[发明专利]用于在光学通信模块的组装期间执行视觉辅助被动对准的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学通信模块。更特定来说，本发明涉及用于在光学通信模块的组装期间执行视觉辅助被动对准的系统及方法。

背景技术

在光学通信网络中，使用包含光学传输器模块、光学接收器模块及光学收发器模块的光学通信模块在光纤上传输及/或接收光学信号。在此光学通信模块的传输部分中，光源产生表示数据的经调制光学信号，所述经调制光学信号接着由光学器件系统耦合到光纤的一端中以供在所述光纤上传输。所述光源可为发光二极管或激光器，例如垂直腔表面发射激光器(VCSEL)或边缘发射激光器。在此模块的接收部分中，光学器件系统将从光纤的端传播出的光引导到光学检测器上，所述光学检测器将光能转换成电能。光学检测器通常为半导体光电二极管装置，例如PIN(p型/本征/n型)光电二极管。

通常通过以下操作来组装光学通信模块：将光电子装置(即，激光器或光学检测器)安装于电路板上、在所述光电子装置的电触点与所述电路板的电触点之间进行电连接，并将光学器件系统安装于所述电路板上。在组装过程期间，结合位于光电子装置、电路板上及/或位于光学器件系统上的基准特征使用视觉辅助被动对准系统及方法以确保在整个安装过程中所述光学器件系统及光电子装置彼此恰当地对准。如果在安装过程完成时光学系统及光电子装置未彼此恰当地对准，那么经组装光学通信模块的光学耦合效率可不充分。

图1A到1C图解说明在安装过程的各种阶段期间正安装于其上安装有光电子装置4的电路板3上的光学器件系统2的侧视平面图。这些图示范了可在安装过程期间(甚至在使用被动对准过程来防止不对准时)在光学系统2与光电子装置4之间发生一种类型的不对准的方式的实例。还已知使用主动对准过程来防止在安装过程期间发生不对准，但由于本发明是针对被动对准系统及过程，因此为简洁起见本文中将不论述主动对准过程及系统。

在安装过程期间，视觉系统(未展示)的仰视相机(未展示)随着光学器件系统2及/或电路板3由定位系统(未展示)沿X、Y、Z笛卡尔坐标系统的X、Y及/或Z维度移动而捕获安置于光学器件系统2的下部表面2a上的透镜5的图像。所述视觉系统的俯视相机(未展示)随着光学器件系统2及/或电路板3沿X、Y及/或Z维度移动而捕获光电子装置4的图像。由所述相机捕获的图像由所述视觉系统的处理器(未展示)处理。计算机计算需要对光电子装置4及光学器件系统2的相对位置及/或定向做出以维持其对准或使其重新对准的位置调整。所述计算机接着致使将对应控制信号发送到定位系统，所述定位系统接着调整电路板3及/或光学器件系统2的相对位置及/或定向以确保其在安装过程期间且直到完成均保持对准。

在图1A中所展示的安装过程阶段处，光学器件系统2的两个支座2d及2e的端表面2b及2c即将分别与电路板3的上部表面3a接触。透镜5的中心5a与光电子装置4的孔口4a沿着X、Y、Z笛卡尔坐标系统的Z轴彼此对准。在图1A中可看出，支座2d及2e的端表面2b及2c分别位于其中的X-Y平面并不与电路板3的上部表面3a位于其中的平面平行。理想地，在支座2d及2e的端表面2b及2c分别与电路板3的上部表面3a接触时的时刻，这些表面彼此平行且平行于X-Y平面。换句话说，支座2d及2e的端表面2b及2c应精确地在相同时刻分别与电路板3的上部表面3a接触。

在图1A中所展示的情形中，虽然透镜5的中心5a与光电子装置4的孔口4a沿着Z轴对准，但支座2d及2e的表面2b及2c分别位于其中的X-Y平面相对于电路板3的上部表面3a位于其中的平面倾斜一倾斜角度。此倾斜角度的量值对应于光学器件系统2与光电子装置4之间沿X维度的线性不对准量。沿X维度存在的线性不对准量可如此小以致视觉系统的计算机将处理由相机捕获的图像且做出透镜5与光电子装置4精确对准的错误确定。因此，所述计算机将致使运动系统继续形成将光学器件系统2安装于电路板3上所需要的沿Z维度的相对移动。还可存在相对于X-Z平面的倾斜不对准，从而导致沿Y维度的线性不对准，但为便于图解说明且为简洁起见，参考图1A到1C仅描述相对于X-Y平面的倾斜不对准。