[发明专利]采用微型发光二极管进行高速短距离光通信的方法和装置

说明书

技术领域

所提出的方案涉及一种用于短距离高速通信的方法和装置，并且特别涉及，在短距离光通信线路中采用发光二极管的方法和设备。

背景技术

通过光纤的通信是成熟的技术。电子信号转换为光信号和光信号被耦合到光纤，光纤通过光线路承载光信号。在光纤的另一端，连接到光检测器以转换光信号为电子信号，完成连接。例如，将电子信号转换成光信号的装置，采用激光二极管，用于长距离超高速通信；采用发光二极管，用于中等距离高速通信。

从发光二极管和激光二极管将信号耦合到光纤的装置是本领域的已知现有技术。美国专利5,448,676描述了将发光二极管对准到光纤的中心的装置，美国专利5,631,992强调使用棒状透镜将光源耦合到光纤，和美国专利公开号US2007/0031089描述了一个高效的光耦合的装置。美国专利4,466,696还描述了相似的将激光二极管或发光二极管耦合到光纤，从而该装置在两个点之间形成通信连接。所有这些方法都需要通过使用中介的光学设备，以实现机械匹配发光源的发射角和光纤的接收角。

在将发光二极管耦合到光纤的一个持续的挑战，是发光二极管和光纤的物理尺寸的不匹配。名义上，多模光纤的直径为60至100微米。发光二极管的尺寸至少大三倍，名义上300微米。大部分光被丢失，除非使用折射光学系统以将光汇聚进入光纤。在使用激光二极管的情况下，其有一个较小的发射角和小光圈，激光二极管的成本和发射角度造成与发光二极管同样的问题。

发光二极管，尽管成本低得多，并适用于中等距离，仍然未被考虑用于短距离。这是由于成本的限制。在长和中等距离通信中，能够以极高的速度进行大量的数据传输，从而成本容易根据流量摊分。在短距离内，数据量要少得多，并且通常由单个用户承担成本。这个短距离通信问题的一个例子被称为“最后一英里问题”。其做法是把光纤接到一个社区的公共点，这是常见的做法。从这个公共点，通过光缆线连接到每一个用户是昂贵而不可行的，也限制了可被提供给每个用户的带宽。这“最后一英里”的连接目前是使用铜导线，其具有有限的带宽。

有需要实现将发光二极管耦合到光纤，即不使用任何辅助设备，例如折射光学系统和机械保持装置。

发明内容

所公开的发明提供了通过光纤实现高速短距离通信的方式，使光纤代替标准铜导线更方便。这是针对网络高速通信中“最后一英里”问题的解决方案。

本申请的公开内容是特别有效地提供一种相比于现有技术中使用大模发光二极管或激光二极管，以非常低的成本建立短距离通信的装置。

微发光二极管，比多模光纤的直径小得多，将其连接到光纤的一端，以提供一个将光(信号)耦合到光纤的耦合器，即提供，不需要使用折射元件以弥补所述光源的发射角与所述光纤的接收角之间的不匹配的光传播或通信。

根据所提出的解决方案的一个方面，提供了一种光纤(即光纤芯)的耦合器，其将微发光二极管覆盖在光纤的一端的表面上。所述发光二极管被安装在具有连接有导线的接触垫的基板上。两个导线，用于提供连接到驱动电子设备，然后提供一种控制该发光二极管的电子装置。

在所提出的方案的另一个方面，提供了一个耦合器，用于短距离高速通信，该耦合器包括：一个开口，用于接收和固定光纤电缆线的一端，所述开口限定了所述耦合器的纵向轴线，所述光纤具有直径；一个微LED晶粒具有基本上与所述纵向轴线共线的发射区。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了用于短距离高速通信的光连接，包括：至少一个光纤耦合器；具有至少一个端部切割垂直于所述轴线的光纤，所述端部被插入所述耦合器的所述开口，其中所述微LED邻接所述光纤的纤芯，所述LED的发光区的直径是至少比光纤的纤芯的直径小两倍。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种电信网络，包括一个本地信号分布点和在所述信号分布点和多个用户住所之间延伸的多个光连接。

根据所提出的解决方案的另一个方面，提供了一种微型发光二极管(LED)安装组件，用于短距离高速通信的光纤，其具有一个直径，该组件包括：具有一正面和一反面的基板；和一个微LED晶粒安装在所述正面，所述LED具有发光区域，其直径比所述光纤的直径小三倍以上，其特征在于，在所述反面设置接触垫，用于连接到导线以驱动所述微LED。