vcsel(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，垂直腔面发射激光器)或者LED(Light EmittingDiode，发光二极管)。接头1和电路板2连接，光学器件定位装置4在电路板2上定位分离的光学收发器件，透镜装置5分别与光学器件定位装置4和光纤定位装置6连接，将来自光纤3的光反射并汇聚到光学收发器件，或者将来自光学收发器件的光反射并汇聚进入光纤3；光纤定位装置6将光纤3分离且分别经过透镜装置5对准分离的光学收发器件。
需要指出，在上述实施例中光学收发器件是分离的，可以指每个光学收发器件之间都是分离的，也可以是一个或者多个光学收发器件组成一组，各个组之间相互分离。
现有技术中，通常将多个光学收发器件集成在一起形成一个光学收发器件部件。但是，无论是制造还是使用过程中，该光学收发器件部件中的任何一个光学收发器件发生故障，都必须替换整个光学收发器件部件，从而大大提高了生产和使用成本。在该实施例中，光学收发器件是分离的，而不是现有技术中通常的将所有光学收发器件集成在一起，当其中的一个光学收发器件不合格或者发生故障时，可以仅替换该发生故障的光学收发器件，从而提高了成品率，降低了生产成本，降低了使用维护成本。
图2示出本发明的光学器件定位装置的一个实施例的结构图，其中，图(2a)示出该光学器件定位装置实施例的立体图，图(2b)示出该光学器件定位装置实施例的正视图。如图2所示，该光学器件定位装置包括光学器件定位孔21、电路板定位柱22和第一定位孔23。电路板定位柱22与电路板上的定位孔相配合，将光学器件定位装置定位到电路板上。光学器件定位孔21用于光学收发器件(晶片)在电路板上的定位，将光学收发器件定位到电路板。第一定位孔23用于透镜装置与光学器件定位装置21的组装。
图3示出本发明的透镜装置的一个实施例的结构图，其中，图(3a)示出该透镜装置实施例的立体图，图(3b)示出该透镜装置实施例的正视图，图(3c)示出该透镜装置实施例的侧视图。如图3所示，该透镜装置包括第一定位柱31、第二定位孔32和透镜33。透镜33例如是玻璃透镜或者塑胶透镜。第一定位柱31和光学器件定位装置上的第一定位孔23相配合，实现光学器件定位装置与透镜装置的组装。第二定位孔32用于透镜装置与光纤定位装置的组装。透镜33用于光路聚焦与对准。透镜装置的主要作用是进行光路的聚焦与引导。例如，在TX(发送)端LENS将发光元件发出的光聚焦后经90°反射进入光纤中，并在RX(接收)端将光路导入收光器件中。这种设计有效的增加了光路的传输效率，也降低了产品厚度，缩小了产品占用空间。图3(d)示出透镜/棱镜的具体结构。该透镜/棱镜装置包括直角棱镜；其中下方球面透镜用于光束的汇聚，45°棱镜面用于光束方向的90°转变，上方球面透镜用于光束的汇聚。透镜/棱镜配合光纤定位装置，透镜/棱镜配合光发射器/光接收器。
本发明光路的传输路径为：
光发射器发射激光，激光光束通过如图3(d)中所示下方球面透镜，聚焦的过程中到达棱镜45°面，90°转向后到达如图3(d)中所示上方球面透镜，激光光束经球面透镜聚焦后进入经多光路光纤传输装置固定的光纤中，激光光束通过光纤后进入接收端透镜/棱镜的上方球面透镜，聚焦过程中达到棱镜45°面，90°转向后到达下方球面透镜，经球面透镜聚焦后达到光接收器。
参考实例为：
信号发射端发送信号至产品HDMI接口，信号经激光驱动器转换为可驱动光发射器的电流信号，光发射器发射激光，激光光束通过如图3(d)中所示下方球面透镜，聚焦的过程中到达棱镜45°面，90°转向后到达如图3(d)中所示上方球面透镜，激光光束经球面透镜聚焦后进入经多光路光纤传输装置固定的光纤中，激光光束通过光纤后进入接收端透镜/棱镜的上方球面透镜，聚焦过程中达到棱镜45°面，90°转向后到达下方球面透镜，经球面透镜聚焦后达到光接收器，放大器对光接收器收到的信号进行放大，信号经产品HDMI接口传输至信号接收端.
图4示出本发明的光纤定位装置的一个实施例的结构图，其中，图(4a)示出该光纤定位装置实施例的立体图，图(4b)示出该光纤定位装置实施例的正视图。如图4所示，该光纤定位装置包括第二定位柱41、光纤定位孔42和光纤固定平台43(支撑平台)。第二定位柱41与透镜装置的第二定位孔32相配合，实现透镜装置与光纤定位装置的组装。光纤定位孔42用于光纤的引导定位，将光纤经透镜分别对准分离的光学收发器件。光纤固定平台43用于放置及固定光纤。例如，光纤定位装置可以将光纤进行分离定位并平行伸出，在光纤穿出光纤定位装置后使用光学胶水将光纤固定到光纤定位装置的光纤固定平台43上。图(4c)示出该光纤定位装置实施例的透视图。如图(4c)所示，该光纤定位装置包括n个光纤定位孔(图中示出6个)，n为大于等于2的整数；n优选2个至20个，或优选4至12个。光纤定位孔的进口大于光纤定位孔的出口，从而便于光纤的安装。在图(4c)的实施例中，光纤定位孔包括锥形定位孔和圆形定位孔两部分，锥形定位孔位于光纤定位孔的进口侧，圆形定位孔位于光纤定位孔的出口侧。(例如φ126um)圆形定位孔用于光纤的定位，锥形定位孔用于光纤向圆形定位孔的引导，锥形定位孔可以选用8-16度角，优选10度角。图(4c)中还示出对准光纤定位孔的n个光纤引导槽；光纤引导槽的个数和光纤定位孔的个数对应。该多个光纤引导槽在远离光纤定位孔的一侧排列呈梯形。梯形光纤引导槽用于光纤向锥形定位孔的初步引导，梯度可以选用10-20度角，优选15度角。光纤引导槽在进口侧曾梯形排列，便于光纤准确进入光纤定位孔。
光纤定位装置配合光学透镜/棱镜，同时配合光发射器/光接收器。
本领域的技术人员应当理解，上述实施例中各个定位孔和定位柱对可以互换，例如透镜装置的第一定位柱和光学器件定位装置的第一定位孔可以互换，同样可以实现本发明的目的。此外，上述实施例只是提供了一种定位实现方式，本领域的技术人员根据本发明的教导，也可以实现其他方式的定位实现，例如将光学器件定位装置和透镜装置一体化而形成线路板表面的密封等.
在上述实施例中，光学器件定位装置、透镜装置、光纤定位装置等光学组装器件设计简单，只需进行组合便可进行数据的传输，使用方便。
图5示出本发明接口的另一个实施例的示意图，其中，图5(a)示出该接口实施例的立体图，图5(b)示出该接口实施例中光学器件定位装置的细节立体图。如图5(a)所示，接口包括接头1、电路板2、光纤3、光学器件定位装置54、光纤定位装置56，不包括透镜装置。光学器件定位装置54将分离的光学收发器件57连接到电路板2上，光纤定位装置56直接将光纤3对准通过光学器件定位装置54连接到电路板2上的光学收发器件57。如图5(b)所示，光学器件定位装置54包括引脚(PIN)542、引脚末端541、和定位孔543。光学收发器件57固定在光学器件定位装置54的前端，通过打金线的方式将光学收发器件57(例如，LD，PD等)正负极连接至伸出的(例如，铜)引脚542上；定位孔543和光纤定位装置56上的定位柱配合，完成光学器件定位装置54和光纤定位装置56的组装。位于光学器件定位装置尾部的引脚末端541例如通过焊接的方式连接到电路板，实现光学器件定位装置54和电路板2的连接，从而将光学收发器件57连接到电路板2。
根据本发明的一个实施例，光学模组的外部使用密封装置(例如，气密性元件)进行密封，有效的保护光学收发器件、透镜、光纤端头等不受外部粉尘的污染。在一个实施例中，采用多路光纤传输，更提高了数据带宽，增加了产品升级空间。
图6示出本发明的光学模组安装方法的一个实施例的流程图。
如图6所示，在步骤602，通过光学器件定位装置将光学收发器件连接到电路板。例如，将光学收发器件固定到光学器件定位装置，通过光学器件定位装置将光学收发器件电连接到电路板；或者，将光学器件定位装置与电路板组合，通过光学器件定位装置的光学器件定位孔将分离的光学收发器件定位到电路板的指定位置，将光学收发器件和电路板电连接。可以使用导电胶、金线将光学收发器件与电路板连接。
在步骤606，通过光纤定位装置将光纤对准光学收发器件。光学收发器件可以直接对准光纤，也可以通过光线折射或反射装置(例如透镜装置)后间接对准光纤。例如将透镜装置与光学器件定位装置组合，将光纤定位装置与透镜装置组件，通过透镜装置将光纤对准分离的光学收发器件。
在上述实施例中，采用CHIP ON BOARD的制作方式，使用DB(Die Bonding，芯片安装)设备将收发光器件放置在电路板指定的位置上，有效地实现了分离的光学收发器件在电路板上的定位。使用导电胶、金线将器件与电路板连接，这种制程方式不仅有效的缩短了收发光器件到芯片的距离，保证了高速信号的正常传输，更简化了生产流程，节约成本。
图7示出本发明的HDMI接口安装方法的一个实施例的流程图，图8a至8f示出图7所示流程中各个步骤的示意图。
如图7所示，在步骤702，进行PCBA(Printed Cirruit BoardAssembly，装配印刷电路板)和HDMI接头组装(图8a)。
在步骤704，定位基座(光学器件定位装置)与PCBA组合。定位基座的作用包括光学收发器件与电路板的组合定位。将安装定位基座后的电路板送入自动DB设备中进行光学收发器件的摆放，DB设备根据定位基座的定位孔将光学收发器件放置在任意设定的位置上(图8b)。
在步骤706，在PCBA上DB、WB(Wire Bonding，压焊)光学收发器件(图8c)。
在步骤708，透镜装置与定位基座结合(图8d)。
在步骤710，光纤与MT(Mating Terminal，组合接头)组装并切齐(cleaver)后与透镜装置组合(图8e)。
在步骤712，组装外壳(图8f)。
在本发明的一个实施例中，在RX(接收)端无法接收TX(发射)端供电时，使用配套的USB转DC电源线进行RX端供电。在本发明的一个实施例中，外壳使用超声波压合设计，有效抵挡粉尘进入内部电路，且保证了外形的美观。在本发明的一个实施例中，使用的光纤为全透明多路(例如四路、六路、八路等)阵列光纤设计，轻便、美观，更适合家庭使用。
需要指出，本发明提供的光学模组可以应用于多种接口和数据传输线，例如HDMI、VAG、DP、DVI等，本发明并不对应用该光学模组的接口、光纤传输线的接头类型进行限定。
本发明提供的全光纤高清高速传输线(例如，HDMI全光纤高清高速传输线)，打破了使用铜缆传输数据的传统模式，将高速信号纳入光纤中进行传输，使其实现真正的“高清”“高速”，更解决了铜缆只能短距离传输的瓶颈，实现了高清信号的长距离传输。本发明提供的全光纤高清高速传输线，美观、小巧，使用方便，不仅适用于普通家庭，更适用于大屏幕高清显示，视频监控，外场拍摄等长距离高清晰信号的传输需要。
本发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。
Claims (19)
1.一种光学模组，其特征在于，包括：
分离的光学收发器件；
光学器件定位装置，用于将分离的光学收发器件连接到电路板；
光纤定位装置，用于将光纤分别对准所述分离的光学收发器件。
2.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，还包括透镜装置，用于将来自光纤的光汇聚并反射到光学接收器件，或者将来自光学发射器件的光汇聚并反射进入所述光纤。
3.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，所述光学收发器件与所述电路板通过导电胶、金线连接；
和/或
所述光纤定位装置和光纤用光学胶水固定。
4.根据权利要求2所述的光学模组，其特征在于，
所述光学器件定位装置包括：
电路板定位柱，用于与所述电路板上的定位孔相配合，将所述光学器件定位装置定位到所述电路板上；
光学器件定位孔，用于将所述分离的光学收发器件定位到所述电路板；
第一定位孔，用于所述透镜装置与所述光学器件定位装置的组装；
所述透镜装置包括：
第一定位柱，用于和所述光学器件定位装置上的第一定位孔相配合，实现所述光学器件定位装置与所述透镜装置的组装；
第二定位孔，用于所述透镜装置与所述光纤定位装置的组装；
透镜，用于光路聚焦与对准；
所述光纤定位装置包括：
第二定位柱，用于与所述透镜装置的第二定位孔相配合，实现所述透镜装置与所述光纤定位装置的组装；
光纤定位孔，用于光纤的引导定位，将所述光纤经过所述透镜分别对准所述分离的光学收发器件；
光纤固定平台，用于放置及固定所述光纤。
5.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，
所述光学器件定位装置包括：
引脚，用于将固定到所述光学器件定位装置上的分离的光学收发器件连接到所述电路板；
定位孔，用于所述光学器件定位装置与所述光纤定位装置的组装；
所述光纤定位装置包括：
定位柱，用于与所述光学器件定位装置的定位孔相配合，实现所述光学器件定位装置与所述光纤定位装置的组装；
光纤定位孔，用于光纤的引导定位，使得光纤对准所述分离的光学收发器件。
6.根据权利要求1所述的光学模组，其特征在于，还包括密封装置，用于密封所述光学收发器件、光学器件定位装置、和光纤定位装置。
7.一种接口，其特征在于，包括：
接头；
与所述接头连接的电路板；以及
与所述电路板连接的如权利要求1至6中任意一项所述的光学模组。
8.一种光纤传输线，其特征在于，包括：
光纤；以及
位于所述光纤端部的如权利要求7所述的接口。
9.一种多通道光纤传输装置，其特征在于，包括光纤定位装置；
所述光纤定位装置包括支撑平台和n个光纤定位孔，n为大于等于2的整数；
所述光纤定位孔的进口大于所述光纤定位孔的出口。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，还包括：对准所述光纤定位孔的n个光纤引导槽；所述n个光纤引导槽在远离所述光纤定位孔的一侧排列呈梯形。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述光纤定位孔包括锥形定位孔和圆形定位孔，所述锥形定位孔位于所述光纤定位孔的进口侧，所述圆形定位孔位于所述光纤定位孔的出口侧。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述光纤引导槽的梯形的梯度为10至20度，优选15度；
和/或
所述锥形定位孔的倾斜度为8至16度，优选10度。
13.一种多通道光纤传输装置，其特征在于，包括如权利要求9至12中任意一项所述的光纤定位装置，以及透镜/棱镜装置。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，所述透镜/棱镜装置包括直角棱镜，和两个位于所述直角棱镜的侧面的球面透镜。
15.一种多通道光纤传输装置，其特征在于，包括如权利要求1至6中任意一项所述的光学器件定位装置、权利要求9至12中任意一项所述的光纤定位装置、以及权利要求13或14所述的透镜/棱镜装置。
16.一种光学模组安装方法，其特征在于，包括：
通过光学器件定位装置将分离的光学收发器件连接到电路板；
通过光纤定位装置将光纤对准所述分离的光学收发器件。
17.根据权利要求16所述的安装方法，其特征在于，所述通过光纤定位装置将光纤对准所述分离的光学收发器件包括：
将透镜装置与所述光学器件定位装置组合，将所述光纤定位装置与所述透镜装置组合，通过所述透镜装置将所述光纤对准所述分离的光学收发器件；
或者，
将所述光学器件定位装置和所述光纤定位装置组合，将所述光纤直接对准所述分离的光学收发器件。
18.根据权利要求16所述的安装方法，其特征在于，所述通过光学器件定位装置将分离的光学收发器件连接到电路板包括：
将所述光学收发器件固定到所述光学器件定位装置，通过所述分离的光学器件定位装置将所述光学收发器件电连接到电路板；
或者，
将所述光学器件定位装置与电路板组合，通过光学器件定位装置的将所述分离的光学收发器件定位到电路板的指定位置，将所述分离的光学收发器件和电路板电连接。
19.根据权利要求16所述的安装方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过导电胶、金线将所述光学收发器件与所述电路板连接；
和/或
用光学胶水将所述光纤定位装置和光纤固定。
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