[发明专利]用于表征光模块中的光学组件的位置的系统和方法

说明书

描述了用于表征光学组件相对于彼此的位置以优化光模块的性能的系统和方法。具体而言，提供了一种机构让用户从光纤视角视觉地确定光模块的透镜组装件与诸如垂直腔面发射激光器（vertical‑cavity surface‑emitting laser，VCSEL）或光电二极管等光电收发器的对准和相对定位。通过在x‑y平面中表征透镜组装件相对于光电收发器的位置和/或确定组件在z方向上的间距，用户可以补偿由于组件的相对定位不准确而导致的通过光模块的预期信号损失，调整被检查的光模块中的组件的相对定位，或者修改制造参数以提高尚未构建的模块和PCBA中的定位精度。

背景技术

本公开总体上涉及用于通过光纤线缆系统发射和接收光信号的光模块的光学组件。具体而言，描述了允许相对于印刷电路板组装件(printed circuit board assembly，PCBA)的光电收发器更准确地表征由印刷电路板支撑的透镜组装件的位置的系统和方法。

使用光纤线缆进行数据传输提供了相比于使用铜缆的若干优点。例如，光纤提供非常高的带宽以及适应带宽增加的能力(例如，当数据流量激增时)。光纤还提供了良好的抗电磁干扰性，并被认为是一种非常安全的传输介质。

通常使用光模块以便于电信号与光信号之间的转换。光模块包括用于生成、引导和/或接收光信号的光学组件。因此，光模块的制造和组装对于光学系统的整体性能十分重要。

发明内容

因此，本文描述的本发明的实施方式提供了用于表征光模块中的光学组件相对于彼此的位置以优化光模块性能的改进的系统和方法。如本文更详细地描述，本发明的实施方式提供了一种让用户从光纤视角视觉地确定光模块的透镜组装件与诸如垂直腔面发射激光器(vertical-cavity surface-emitting laser，VCSEL)或光电二极管等光电收发器的对准和相对定位的机构。通过在x-y平面中表征透镜组装件相对于光电收发器的位置和/或确定组件在z方向上的间距，用户可以能够补偿由于组件的相对定位不准确而导致的通过光模块的预期信号损失，调整被检查的光模块中的组件的相对定位，或者修改一个或多个制造参数以提高尚未构建的模块和PCBA中的定位精度。

相应地，提供了一种表征光模块中的光学组件的位置的方法。所述方法包括通过以下步骤确定透镜组装件相对于光电收发器的x-y对准：从光纤视角经由所述透镜组装件的第一透镜观察所述透镜组装件的第二透镜；确定所述第二透镜的中心；从所述光纤视角经由所述第一透镜和所述第二透镜观察所述光电收发器；确定所述光电收发器的中心；以及测量所述第二透镜的中心与所述光电收发器的中心之间的x-y距离，其中所述x-y距离对应于所述透镜组装件与所述光电收发器的x-y对准。

在一些情况下，从光纤视角观察所述透镜组装件的所述第二透镜可以包括使用光学显微镜来观察所述透镜组装件的所述第二透镜。此外，测量所述第二透镜的中心与所述光电收发器的中心之间的所述x-y距离可以包括将所述光学显微镜的放大因子纳入考虑。在一些实施方式中，可以基于在所述第二透镜的中心与所述光电收发器的中心之间测量的所述x-y距离来确定通过所述透镜组装件的光信号强度的预期损失。

附加地或可选地，可以基于在所述第二透镜的中心与所述光电收发器的中心之间测量的所述x-y距离来调整所述透镜组装件相对于所述光电收发器的x-y位置。在一些情况下，可以基于在所述第二透镜的中心与所述光电收发器的中心之间测量的所述x-y距离来调整后续光模块的制造组装参数。

在其他情况下，可以通过以下步骤确定所述透镜组装件相对于所述光电收发器的z对准：确定所述光电收发器的组件在光学显微镜的给定放大率下的观测尺寸，其中所述组件具有实际尺寸；基于所述光学显微镜的所述给定放大率计算所述组件的预期观测尺寸；计算所述组件的观测尺寸与预期观测尺寸之间的差异；以及将所述组件的所述观测尺寸与所述预期观测尺寸之间的差异与所述光电收发器的表面与所述第一透镜的表面之间的实际z距离和所述光电收发器的表面与所述第一透镜的表面之间的预期z距离之间的差异相关联。z距离的差异因此可以对应于所述透镜组装件与所述光电收发器的z对准。