专利名称：光纤收发器光学次模块的检测及组装方法
技术领域：
本发明涉及一种光纤收发器光学次模块(OSA，Transceiver OpticalSub-Assembly)的检测及组装方法，更具体地说，涉及一种利用影像检测器使取样镜头焦点调成与光纤耦合面共平面，并直接利用功能组件的发光面或接收面穿过透镜而呈现于耦合面的影像作为检测对象，以对功能组件进行无光纤式对准对位的检测及组装方法。
背景技术：
在光电传输中，光纤收发器的光学次模块(OSA，Transceiver OpticalSub-Assembly)，随功能组件的不同而可分为发射器光学次模块TOSA(Transceiver Optical Sub-Assembly)和接收器光学次模块ROSA(ReceiverOptical Sub-Assembly)，其中，TOSA用于提供功能组件到光纤，如半导体激光或发光二极管到光纤，使电讯号(Electrical Signal)转换成光并经透镜聚焦在光纤内再传输；ROSA用于提供光纤到光检测器，使光转换成电讯号；目前除了单工式(simplex)、单向式(uni-direction)光学次模块外也有将TOSA与ROSA合而为一的双向式(bi-direction)或双工式(duplex)光学次模块。
光学次模块(OSA，Optical Sub-Assembly)经研发至今，已有多种不同的制作方法，其中利用透明热塑型材料并藉塑料射出成型技术的制作方法因成本较低而成为主流，包括美国专利US 5,631,991，[PLASTIC OPTICALSUBASSEMBLLES FOR LIGHT TRANSFER BETWEEN AN OPTICAL FIBER AND ANOPTOELECTRIC CONVERTER AND THE FABRICATION OF SUCH PLASTIC OPTICALSUBASSMBLLIES]；或US 6,432,733 B1[METHOD FOR PRODUCING AN OPTICALMODULE]，以及US 6,302,596 B1[SMALL FORM FACTOR OPTOELECTRICTRANSCEIVERS]，如图1所示，然而上述传统技术在制造时存在有下列问题及缺点1.光学次模块A1的外壳体A2为一体射出成型的一件式结构体，其一端设有供组装光纤20用的孔A3，另一端设有供组装功能组件30用的孔A4，介于孔A3与孔A4之间设有一透镜A5，该透镜A5可与外壳体A2一体成型，如图1所示，也可不一体成型，如US 5,631,991或US 6,432,733 B1中所示；由于外壳体A2的成型模具的开设难度较高，也较难以控制其射出成型体的成型品质，尤其是图1中所示的透镜A5的透镜面A6的品质，从而影响光学次模块A1的成品品质，使成品合格率降低，同时增加校准或组装作业的麻烦，相对地增加了成本。
2.光学次模块A1的传统检测方式一般是藉由光纤耦合效率来调校功能组件的位置，即当功能组件组装于外壳体时，光纤已套设在孔A3内，再由光纤端利用检测仪器藉光纤耦合效率来调校功能组件的位置，以进行对准对位调校作业，此时即使是依规格需要来调整功能组件的激光束经透镜A5后的聚焦点大小及位置，并耦合至已组装在孔A3内的光纤端，而完成合乎规格的成品(参考国际电信协会TIA/EIA-455-203有关Launched power distribution measurementprocedure for graded-index multi-mode fiber transmitters的规格说明)；然而该传统调校检测作业乃是利用检测仪器配合已组装的光纤端，藉光纤耦合效率来调校功能组件的位置，并非直接藉光束的大小与位置以最佳化光纤传输频宽，因此，该方式难以达到有效而精确的检测，易影响光学次模块A1的成品品质。
3.更何况上述藉光纤耦合效率来调校功能组件位置的检测方式，潜在有很多影响检测结果的变因，如光纤品质都有一定公差存在，而功能组件的品质也不固定(如激光二极管的发射功率就是非恒定维持不变的)，易造成TOSA成品检测品质的误差，试举例说明以传统方式检测合格的成品是完全建立在进行功能组件对准对位作业当时所用的功能组件的发射功率或所用的光纤的品质规格，因此以传统方式检测合格的成品，其合格品质有可能只对当时所用的功能组件或光纤有效，若在不同时间不同地点使用，即使用者改插其他光纤，则因前、后使用的光纤有误差范围，可能会有品质不良的情况发生，从而导致成品品质无法确实掌握，使合格率无法提高，成本相对提高。
针对上述第1项中外壳体A2为一体射出成型一件式结构体的缺点，本发明的创作人已作了改良，将外壳体设计成两件式的结构体，如图2和图3所示，该光学次模块的外壳体由一第一外壳体B1与一第二外壳体B2两件壳体组成，第一外壳体B1的一端设有供连结光纤B4用的孔B3，第二外壳体B2的对应端设有供连结功能组件B6用的孔B5，该外壳体呈两件式的结构体已申请台湾专利，申请号为92200404，但无论外壳体是一件式结构还是两件式结构，在制造上仍面临有上述第2和第3项中的问题。

发明内容
本发明的主要目的在于提供一种能够有效解决上述问题的光纤收发器光学次模块(Transceiver Optical Sub-Assembly)的检测及组装方法。
本发明中光纤收发器光学次模块的检测及组装方法是在功能组件套设于外壳体的孔内并进行组装作业时，利用一影像检测器使其取样镜头的焦点调整成与光纤耦合面共平面，并直接利用功能组件上的发光面或接收面穿过透镜而呈现于耦合面的影像作为检测对象，以进行功能组件在外壳体内的对准对位与固定。
本发明中的检测及组装方法由于在组装功能组件时直接针对功能组件的发光面或接收面成像在光纤耦合面上的影像进行校准检测工作，因此可避免传统方式所产生的缺点，有效提高成品合格率，并简化成品的检测作业而有利于批量生产。
另外，本发明中的检测及组装方法由于直接利用光纤耦合面上功能组件的发光面或接收面所呈现的影像作为检测对象，以进行校准检测工作，因此可针对多模光纤耦合点不一定在光纤芯(Core)中心点的规格需要，而呈最佳化耦合光纤模态的分布，减少模态色散，而最佳化多模光纤的传输频宽达成最佳检测品质。


下面将结合附图对本发明中的具体实施例作进一步详细说明。
图1是传统外壳体呈一件式的光学次模块的结构剖面示意图；图2是本发明中外壳体呈二件式的光学次模块的结构剖面示意图；图3是图2中所示光学次模块的组合示意图；图4A是本发明中外壳体呈一件式的光学次模块在组装功能组件时的结构剖面示意图；图4B是图4A中所示光学次模块利用本发明中方法进行检测时的示意图；图5A是本发明中外壳体呈二件式的光学次模块在组装功能组件时的结构剖面示意图；图5B是图5A中光学次模块利用本发明中方法进行检测时的示意图；图6是本发明中外壳体呈一件式且功能组件为无盖(cap)激光二极管SMTTYPE的光学次模块的结构剖面示意图。
具体实施例方式
如图1、图4A、图4B、所示，针对一件式结构的外壳体，本发明中的检测及组装方法包括以下步骤(1)利用塑料射出成型的技术提供一外壳体(Housing)10，该外壳体10为一件式结构，该结构与传统一件式结构近似，如US 5,631,991、US 6,432,733B1及US 6,302,596 B1中所示的结构。外壳体10的一端设有供组装光纤20用的孔11，另一端设有供组装功能组件30用的孔12，而功能组件30具有不同的组装型态及功能，如激光或发光二极管、光检测器，还包括含盖(cap)的TO-Can封装激光二极管或无盖激光二极管SMT type(bare chip LD)；在孔11与孔12之间设有一透镜13，该透镜13可与外壳体10一体成型，如图1所示，也可不一体成型，如US 5,631,991或US 6,432,733 B1中所示；(2)先进行功能组件30套设于外壳体10的孔12内的组装作业，该组装作业中的对准对位(检测)方式是利用一影像检测器40，使其取样镜头41的焦点调整成与光纤耦合面21(即孔11内端的挡止面Stop Face14)共平面，并利用功能组件30上的发光面31(针对TOSA)或接收面(针对ROSA)穿过透镜13而呈现于光纤耦合面21(即光纤20的挡止面14)的影像作为检测对象，以进行功能组件30在外壳体10内的对准对位，进而组装完成。
如图2、图3、图5A和图5B所示，下面针对两件式结构的外壳体，本发明中的检测及组装方法包括以下步骤(1)利用塑料射出成型技术提供一外壳体50，该外壳体50为两件式结构，由一第一外壳体51及一第二外壳体52组成，第一外壳体51的一端设有供连结光纤20用的孔53，第二外壳体52的对应端设有供连结功能组件30用的孔54，在孔53与孔54之间设有一透镜55，该透镜55可与第二外壳体51一体成型，也可不一体成型；第一外壳体51与第二外壳体52在组合后，光纤20的耦合面21即是光纤20在孔53内的挡止面56，该挡止面56为第二外壳体52与第一外壳体51组合时的贴合面；由于第一外壳体51与第二外壳体52均是利用塑料射出成型技术制造成型的精密结构，两者间的配合关系已经精密设定，因此可简易套接组装成一体；(2)先进行功能组件30套设于第二外壳体52的孔54内的组装作业，如图5B所示，在组装作业中的对准对位方式是利用一影像检测器40，使其取样镜头41的焦点调整成与光纤耦合面21(即光纤20的挡止面56)共平面，并利用功能组件30上的发光面31(针对TOSA)或接收面(针对ROSA)穿过透镜55而呈现于光纤耦合面21(即光纤20的挡止面56)的影像作为检测对象，以进行功能组件30在第二外壳体52内的对准对位，进而组装完成；(3)再将上述已组装有功能组件30的第二外壳体52与第一外壳体51组合成一体。
藉由上述检测及组装方法，使本发明的组装制程不同于传统方式，特别是本发明不再藉由光纤的耦合效率作为检测对象来调校功能组件在外壳体内的组装位置，而改进为在未组装光纤的状况下，利用一影像检测器使其取样镜头的焦点调整成与光纤耦合面形成在同一平面上，并利用功能组件上的发光面(针对TOSA)或接收面(针对ROSA)穿过透镜而呈现于光纤耦合面的影像作为检测对象，来调校功能组件在外壳体内的位置，以进行功能组件在外壳体内的对准对位，因此本发明中的检测及组装方法具的下列功效1.不论外壳体为一件式结构体还两件式结构体，或是以塑料外壳体取代功能组件的金属外壳体结构，本发明中的检测及组装方法均可适用。
2.本发明直接利用功能组件上的发光面(针对TOSA)或接收面(针对ROSA)穿过透镜而呈现于光纤耦合面的影像作为检测对象，并进行校准检测工作，从而可有效降低功能组件或光纤的品质误差对成品品质的不良影响，提高成品合格率。
3.针对高速传输(如10G Ethernet)及多模光纤(Multi-mode Fiber)或塑料光纤(plastic optical fiber，POF)的技术领域，以光纤耦合面上所呈现的发光面或接收面的影像作为检测对象，可依需要准确调校影像的最佳位置，藉以可最佳化耦合光纤模态的分布，减少模态色散，而最佳化多模光纤的传输频宽。
4.不论功能组件为平玻璃、斜玻璃、球玻璃、或无盖(cap)激光二极管SMT type(bare chip LD)，如图6所示，均可适用。
综上所述，本发明中的制作方法的确能藉所揭露的技术而达到所预期的功效。
另外，以上虽然对本发明中的较佳实施例作了说明，但并不能作为本发明的保护范围，即对本领域的普通技术人员来说应该明白，在不脱离本发明的设计精神下可以对其作出等效的变化与修饰，因此，凡是在不脱离本发明的设计精神下所作出的等效变化与修饰，均应认为落入本发明的保护范围。
权利要求
1.一种光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，该检测及组装方法中的光学次模块包括有一外壳体，在外壳体的一端设有一供组装光纤用的孔，另一端设有另一供组装功能组件用的孔，在两孔之间设有一透镜，其特征在于在将功能组件套于外壳体的孔内并进行组装作业时，利用一影像检测器使其取样镜头的焦点调整成与光纤耦合面共平面，并直接利用功能组件上的发光面或接收面穿过透镜而呈现于耦合面的影像作为检测对象，以进行功能组件在外壳体内的对准对位与固定，即藉调校功能组件而调整其发光面或接收面的影像在光纤耦合面上的大小及位置，使功能组件在外壳体内对准对位后再连结固定。
2.根据权利要求1中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述外壳体为一体成型的一件式结构。
3.根据权利要求1中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述外壳体为两件式结构，其包括有一第一外壳体及一第二外壳体，在第一外壳体的一端设有一供连结光纤用的孔，在第二外壳体的对应端设有另一供连结功能组件用的孔，在两孔之间设有一透镜。
4.根据权利要求1中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述功能组件为激光或发光二极管或光检测器。
5.根据权利要求2中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述透镜与外壳体一体成型。
6.根据权利要求2中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述透镜不与外壳体一体成型，且组装在所述外壳体内。
7.根据权利要求3中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述透镜与第二外壳体一体成型。
8.根据权利要求3中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述透镜与第二外壳体不一体成型，且组装在第二外壳体内。
9.根据权利要求1中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述光纤收发器为单工式、单向式、双工式或双向式结构。
10.根据权利要求1中所述的光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，其特征在于所述光纤包括单模光纤(single-mode fiber)、多模光纤、或塑料光纤。
全文摘要
本发明公开了一种光纤收发器光学次模块的检测及组装方法，该检测及组装方法中的光学次模块包括有一外壳体，在外壳体的前后端设有贯穿的分别用于组装功能组件与光纤的孔，在光纤与功能组件之间设有一透镜。该检测及组装方法在组装功能组件时，利用一影像检测器使其取样镜头焦点调成与光纤耦合面共平面，并直接利用功能组件的发光面或接收面穿过透镜而呈现于耦合面的影像作为检测对象，以进行功能组件在外壳体内的对准对位与固定。由于在光纤耦合面上直接进行发光面或接收面呈像的校准检测，因此可避免传统技术在套置光纤后藉光纤耦合效率来调校功能组件位置所产生的缺点，并可使光纤最佳化，尤其是多模光纤的传输频宽。
文档编号G01M11/02GK1548938SQ03130938
公开日2004年11月24日 申请日期2003年5月8日 优先权日2003年5月8日
发明者邓兆展, 朱翊麟 申请人:一品光学工业股份有限公司