DE102014105549B4

DE102014105549B4 - Bidirektionale parallele optische Transceivermodule und ein Verfahren zum bidirektionalen Kommunizieren optischer Signale über eine optische Verbindung

Info

Publication number: DE102014105549B4
Application number: DE102014105549.7A
Authority: DE
Inventors: Bing Shao; Ye Chen
Original assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Current assignee: Avago Technologies International Sales Pte Ltd
Priority date: 2013-04-19
Filing date: 2014-04-17
Publication date: 2019-08-29
Anticipated expiration: 2034-04-18
Also published as: DE102014105549A1; US20140314422A1; CN104111508A; US9429725B2

Abstract

Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul aufweisend:
eine im Allgemeinen planare Montageoberfläche, die in einer ersten Ebene liegt; einen Array von Lichtquellen, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist;
einen Array von Lichtdetektoren, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist;
ein Optiksystem, welches auf der Montageoberfläche oberhalb des Arrays von Lichtquellen und des Arrays von Lichtdetektoren angeordnet ist wobei das Optiksystem aufweist:
einen oberen Teil, der durch ein Refractive Index (RI) matchendes Epoxid an einen unteren Teil gesichert ist;
einen ersten Strahlteiler; und
eine Tasche, die zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Optiksystems angeordnet ist, wobei das Refractive Index (RI) matchende Epoxid den Strahlteiler umgibt und den Strahlteiler innerhalb der Tasche in fixierter Weise positioniert, wobei
der Strahlteiler ein erstes Filter hat, welches auf einer oberen Seite angeordnet ist, und ein zweites Filter hat, welches auf einer unteren Seite angeordnet ist,
wobei erste optische Signale produziert durch den Array von Lichtquellen einfallend sind auf das zweite Filter, welches jedes der ersten optischen Signale in wenigstens einen ersten und einen zweiten Anteil aufspaltet, wobei die ersten Anteile der jeweiligen optischen Signale durch das Refractive Index (RI) matchende Epoxid und die obere Seite des ersten Strahlteilers laufen, bevor gekoppelt zu werden von wenigstens einem ersten optischen Element des Optiksystems in jeweilige Endflächen jeweiliger optischer Fasern, welche mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind; und
einen Array von Überwachungslichtdetektoren montiert auf der Montageoberfläche und konfiguriert, um die zweiten Anteile der optischen Signale von dem zweiten Filter zu empfangen.

Description

Technisches Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft optische Kommunikationsnetzwerke, über die Daten in der Form von optischen Signalen kommuniziert werden, welche über optische Wellenleiter übertragen und empfangen werden. Insbesondere betrifft die Erfindung bidirektionale optische Verbindungen, bidirektionale parallele optische Transceivermodule zum Verwenden in den Verbindungen und Verfahren zum bidirektionalen Kommunizieren optischer Signale über die Verbindungen.
Hintergrund
In optischen Kommunikationsnetzwerken werden optische Transceiver verwendet, um optische Signale über optische Fasern zu übertragen und empfangen. Ein optischer Transceiver generiert amplituden- und/oder phasen- und/oder polarisationsmodulierte optische Signale, die Daten repräsentieren, die dann über eine optische Faser übertragen werden, welche an den Transceiver gekoppelt ist. Jeder Transceiver umfasst eine Transmitterseite und eine Receiverseite. Auf der Transmitterseite generiert eine Laserlichtquelle Laserlicht und ein optisches Kopplungssystem empfängt das Laserlicht und koppelt optisch, oder bildet ab, das Licht auf ein Ende einer optischen Faser. Die Laserlichtquelle ist typischerweise aus einer oder mehr Laserdioden gemacht, die Licht von einer bestimmten Wellenlänge oder Wellenlängenbereich generiert. Das optische Kopplungssystem umfasst typischerweise ein oder mehr reflektierende Elemente, ein oder mehr brechende der Elemente und/oder ein oder mehr beugende Elemente. Auf der Receiverseite detektiert eine Fotodiode ein optisches Datensignal, welches über eine optische Faser übertragen wird, und konvertiert das optische Datensignal in ein elektrisches Signal, das dann mittels eines elektrischen Schaltkreises der Receiverseite verstärkt und verarbeitet wird, um die Daten wiederzuerlangen (recover). Die Kombination von den optischen Transceivern, welche an jedem Ende der optischen Faser verbunden sind, und die optischen Faser selbst werden im Allgemeinen als eine optische Faserverbindung bezeichnet.
In Hochgeschwindigkeits-optischen Faserverbindungen (high-speed optical fiber link; zum Beispiel 10 Gigabits pro Sekunde (Gb/s) und höher) werden oft Multimode optische Fasern (multimode optical fibers) verwendet, die optischen Datensignale zu transportieren. Solche Verbindungen werden heutzutage weithin in Datencentern (data centers) und Supercomputern (super computers) verwendet. In solchen Verbindung sind gewisse Verbindungsleistungskennlinien (link performance characteristics), wie zum Beispiel die Verbindungsübertragungsdistanz (link transmission distance), zum Teil von dem Design des optischen Kopplungssystems, der modalen Bandbreite der Faser und des relativen Intensitätsrauschens (RIN, relative intensity noice) der Laserdiode abhängig. Die modale Bandbreite der Faser und das RIN der Laserdiode können mittels der Einleitungsbedingungen (launch conditions) des Laserlichts in das Ende der Multimode optischen Faser beeinflusst sein. Die Einleitungsbedingungen sind wiederum von den Eigenschaften der Laserdiode selbst und von dem Design und Konfiguration des optischen Kopplungssystems abhängig.
US 2012/0002284 A1 offenbart einen optischen Strahlteiler zum Verwenden in einem optoelektronischen Modul. Der optische Strahlteiler umfasst ein Substrat, welches zumindest obere und untere Oberflächen aufweist, die im Wesentlichen parallel zueinander sind, zumindest ein erstes beugendes optisches Element, welches an der unteren Oberfläche des Substrats ausgebildet ist, und zumindest ein erstes lichtbrechendes optisches Element, welches an der oberen Oberfläche des Substrats ausgebildet ist. Das erste beugende optische Element empfängt einen ersten Hauptlichtstrahl, welcher mittels der Lichtquelle produziert wurde, und spaltet den Hauptstrahl in zumindest erste und zweite Lichtabschnitte. Darüber hinaus neigt das erste beugende Element zumindest den ersten Lichtabschnitt bei einem ersten vorausgewählten Neigungswinkel relativ zu einer imaginären Linie, die Normal zu der unteren Oberfläche des Substrats ist, und die sich zwischen der untern und der oberen Oberfläche des Substrats erstreckt. Die ersten und zweiten Lichtabschnitte haben jeweils einen bestimmten Prozentanteil einer optischen Leistung des Hauptlichtstrahls. Ferner hat der zweite Lichtabschnitt einen im Wesentlichen größeren Prozentanteil einer optischen Leistung des Hauptlichtstrahls als der erste Abschnitt. Das erste lichtbrechende Element empfängt den geneigten ersten Lichtabschnitt und richtet den ersten Lichtabschnitt auf eine Linsenanordnung des optoelektronischen Moduls, um den ersten Lichtabschnitt in ein Ende einer optischen Faser optisch zu koppeln, welche an die Linsenanordnung gekoppelt ist. Ferner ist die optische Leistung des ersten Lichtabschnitts, welcher auf die Linsenanordnung gerichtet ist, innerhalb eines Sicherheitsbereichs des menschlichen Auges.
Während verschiedene Transceiver und optische Faserverbindungsdesigns es der gesamten Bandbreite (overall bandwidth) oder Datenrate von Faserverbindungen ermöglichen, erhöht zu werden, gibt es Begrenzungen des Umfangs, zu dem gegenwärtig verfügbare Technologien verwendet werden können, um die Bandbreite einer optischen Faserverbindung zu verbessern. Es wurde gezeigt, dass receiverbasierte elektronische Dispersionskompensation (EDC) Techniken (receiver-based electronic dispersion compensation (EDC) techniques) in Kombination mit bestimmten Modulationsformaten verwendet werden können, um die Bandbreite der optischen Faserverbindungen zu erhöhen. Es ist auch bekannt, dass mehrere optische Verbindungen kombiniert werden können, um eine optische Verbindung zu erreichen, welche eine höhere Datenrate hat, als jede der individuellen optischen Verbindungen, die die Kombination bilden. Dennoch werden, um solch eine Verbindung zu erreichen, Mehrfachsätze (multiple sets) von parallelen Optiken und eine korrespondierende Anzahl von optischen Fasern benötigt, was die Kosten, welche mit solchen Verbindungen zusammenhängen, signifikant erhöht. Deshalb gibt es Schwierigkeit zusammenhängend mit einem Skalieren solcher Verbindungen, um zunehmend höhere Bandbreiten zu erreichen.
In letzter Zeit wurden Versuche gemacht, bidirektionale optische Verbindungen zu entwerfen. In bidirektionalen optischen Verbindungen werden Daten über dieselbe optische Faser übertragen und empfangen. Deshalb sind bidirektionale optische Verbindungen attraktiv, was ein potentielles Reduzieren der Anzahl von Komponenten (zum Beispiel optischer Fasern) betrifft, die zum Bilden der Verbindung benötigt werden. Aus dem gleichen Grund sind bidirektionale optische Verbindungen auch attraktiv, was Skalierbarkeit betrifft. Zusätzlich haben viele Datencenter existierende Multimodefaserinfrastrukturen, die potenziell in bidirektionalen Verbindungen verwendet werden können, um eine Bandbreite zu erhöhen, ohne Fasern hinzufügen zu müssen. Jedoch stellen bidirektionale optische Verbindungen auch Herausforderungen beim Umgang mit optischem Übersprechen (crosstalk), Antwortverlust (return loss) und Signal-zu-Rausch Verhältnis (signal-to-noise ratio, SNR) dar.
Es existiert ein Bedürfnis nach einer bidirektionalen optischen Verbindung, die fähig ist, bei relativ hohen Datenraten zu arbeiten, während sie einen relativ niedrigen Anwortverlust, relativ niedriges Übersprechen und ein relativ hohes SNR erreicht.
Das der Erfindung zugrundeliegende Problem wird durch die Gegenstände der Ansprüche 1, 17 und 25 gelöst.
Zusammenfassung
Die Erfindung ist gerichtet auf bidirektionale parallele optische Transceivermodule zum Verwenden in den Verbindungen und Verfahren zur Kommunikation bidirektional über optische Verbindungen. Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul weist eine Montageoberfläche, einen Array von Lichtquellen, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist, einen Array von Empfangslichtdetektoren, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist, und ein Optiksystem, welches oberhalb der Montageoberfläche angeordnet ist, auf. Die Montageoberfläche ist im Allgemeinen eine planare Oberfläche, die in einer Ebene liegt, die parallel zu einer X-Y-Ebene eines X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems ist. Jede Lichtquelle ist fähig, ein jeweiliges optisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen elektrischen Signals zu produzieren. Jeder Lichtdetektor ist fähig, ein jeweiliges elektrisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen optischen Signals zu produzieren. Endflächen von einer Mehrzahl von optischen Fasern von zumindest einem optischen Faserkabel sind mechanisch an das Optiksystem gekoppelt. Das Optiksystem koppelt optische Signale, welche mittels jeweiliger Lichtquellen in jeweilige Endflächen von jeweiligen optischen Fasern hinein produziert werden. Das Optiksystem koppelt optische Signale, welche aus jeweiligen Endflächen der jeweiligen optischen Fasern heraus laufen, auf jeweilige Empfangslichtdetektoren des Arrays von Empfangslichtdetektoren. Jede der optischen Fasern überträgt und empfängt simultan optische Signale.
Das Verfahren weist ein Bereitstellen erster und zweiter bidirektionaler paralleler optischer Transceivermodule auf, welche an entgegengesetzte Enden eines optischen Faserkabels gekoppelt sind, wobei jedes Modul die oben beschriebene Konfiguration hat und simultan optische Signale in jedem der Module überträgt und empfängt.
Ein Verfahren zum bidirektionalen Kommunizieren optischer Signale aufweisend: Bereitstellen eines ersten und eines zweiten bidirektionalen optischen Transceivermodul, welche mechanisch an gegenüberliegende Enden eines optischen Faserkabels gekoppelt sind, wobei jedes Modul aufweist: eine Montageoberfläche, wobei die Montageoberfläche im Allgemeinen eine planare Oberfläche ist, die in einer Ebene liegt, die parallel zu einer X-Y-Ebene eines X, Y, Z kartesischen Koordinatensystem ist; einen Array von Lichtquellen, welcher an die Montageoberfläche montiert ist, wobei jede Lichtquelle fähig ist, ein jeweiliges optisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen elektrischen Signals zu produzieren; einen Array von Empfangslichtdetektoren, welcher an die Montageoberfläche montiert ist, wobei jeder Lichtdetektor fähig ist, ein jeweiliges elektrisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen optischen Signals zu produzieren; und ein Optiksystem, welches über der Montageoberfläche angeordnet ist, wobei die Endflächen einer Mehrzahl von optischen Fasern des optischen Faserkabels mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind, und wobei das Optiksystem optische Signale, welche mittels jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen produziert werden, in jeweilige Endflächen von jeweiligen optischen Fasern koppelt, und wobei das Optiksystem optische Signale, welche aus jeweiligen Endflächen von jeweiligen optischen Fasern heraus laufen, auf jeweilige Empfangslichtdetektoren des Arrays von Empfangslichtdetektoren koppelt. Ferner weist das Verfahren ein simultanes Übertragen und Empfangen optischer Signale in jedem der Module auf.
Diese und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende Beschreibung, Zeichnungen und Ansprüche deutlich werden.
Figurenliste

1 illustriert eine perspektivische Ansicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem illustrativen Ausführungsbeispiel.
2 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
3 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
4 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
5 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
6 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
7 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
8 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
9 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
10 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
11 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
12 illustriert eine Seitendraufsicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls in Übereinstimmung mit einem anderen illustrativen Ausführungsbeispiel.
13 illustriert eine bidirektionale optische Verbindung, die zwei bidirektionale parallele optische Transceivermodule und ein optisches Faserkabel, das die Module miteinander verbindet, enthält.

Detaillierte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die Erfindung ist auf bidirektionale parallele optische Transceivermodule und Verfahren zur bidirektionalen Kommunikation über optische Verbindungen gerichtet. Die bidirektionalen parallelen optischen Transceivermodule haben Merkmale, die relativ niedriges optisches Übersprechen, relativ niedrigen Anwortverlust und relativ hohes SNR sicherstellen. Zusätzlich haben die Module eine In-Reihe Zickzackkonfiguration (in-line, zig-zag configuration), die den Modulen erlaubt, kompakt zu sein und eine hohe bidirektionale Kanaldichte zu haben, zum Erreichen einer hohen Bandbreite.
In Übereinstimmung mit einigen illustrativen Ausführungsbeispielen nehmen Merkmale der Module existierende Formfaktoren (form factors) für existierende Oberflächenemitter-Laserdiode (vertical cavity surface emitting laser diode, VCSEL) Arrays und p-dotierte-intrinsisch-n-dotierte (p-dopedintrinsic-n-doped, P-I-N) Diodenarrays auf, was ein Entwerfen und Aufbauen der Module erleichtert. In Übereinstimmung mit einigen illustrativen Ausführungsbeispielen, wird eine einzelne Wellenlänge zum Übertragen und Empfangen optischer Signale über eine bidirektionale optische Verbindung verwendet. In Übereinstimmung mit anderen illustrativen Ausführungsbeispielen, werden unterschiedliche Wellenlängen zum Übertragen und Empfangen optischer Signale über eine bidirektionale Verbindung verwendet. Die parallelen optischen Transceivermodule haben Optiksysteme, die Strahlteiler und andere optische Merkmale umfassen, die relativ niedriges optisches Übersprechen, relativ niedrigen Anwortverlust und relativ hohes SNR sicherstellen. Verschiedene illustrative Ausführungsbeispiele werden jetzt mit Bezug auf die 1-12 beschrieben werden, in denen gleiche Referenzzahlen gleiche Merkmale, Elemente oder Komponenten repräsentieren.
1 illustriert eine perspektivische Ansicht eines bidirektionalen parallelen optischen Transceivermoduls 1 in Übereinstimmung mit einem illustrativen Ausführungsbeispiel. Zu illustrativen Zwecken wird das bidirektionale parallele optische Transceivermodul 1 mit sechs bidirektionalen Kanälen und zusammenhängenden Komponenten gezeigt, obwohl es eine beliebige Anzahl von bidirektionalen Kanälen und zusammenhängenden Komponenten haben könnte. Die sechs bidirektionalen Kanäle umfassen ein VCSEL Array 2, welcher sechs VCSELs 2a-2f hat, um sechs zu übertragende optische Signale zu produzieren, und ein P-I-N-Diodenarray 3, welcher sechs P-I-N-Dioden 3a-3f hat, um die sechs empfangenen optischen Signale in sechs jeweilige elektrische Signale zu konvertieren. Das Modul 1 umfasst auch einen Überwachungsdiodenarray 4, welcher sechs Überwachungsdioden 4a-4f hat, um die optischen Signale zu überwachen, welche mittels der jeweiligen VCSELs 2a-2f produziert werden. Es gibt sechs optische Fasern 5a-5f, welche an das Modul 1 verbunden sind, um optische Signale zu transportieren, welche mittels der jeweiligen VCSELs 2a bis 2f produziert werden, und um optische Signale zu transportieren, welche mittels der jeweiligen Empfangs-P-I-N-Dioden 3a-3f empfangen werden.
In Übereinstimmung mit diesem illustrativen Ausführungsbeispiel wird dieselbe Wellenlänge λ1 zum Übertragen und Empfangen optischer Signale verwendet. Daher generiert jede der VCSELs 2a-2f ein optisches Signal, welches Wellenlänge λ1 hat, und jede P-I-N-Diode 3a-3f empfängt ein optisches Signal, welches Wellenlänge λ1 hat, und konvertiert es in ein elektrisches Signal. Das Modul 1 umfasst ein Optiksystem 10, das optische Signale zwischen den Enden 5g der optischen Fasern 5a-5f und entweder den VCSELs 2a-2f oder den P-I-N-Dioden 3a-3f optisch koppelt, abhängig davon, ob die optischen Signale übermittelt oder empfangen worden sind. Nur eines der Enden 5g der optischen Fasern 5a-5f ist in 1. sichtbar. Die Enden 5g der optischen Fasern 5a-5f mögen an dem Optiksystem 10 in einer Vielfalt von Weisen gesichert sein, wie es unten detaillierter beschrieben sein wird. In Übereinstimmung mit diesen illustrierten Ausführungsbeispiel, sind Anteile der Fasern 5a-5f, die die Enden 5g umfassen, innerhalb jeweiliger Bohrungen 11 angeordnet, welche in dem Optiksystem 10 gebildet sind. Die Enden 5g mögen an den Bohrungen 11 mittels Brechungsindex (RI)-matchendem Epoxid (refractive index (RI)-matching epoxy; nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) gesichert sein. Dieser Typ von optischer Faserkopplungsanordnung (fiber coupling arrangement) wird in der Technik im Allgemeinen als eine Stoß-Ende-Kupplungsanordnung (butt-end coupling arrangement) bezeichnet. Als eine Alternative zum Anordnen der Enden 5g der Fasern 5a-5f in Bohrungen 11, mögen jeweilige V-förmige Nuten (nicht gezeigt) in dem Optiksystem 10 gebildet sein, in welchem Fall die Enden 5g in den jeweiligen V-förmigen Nuten platziert würden und dann würde eine Abdeckung oder Haube (nicht gezeigt) über den Fasern platziert werden und an dem Optiksystem 10 gesichert werden, um die Fasern zwischen der Abdeckung oder Haube und den V-Nuten ei nzu legen.
Die Arrays 2, 3 und 4 sind auf einer Montageoberfläche 6 montiert, die parallel zu einer X-Y-Ebene des in 1 gezeigten X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems ist. Die Montageoberfläche 6 mag zum Beispiel eine obere Oberfläche einer gedruckten Schaltkreisplatine (printed circuit board, PCB) sein. Montieren der Arrays 2, 3 und 4 auf derselben Montageoberfläche in einer gemeinsamen Ebene erleichtert den Aufbau, indem ermöglicht wird, dasselbe Nehmen-und-Platzieren-System (pick-and-place-system), das zum Ausrichten, Orientieren und Montieren anderer elektrischer Komponenten auf der PCB Oberfläche verwendet wird, auch zum Ausrichten, Orientieren und Montieren der Arrays 2, 3 und 4 auf der Montageoberfläche zu verwenden. Das Optiksystem 10 würde dann auf der Montageoberfläche 6 montiert werden, um den Aufbauprozess abzuschließen. In solchen Fällen mögen Abstandshalter (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) auf der Montageoberfläche 6 oder auf der unteren Oberfläche des Optiksystems 10 angeordnet sein, um den nötigen vertikalen Abstand (Z-Dimension) zwischen der unteren Oberfläche des Optiksystems 10 und der oberen Oberflächen der Arrays 2, 3 und 4 bereitzustellen.
In Übereinstimmung mit diesem illustrativen Ausführungsbeispiel, hat das Optiksystem 10 einen oberen optischen Teil 10a und einen unteren optischen Teil 10b, die miteinander entlang einer unteren Oberfläche 10a' des oberen optischen Teils 10a und einer oberen Oberfläche 10b', des unteren optischen Teils 10b koppeln (interface). Das Material, aus dem die oberen und unteren optischen Teile 10a und 10b gemacht sind, sind transparent für Wellenlänge λ1. In Übereinstimmung mit diesem illustrativen Ausführungsbeispiel, sind die Oberflächen 10a' und 10b' parallel zueinander und zu der X-Y-Ebene des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems. In Übereinstimmung mit diesem illustrativen Ausführungsbeispiel, wird eine Tasche 13 in dem oberen optischen Teil 10a gebildet, um einen optischen Strahlteiler 20 zu halten. Die Tasche 13 hat gegenüberliegende vertikale Seitenwände 13a und 13b, die parallel zueinander und zu einer X-Z-Ebene des kartesischen Koordinatensystems sind, und hat eine obere laterale Wand 13c, die parallel zu den Oberflächen 10a' und 10b' und der X-Y-Ebene des kartesischen Koordinatensystems ist. Die Tasche 13 erstreckt sich über den oberen optischen Teil 10a in die X-Richtung von einer Seite des oberen optischen Teils 10a zu der anderen hinweg. Ein Anteil 13d der oberen Oberfläche 10b' des unteren optischen Teils 10b bildet eine untere laterale Wand der Tasche 13. Die untere laterale Wand 13d der Tasche 13 ist im Allgemeinen parallel zu der oberen lateralen Wand 13c der Tasche. Daher in Übereinstimmung mit diesem illustrativen Ausführungsbeispiel, ist die Tasche 13 im Allgemeinen rechteckig in ihrer Form, aber könnte andere Formen haben.
Der Strahlteiler 20 ist in der Tasche 13 angeordnet und hat eine Form, die im Allgemeinen komplementär zu der Form der Tasche 13 ist. Der Strahlteiler 20 ist typischerweise von geringfügig kleinerer Größe als die Tasche 13, um einem RI-matchenden Epoxid 21 zu erlauben, in der Tasche 13 zwischen den Wänden 13a - 13d der Tasche 13 und den Seiten 20a - 20d des Strahlteilers 20 angeordnet zu sein. Das RI-matchende Epoxid 21 ist in Kontakt mit den Wänden 13a - 13d der Tasche 13 und mit den Seiten 20a - 20d des Strahlteilers 20. Das RI-matchende Epoxid 21 ist auch zwischen der oberen Oberfläche 10b' des unteren optischen Teils 10b und der unteren Oberfläche 10a' des oberen optischen Teils 10a angeordnet. Das RI-matchende Epoxid 21 positioniert den Strahlteiler 20 fixiert innerhalb der Tasche 13 und sichert die oberen und unteren optischen Teile 10a und 10b fixiert aneinander.
Die optischen Pfade von übertragenen, empfangenen und überwachten optischen Signalen werden jetzt beschrieben mit Bezug auf einen der bidirektionalen Kanäle, welche in 1 gezeigt sind, die VCSEL 2a, Empfangs-P-I-N-Diode 3a, Überwachungsdiode 4a und optische Faser 5a umfasst. Pfeile 22 repräsentieren ein optisches Signal, welches mittels VCSEL 2a produziert wird und von dem Modul 1 über die optische Faser 5a übertragen wird. Pfeile 25 repräsentieren ein optisches Signal, welches über die optische Faser 5a in Modul 1 empfangen wird und an der Empfangs-P-I-N-Diode 3a empfangen wird. Pfeile 28 repräsentieren einen Anteil eines optischen Signals, welches mittels VCSEL 2a produziert wird, das mittels der Überwachungsdiode 4a empfangen wird und verwendet wird, um die optische Leistung von VCSEL 2a zu überwachen. Pfeile, welche mit 22, 25 gekennzeichnet sind, korrespondieren zu einem geformten optischen Pfad für optische Signale 22, welche übertragen werden, und optische Signale 25, welche empfangen werden.
Das optische Signal 22, welches mittels der VCSEL 2a produziert wird, ist einfallend auf einer bikonischen Linse 29a von einem Array von sechs bikonischen Linsen (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit), welcher in einer unteren Oberfläche 10c des unteren optischen Teils 10b gebildet ist. Die Mittelpunkte der Linsen 29a - 29f haben dieselben Y- und Z-Koordinaten, aber haben unterschiedliche X-Koordinaten, so dass die Mittelpunkte der Linsen 29a - 29f ausgerichtet mit den jeweiligen Mittelpunkten der VCSELs 2a - 2f sind. Die Linse 29a kollimiert das optische Signal 22 und richtet es auf die untere Seite 20d des Strahlteilers 20. Der Strahlteiler 20 hat ein erstes Filter 20e, welches an seiner oberen Seite 20c angeordnet ist, und ein zweites Filter 20f, welches an seiner unteren Seite 20d angeordnet ist. Jeder der Filter 20e und 20f weist typischerweise einen oder mehr Dünnfilmbeschichtungen (thin-film coating layers) auf. Das zweite Filter 20f ist teilweise reflektierten und teilweise transparent für optischen Signale der Wellenlänge λ1. Der Strahlteiler 20 verrichtet eine Strahlteilungsfunktion, die einen Anteil des optischen Signals 22, das einfallend auf das zweite Filter 20f ist, passieren lässt und diesen Anteil des optischen Signals 22 auf eine irreguläre (irregulär) Linse 31a von einem Array von irregulären Linsen 31a - 31f richtet. Die Mittelpunkte der Linsen 31a - 31f haben dieselben Y- und Z-Koordinaten, aber haben unterschiedliche X-Koordinaten, so dass die Mittelpunkte der Linsen 31a - 31f ausgerichtet mit den Mittelpunkten der Endflächen 5g der jeweiligen Fasern 5a - 5f sind. Die Linse 31a fokussiert das optische Signal 22 in die Endfläche 5g der Faser 5a.
Das zweite Filter 20f reflektiert einen Anteil des Strahls 22, der einfallend darauf ist, auf eine asphärische Linse 32a von einem Array von sechs asphärischen Linsen (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit), welcher in der unteren Oberfläche 10c des unteren optischen Teils 10b gebildet ist. Pfeile 28 repräsentieren diesen reflektierten Anteil des optischen Signals. Die Linse 32a fokussiert den reflektierten Anteil 28 des optischen Signals auf die Überwachungsdiode 4a. Die Überwachungsdiode 4a empfängt das optische Signal und konvertiert es in ein elektrisches Signal, das verwendet werden mag, um das optische Leistungsniveau der optischen Signale zu überwachen, welche mittels der VCSEL 2a produziert werden, und um das optische Leistungsniveau zu justieren, wenn nötig oder erwünscht. Die Weise, in der optische Rückkopplung verwendet wird, um die Tätigkeiten von Laserdioden zu überwachen und zu justieren, ist gut bekannt und wird deshalb hierin im Interesse der Kürze nicht diskutiert werden.
In der Empfangsrichtung wird das optische Signal 25, welches aus der Endfläche 5g der Faser 5a heraus läuft, mittels Linse 31a kollimiert und der kollimierte Strahl 25 ist auf das erste Filter 20e, welches auf der oberen Seite 20c des Strahlteilers 20 angeordnet ist, gerichtet. Das erste Filter 20e reflektiert den Strahl 25 auf eine flache Totalreflexions- (total internal reflection, TIR) Linse 33, welche in dem oben optischen Teil 10a gebildet ist. Die flache TIR-Linse 33 reflektiert den Strahl 25 auf eine bikonische Linse 36, welche in dem oberen optischen Teil 10a gebildet ist, welche dann den Strahl auf eine asphärische Linse 37a von einem Array von sechs asphärischen Linsen (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) reflektiert, welcher in der unteren Oberfläche 10c des unteren optischen Teils 10b gebildet ist. Die Mittelpunkte der Linsen 37a - 37f haben dieselben Y- und Z-Koordinaten, aber haben unterschiedliche X-Koordinaten, so dass die Mittelpunkte der Linsen 37a -37f ausgerichtet mit den Mittelpunkten der jeweiligen Empfangs-P-I-N-Dioden 3a - 3f sind. Die Linse 37a fokussiert dann den Strahl auf die Empfangs-P-I-N-Diode 3a. Die Empfangs-P-I-N-Diode 3a konvertiert das empfangene optische Signal in ein elektrisches Signal, das mittels eines anderen Schaltkreises (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) des Moduls 1 weiter verarbeitet wird, um die Daten, die in dem optischen Signal enthalten waren, wiederzuerlangen.
In einer bidirektionalen Verbindung kann es Nahübersprechen (near-end crosstalk) und Fernübersprechen (far-end crosstalk) geben. Bezugnehmend auf Modul 1, könnte Nahübersprechen auftreten, wenn ein Anteil des zu übertragenden optischen Signals 22 an der Endfläche 5g zu reflektieren wären, so dass etwas vom reflektierten Licht mittels einer oder mehr der P-IN-Dioden 3a - 3f von Modul 1 empfangen wird. Fernübersprechen in Modul 1 könnten auftreten, wenn ein Anteil des optischen Signals 22, welches über Faser 5a übertragen wird, von der Endfläche (nicht gezeigt) der Faser 5a, welche an dem entgegengesetzten Ende der Verbindung angeordnet ist, zurück in Modul 1 und auf eine oder mehr der P-I-N-Dioden 3a - 3f von Modul 1 zu reflektieren wäre. Natürlich kann es entlang der Verbindung andere Quellen von Übersprechen innerhalb der Module und außerhalb der Module geben. Ein Reduzieren des Übersprechens verbessert das SNR. Anwortverlust bezüglich Modul 1 könnte auftreten, wenn ein Anteil des optischen Signals, welcher dazu gedacht ist, mittels der Empfangs-P-I-N-Dioden 3a - 3f des Moduls 1 empfangen zu werden, aufgrund von Reflexion des ankommenden optischen Signals auf Faser 5a an der Endfläche 5g, nicht empfangen wird.
Die Konfiguration des Optiksystems 10 des Moduls 1 eliminiert oder reduziert zumindest beträchtlich solche unerwünschten Reflexionen, wodurch Übersprechen und Anwortverlust reduziert und das SNR erhöht werden. Alle der Linsen 29a - 29f, 31a - 31f, 32a - 32f, 33, 36 und 37a - 37f sind integral in dem Optiksystem 10 gebildet, welches typischerweise aus einem Polymermaterial gemacht ist, wie zum Beispiel Ultem Polyetherimid. Das RI-matchende Epoxid, welches in der Bohrung 11 angeordnet ist, stellt ein Brechungsindex-matchendes Interface zwischen der Endfläche 5g der Faser 5a und der irregulären Linse 31a bereit. Die Seite der irregulären Linse 31a, die der Endfläche 5g der Faser 5a gegenüberliegt, ist flach, so dass sie mittels des RI-matchenden Epoxids zu der Endfläche 5g der Faser 5 RI-gematcht werden kann. Dieses RI Matchen der Endfläche 5g mit der Linse 31a reduziert Reflexion an der Endfläche 5g, wodurch Übersprechen und Anwortverlust reduziert werden.
Das RI-matchende Epoxid 21, das den Strahlteiler 20 umgibt, stellt RI Matchen an den Interfaces zwischen der oberen Oberfläche 10b' des unteren optischen Teils 10b und dem Strahlteiler 20 und zwischen dem Strahlteiler 20 und der unteren Oberfläche 10a' des oberen optischen Teils 10a bereit. Dieses RI Matchen verhindert das Auftreten von unbeabsichtigten Reflexionen an diesen Interfaces. Das RI-matchende Epoxid 21, welches zwischen der oberen Oberfläche 10b' des unteren optischen Teils 10b und der unteren Oberfläche 10a' des oberen optischen Teils 10a angeordnet ist, verhindert auch Reflexionen an den Interfaces zwischen diesen Oberflächen, um das Auftreten von Reflexionen, wo der kollimierte Strahl 25 von dem oberen optischen Teil 10a in den unteren optischen Teil 10b läuft, zu verhindern. Die Filter 20e und 20f reduzieren auch Übersprechen und Anwortverlust. Ein Verwenden einiger oder aller dieser Merkmale in Kombination reduziert Übersprechen und Anwortverlust beträchtlich und erhöhen das SNR beträchtlich.
Die horizontale Orientierung (Seiten 20c und 20d parallel zu der X-Y-Ebene) des Strahlteilers 20 relativ zu dem VCSEL Array 2 stellt bestimmte Vorteile bereit, obwohl es nicht nötig ist, den Strahlteiler 20 auf diese Art zu orientieren. Ein solcher Vorteil ist, dass es dem Einfallswinkel (AOI) des optischen Signals 22 relativ zu der Normalen zu der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20 erlaubt sehr klein zu sein (zum Beispiel, typischerweise, aber nicht notwendigerweise zwischen ungefähr 0° und 15°). Der Reflexionswinkel (AOR) des optischen Signals 28 ist gleich dem AOI. Ein Vorteil des kleinen AOI ist, dass es erlaubt, Filterbeschichtungen (filter coatings) einfach und kostengünstig an den oberen und/oder unteren Seiten 20c und 20d des Strahlteilers zu platzieren, wie unten detaillierter beschrieben werden wird. Solche Filterbeschichtungen können eine zusätzliche optische Isolation bereitstellen, die Übersprechen weiter reduziert und SNR weiter verbessert. Ein anderer Vorteil des kleinen AOI ist, dass er die Notwendigkeit verhindern kann, das RI-matchende Epoxid 21 in der Tasche 13 bereitzustellen, was Kosten reduzieren und den Anordnungsprozess vereinfachen kann. Ein anderer Vorteil der horizontalen Orientierung des Strahlteilers 20 ist, dass es den Anordnungsprozess einfacher durchzuführen und zuverlässiger macht, verglichen damit, den Strahlteiler 20 in einem spezifischen Neigungswinkel anordnen zu müssen.
Die optischen Pfade, welche mittels der Pfeile 22, 25 und 28 repräsentiert sind, bilden ein Zickzackmuster (zig-zag pattern) über die oberen und unteren optischen Teile 10a und 10b hinweg, wenn die optischen Signale zwischen den verschiedenen optischen Elementen des Optiksystem 10 laufen. Dieses Zickzackmuster erlaubt es dem Modul 1 relativ kompakt in die Y-Dimension zu sein, ohne Leistung in Form von Übersprechen, Anwortverlust und SNR zu opfern. Es sollte auch bemerkt sein, dass die VCSEL 2a, die Empfangs-P-I-N-Diode 3a, die Überwachungsdiode 4a und die Endfläche 5g der Faser 5a in derselben Linie in der X-Y-Ebene sind. Diese In-Reihe Konfiguration ist für alle Kanäle wahr. Die In-Reihe Konfiguration erlaubt es den Arrays 2, 3 und 4 auf derselben Montageoberfläche 6 montiert zu sein, was die vorhergenannten Vorteile in Form von Aufbau und Kosten bereitstellt. Die In-Reihe Zickzackkonfiguration benutzt auch sehr wenig Platz in der X-Dimension, was dem X-Dimensionsabstand zwischen angrenzenden Kanälen erlaubt, relativ klein zu sein. Dies wiederum erlaubt dem Modul 1 sehr kompakt in seiner Größe zu sein und eine höhere Kanaldichte zu haben. Ein anderer Vorteil dieser Konfiguration ist es, dass sie bestehenden VCSEL Arrays und P-I-N-Dioden Arrays erlaubt, die einen Standard 250 Mikrometer (Mikron) Pitch zwischen angrenzenden VCSELs oder Dioden haben, in dem Modul verwendet zu werden.
Wie es von Fachleuten verstanden werden wird, mögen viele Variationen an dem Modul 1, welches in 1 gezeigt ist, gemacht werden, ohne von dem Umfang der Erfindung abzuweichen. Einige solcher Variationen werden jetzt bezugnehmend auf die 2 - 12 beschrieben werden. Die 2 - 12 sind Seitendraufsichten von bidirektionalen parallelen optischen Transceivermodulen, die in vielen Hinsichten ähnlich, aber in einigen Hinsichten unterschiedlich, zu dem Modul 1, welches in 1 gezeigt ist, sind. Gleich dem in 1 gezeigten Modul 1, haben die in den 2 - 12 gezeigten Module mehrere parallele Kanäle, die in die X-Richtung beabstandet voneinander sind. Die in den 2 - 12 gezeigten Module haben auch die In-Reihe Zickzackkonfiguration und die damit zusammenhängenden Vorteile, welche oben bezugnehmend auf 1 beschrieben wurden. Zur Vereinfachung der Illustration ist nur ein einzelner Kanal in jeder der in den 2 - 12 gezeigten Seitendraufsichten dargestellt.
Bezugnehmend auf 2 umfasst das Modul 50 ein Optiksystem 60, das identisch zu dem in 1 gezeigten Optiksystem 10 ist, ausgenommen, dass der untere optische Teil 60b des in 2 gezeigten Optiksystems 60 geringfügig unterschiedlich von dem in 1 gezeigten unteren optischen Teil 10b ist. Der obere optische Teil 60a des in 2 gezeigten Optiksystems 60 ist identisch zu dem oberen optischen Teil 10a des in 1 gezeigten Optiksystems 10. Der untere optische Teil 60b ist zu dem unteren optischen Teil 10b nur darin unterschiedlich, dass eine Vertiefung 61 in die obere Oberfläche 60b' des unteren optischen Teils 60b geformter wurde, wo die obere Oberfläche 60b' mit der unteren Seite 20b des Strahlteilers 20 koppelt. Dieses Interface bildet einen Luftspalt 62, der einen Brechungsindexgradient (refractive index gradient) an diesem Interface erzeugt, der die Strahlteilungsfunktion durchführt, die einen Anteil des optischen Signals 22 durch den Strahlteiler 20 führt, und die einen Anteil des optischen Signals 22 auf Linse 32a reflektiert, welche dann den Lichtanteil 28 auf die Überwachungsdiode 4a fokussiert. Der Anteil des optischen Signals 22, der durch den Strahlteiler 20 läuft, ist einfallend auf Linse 31a, welche auf das Licht in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise einwirkt.
Die obere Seite 20c des Strahlteilers 20 hat ein Filter 63, welches darauf angeordnet ist, das die Funktion des Separierens des übertragenen optischen Signals 22 von dem empfangenen optischen Signal 25 durchführt. Das Filter 63 ist typischerweise eine Schicht von Beschichtungsmaterial, das transparent für das optische Signal 22 der Wellenlänge λ1 ist, welches sich in die Richtung von Linse 29a zu Linse 31a hin ausbreitet, aber komplett reflektierend für das optische Signal 25 der Wellenlänge λ1 ist, welches sich in die Richtung von Linse 31a zu dem Filter 63 hin ausbreitet. Die optischen Elemente 33, 36 und 37a wirken in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise auf das optische Signal 25 ein, um das optische Signal 25 auf die Empfangs-P-I-N-Diode 3a zu richten.
Das Aufnehmen des Luftspalts 62 verhindert die Notwendigkeit für einen Filter an der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20, was Kosten reduziert und einen Aufbau vereinfacht. Ein Aufnehmen des Filters 63 auf der oberen Seite 20c des Strahlteilers 20 stellt verbesserte optische Isolation zwischen der VCSEL 2a und der Empfangs-P-I-N-Diode 3a bereit, um Übersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren, während es gleichzeitig erlaubt, dieselbe Wellenlänge λ1 für optische Signale, welche übertragen und empfangen werden, zu verwenden.
Bezugnehmend auf 3 umfasst das Modul 100 ein Optiksystem 110, das identisch zu dem in 2 gezeigtem Optiksystem 60 ist, ausgenommen, dass der untere optische Teil 110b des in 3 gezeigten Optiksystems 10 geringfügig unterschiedlich von dem in 2 gezeigten unteren optischen Teil 60b ist. Der obere optische Teil 110a des in 3 gezeigten Optiksystems 110 ist identisch zu dem oberen optischen Teil 60a des in 2 gezeigten Optiksystems 60. Der untere optische Teil 110b ist nur darin unterschiedlich zu dem unteren optischen Teil 60b, dass es, anders als bei dem in 2 gezeigt unteren optischen Teil 60b, dort, wo die obere Oberfläche 110b' mit der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20 verknüpft, keine Vertiefung, welche in der oberen Oberfläche 110b' des unteren optischen Teils 110b gebildet ist, gibt. Vielmehr wird die Hauptstrahlteilungsfunktion, die mittels des in 2 gezeigten Luftspalts 62 verrichtet wurde, mittels eines zweiten Filters 64, welcher an der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20 angeordnet ist, verrichtet. Dieses zweite Filter 64 verrichtet die Strahlteilungsfunktion, die einen Anteil des optischen Signals 22 durch den Strahlteiler 20 führt, und die einen Anteil des optischen Signals 22 auf Linse 32a reflektiert, welche dann den reflektierten Lichtanteil 28 auf die Überwachungsdiode 4a reflektiert. Der Anteil des optischen Signals 22, der durch den Strahlteiler 20 läuft, ist einfallend auf Linse 31a, welche auf das Licht in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise einwirkt.
Die obere Seite 20c des Strahlteilers 20 hat ein Filter 65, welches darauf angeordnet ist, das die Funktion des Separierens des übertragenen optischen Signals 22 mit einer Wellenlänge λ1 von dem empfangenen optischen Signal 25 mit einer Wellenlänge λ2 durchführt. Das Filter 65 ist zumindest teilweise transparent für das optische Signal 22 der Wellenlänge λ1, welches sich in die Richtung von Linse 29a zu Linse 31a hin ausbreitet, aber komplett reflektierend für das optische Signal 25 der Wellenlänge λ2, welches sich in die Richtung von Linse 31a zu dem Filter 65 hin ausbreitet. Das Filter 65 reflektiert im Wesentlichen alles von dem Licht der Wellenlänge λ2 auf das optische Element 33. Die optischen Elemente 33, 36 und 37a wirken in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise auf das optische Signal 25 ein, um das optische Signal 25 auf die Empfangs-P-I-N-Diode 3a zu richten.
Wenn Dualwellenlängen in dieser Weise verwendet werden, erzeugen die VCSELs an dem entgegengesetzten Ende der Verbindung optische Signale, welche Wellenlänge λ2 haben, und die P-I-N-Dioden empfangen optische Signale der Wellenlänge λ1. Deshalb wären die Eigenschaften des Filters 65 an dem entgegengesetzten Ende der Verbindung das Gegenteil von dem in 3 gezeigten Filter 65, so dass das Filter 65 an dem entgegengesetzten Ende der Verbindung zumindest teilweise transparent wäre für das optische Signal der Wellenlänge λ2, welches sich in die Richtung von Linse 29a zu Linse 31a hin ausbreitet, aber komplett reflektierend für das optische Signal der Wellenlänge λ1, welches sich in die Richtung von Linse 31a zu dem Filter 65 hin ausbreitet. Die Weise in der geeignete Filter für diesen Zweck erzeugt werden mögen, ist in der Technik gut bekannt und wird deshalb hierin im Interesse der Kürze nicht diskutiert werden.
Das Aufnehmen der Filter 64 und 65 stellt eine verbesserte optische Isolation zwischen der VCSEL 2a und der Empfangs-P-I-N-Diode 3a bereit, um Nah- und Fernübersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren, wodurch das SNR in dem Modul 100 und entlang der Verbindung (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) weiter verbessert wird. Das Verwenden von unterschiedlichen Wellenlängen zum Übertragen und Empfangen optischer Signale reduziert auch Übersprechen und Anwortverlust und verbessert SNR.
Bezugnehmend auf 4 ist das Modul 150 identisch zu dem in 2 gezeigten Modul 50, ausgenommen, dass erste und zweite Wellenlängen λ1 bzw. λ2 verwendet werden, um optische Signale 22 zu übertragen bzw. optische Signale 25 zu empfangen, und das Filter 63 mittels eines Filters 155 ersetzt wurde. In allen anderen Hinsichten sind die Module 50 und 150 identisch. In Übereinstimmung mit diesem Ausführungsbeispiel, führt das Filter 155 die Funktion des Separierens des übertragenen optischen Signals 22 der Wellenlänge λ1 von dem empfangenen optischen Signal 25 der Wellenlänge λ2 durch. Das Filter 155 ist zumindest teilweise transparent für das optische Signal 22 der Wellenlänge λ1, welches sich in die Richtung von Linse 29a zu Linse 31a hin ausbreitet, aber ist im Allgemeinen komplett reflektierend für das optische Signal 25 der Wellenlänge λ2, welches sich in die Richtung von Linse 31a zu dem Filter 155 hin ausbreitet. Das Filter 155 reflektiert im Wesentlichen alles von dem Licht der Wellenlänge λ2 auf das optische Element 33. Die optischen Elemente 33, 36 und 37a wirken in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise auf das optische Signal 25 ein, um das optische Signal 25 auf die Empfangs-P-I-N-Diode 3a zu richten.
Das Aufnehmen des Filters 155 stellt eine verbesserte optische Isolation zwischen der VCSEL 2a und der Empfangs-P-I-N-Diode 3a bereit, um Nah- und Fernübersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren, wodurch SNR in dem Modul 150 und entlang der Verbindung (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) weiter verbessert wird. Das Verwenden von unterschiedlichen Wellenlängen zum Übertragen und Empfangen optischer Signale reduziert auch Übersprechen und Anwortverlust und verbessert SNR.
Bezugnehmend auf 5 ist das Modul 200 sehr ähnlich zu dem in 3 gezeigten Modul 100, ausgenommen, dass das Modul 200 dieselbe Wellenlänge λ1, für die optischen Signale 22, welche übertragen werden, und für die optischen Signale 25, welche empfangen werden, verwendet, und dass das Modul 200 eine Aufnahme (receptacle) 240, die angepasst ist, um einen Konnektor 250 zu empfangen, der die Enden der optischen Fasern 5a - 5g (nur Faser 5a ist in der Seitendraufsicht gezeigt) hält, umfasst. Die Aufnahme 240 ist in dem oberen optischen Teil 110a des Optiksystems 110 gebildet. Der Konnektor 250 ist ein Multifaserkonnektor, wie zum Beispiel ein MPO Konnektor. Der Konnektor 250 ist in die Aufnahme 240 eingeführt, um die Fasern 5a - 5f mit den jeweiligen Linsen 31a - 32f (nur Linse 31a ist in der Seitendraufsicht von 5 gezeigt) mechanisch zu koppeln und optisch auszurichten. Typischerweise haben sowohl der Konnektor 250 als auch die Aufnahme 240 Ausrichtungs- und Sperrmerkmale darauf, die den Konnektor 250 mit der Aufnahme 240 ausrichten und sperren.
Dieser Typ von Konnektor/Aufnahme Interface ist nützlich in Fällen, wo es notwendig ist, das Modul mit einem Flachbandkabel, das mit einem MPO Konnektor, oder einem ähnlichen Multifaserkonnektor endet, zu koppeln. Die In-Reihe Konfiguration des Moduls 200 erleichtert solche Interfaces, indem sie es möglich macht, einen 250 Mikron Pitch zwischen angrenzenden Kanälen zu haben, der typischerweise der Abstand zwischen angrenzenden Faserenden in MPO Konnektoren ist.
Die Hauptstrahlteilungsfunktion wird mittels des Filters 64, welches an der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20 angeordnet ist, durchgeführt. Das Filter 64 lässt einen Anteil des optischen Signals 22 passieren, um ihm zu erlauben, durch den Strahlteiler 20 zu laufen, und reflektiert einen Anteil des optischen Signals 22 auf Linse 32a. Der Anteil des optischen Signals 22, der durch den Strahlteiler 20 läuft, läuft auch durch das Filter 65 und ist auf Linse 31a einfallend, welche auf das Licht in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise einwirkt. Das Filter 65, welches auf der oberen Seite 20c des Strahlteilers 20 angeordnet ist, verrichtet die Funktion des Separierens des übertragenen optischen Signals 22 der Wellenlänge λ1 von dem empfangenen optischen Signal 25 der Wellenlänge λ1. Das Filter 65 ist zumindest teilweise transparent für das optische Signal 22 der Wellenlänge λ1, welches sich in die Richtung von Linse 29a zu Linse 31a hin ausbreitet, aber ist komplett reflektierend für das optische Signal 25 der Wellenlänge λ1, welches sich in die Richtung von Linse 31a zu dem Filter 65 hin ausbreitet. Im Wesentlichen wird alles von dem Licht der Wellenlänge λ1, das mittels der Linse 31a auf das Filter 65 gerichtet ist, mittels Filter 65 auf das optische Element 33 reflektiert. Die optischen Elemente 33, 36 und 37a wirken in der oben, bezugnehmend auf 1, beschriebenen Weise auf das optische Signal 25 ein, um das optische Signal 25 auf die Empfangs-P-I-N-Diode 3a zu richten.
Wie oben, bezugnehmend auf 3, angedeutet, stellt das Aufnehmen der Filter 64 und 65 eine verbesserte optische Isolation zwischen der VCSEL 2a und der Empfangs-P-I-N-Diode 3a bereit, um Nah- und Fernübersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren, wodurch SNR in dem Modul 100 und entlang der Verbindung (nicht gezeigt zu Zwecken der Klarheit) weiter verbessert wird.
Bezugnehmend auf 6 ist das Modul 300 identisch zu dem in 2 gezeigten Modul 50, ausgenommen, dass anders als das Optiksystem 60 des in 2 gezeigten Moduls 50, das Optiksystem 60 des in 6 gezeigten Moduls 300 die in 5 gezeigte Aufnahme 240 hat, welche in ihm gebildet ist, um den in 5 gezeigten Konnektor 250 zu empfangen. Daher ist der einzige Unterschied zwischen dem in 2 gezeigten Modul 50 und dem in 6 gezeigten Modul 300, in Bezug auf die Weise, in der die optischen Fasern 5a - 5f an das Optiksystem 60 gekoppelt sind. Die Weise auf die das Modul 300 arbeitet, ist identisch zu der Weise, auf die das Modul 50 arbeitet, welche oben schon bezugnehmend auf 2 beschrieben worden ist. Wie das Modul 50 hat das Modul 300 auch niedriges Übersprechen, niedrigen Anwortverlust und einen hohen SNR.
Bezugnehmend auf 7 ist das Modul 350 ähnlich zu dem in 3 gezeigten Modul 100. Anders als das Optiksystem 110 von dem in 3 gezeigten Modul 100, hat das Optiksystem 310 des in 7 gezeigten Moduls 350 die in den 5 und 6 gezeigte Aufnahme 240, welche in ihm gebildet ist, um den in den 5 und 6 gezeigten Konnektor 250 zu empfangen. Das Optiksystem 310 weist obere und untere optische Teile 310a bzw. 310b auf, welche obere und untere Oberflächen 310a' bzw. 310b' haben. Die in den 1 - 6 gezeigten Linsen 31a - 31f wurden mittels flacher TIR Linsen 41a - 41f und asphärischen Linsen 42a - 42f ersetzt (nur Linsen 41a und 42a sind in der Seitendraufsicht von 7 sichtbar). Die Weise, auf die das Modul 350 arbeitet, ist sehr ähnlich zu der Weise, auf die das Modul 100 arbeitet, welche oben schon bezugnehmend auf 3 beschrieben worden ist.
Die Enden 5g der Fasern 5a - 5f sind nicht in Kontakt mit dem in 7 gezeigten Optiksystem 310, aber sind vielmehr in einem Luftspalt innerhalb der Aufnahme 240 angeordnet. Die flachen TIR Linsen 41a - 41f (nur Linse 41a ist sichtbar) falten die jeweiligen kollimierten Lichtstrahlen, wohingegen die asphärischen Linsen 42a - 24f (nur Linse 42a ist sichtbar) jeweilige optische Signale 25 kollimieren und übertragene optische Signale in die Enden 5g der optischen Fasern 5a - 5f fokussieren. In allen anderen Hinsichten arbeitet das in 7 gezeigte Modul 350 auf die oben, bezugnehmend auf das in 3 gezeigte Modul 100, beschrieben Weise. Wie das in 3 gezeigte Modul 100, hat auch das in 7 gezeigte Modul 350 niedriges Übersprechen, niedrigen Anwortverlust und einen hohen SNR.
Bezugnehmend auf 8 ist das Modul 400 ähnlich zu dem in 4 gezeigten Modul 150. Anders als das Optiksystem 60 von dem in 4 gezeigten Modul 150, hat das Optiksystem 410 des in 8 gezeigten Moduls 400 die in den 5 - 7 gezeigte Aufnahme 240, welche in ihm gebildet ist, um den in den 5 - 7 gezeigten Konnektor 250 zu empfangen. Das Optiksystem 410 weist obere und untere optische Teile 410a bzw. 410b auf, welche obere und untere Oberflächen 410a' bzw. 410b' haben. Die in den 1 - 6 gezeigten Linsen 31a - 31f wurden mittels flacher TIR Linsen 41a - 41f und asphärischen Linsen 42a - 42f ersetzt, welche in dem oberen optischen Teil 410a des Optiksystems 410 gebildet sind. Die Weise, auf die das Modul 400 arbeitet, ist sehr ähnlich zu der Weise, auf die das Modul 150 arbeitet, welche oben schon bezugnehmend auf 4 beschrieben worden ist. Wie Modul 150, hat auch Modul 400 niedriges Übersprechen, niedrigen Anwortverlust und einen hohen SNR.
Wie oben, bezugnehmend auf 7, beschrieben, falten die flachen TIR Linsen 41a - 41f (nur Linse 41a ist sichtbar) die jeweiligen kollimierten Lichtstrahlen, wohingegen die asphärischen Linsen 42a - 24f (nur Linse 42a ist sichtbar) empfangene optische Signale 25 kollimieren und optische Signale, welche übertragen werden, in die Enden 5g der optischen Fasern 5a - 5f fokussieren. In allen anderen Hinsichten arbeitet das in 8 gezeigte Modul 400 auf die oben, bezugnehmend auf das in 4 gezeigte Modul 150, beschriebene Weise.
Bezugnehmend auf 9, ist das Modul 500 identisch zu dem in 3 gezeigten Modul 100, ausgenommen, dass das Modul 500 einen zweiten Strahlteiler 520 umfasst, der identisch zu dem Strahlteiler 20 sein mag, ausgenommen, dass der Strahlteiler 520 nur ein einzelnes Filter 550 hat, welches auf einer oberen Seite 520c des Strahlteilers 520 angeordnet ist. Die untere Seite 520d des Strahlteilers mag, muss aber nicht, ein Filter haben, darauf angeordnet haben. Das Filter 550 ist entworfen, um nur optische Signale passieren zu lassen, die Wellenlänge λ2 haben, welche dann mittels der P-I-N-Diode 3a empfangen werden. Optische Signale, welche beliebige andere Wellenlängen haben, werden mittels des Filters 550 blockiert. In allen anderen Hinsichten arbeitet das Modul 500 auf die oben, bezugnehmend auf das in 3 gezeigte Modul 100, beschriebene Weise. Die zusätzliche Strahlteiler 520/Filter 550 Kombination stellt eine zusätzliche optische Isolation bereit, um Übersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren und SNR weiter zu erhöhen.
Bezugnehmend auf 10 ist das Modul 600 identisch zu dem in 9 gezeigten Modul 500, ausgenommen, dass das Filter 64, welches auf der unteren Seite 20d des Strahlteilers 20 angeordnet ist, durch den Luftspalt 62, welcher mittels der Vertiefung 61 gebildet ist, ersetzt wurde, wie oben bezugnehmend auf 2 beschrieben wurde. Der Luftspalt 62 führt die Hauptstrahlteilungsfunktion, welche oben bezugnehmend auf 2 beschrieben wurde, durch. In allen anderen Hinsichten arbeitet das Modul 600 auf die oben, bezugnehmend auf das in 9 gezeigte Modul 500, beschriebene Weise. Wie oben bezugnehmend auf 9 angedeutet wird, stellt die zusätzliche Strahlteiler 520/Filter 550 Kombination eine zusätzliche optische Isolation bereit, um Übersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren und SNR weiter zu erhöhen.
Bezugnehmend auf 11, ist das Modul 700 identisch zu dem in 7 gezeigten Modul 350, ausgenommen, dass das Modul 700 den zweiten Strahlteiler 520, welcher oben bezugnehmend auf die 9 und 10 beschrieben ist, umfasst. Wie oben angedeutet ist, hat der zweite Strahlteiler 520 das Filter 550 auf der oberen Seite 520c davon angeordnet. Die untere Seite 520d des Strahlteilers mag, muss aber nicht, ein Filter haben darauf angeordnet haben. Das Filter 550 ist entworfen, um nur optische Signale passieren zu lassen, die Wellenlänge λ2 haben, welche dann mittels der P-I-N-Diode 3a empfangen werden. Optische Signale, welche beliebige andere Wellenlängen haben, werden mittels des Filters 550 blockiert. In allen anderen Hinsichten arbeitet das Modul 700 auf die oben, bezugnehmend auf das in 7 gezeigte Modul 350, beschriebene Weise. Wie oben angedeutet wird, stellt die zusätzliche Strahlteiler 520/Filter 550 Kombination eine zusätzliche optische Isolation bereit, um Übersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren und SNR weiter zu erhöhen.
Bezugnehmend auf 12, ist das Modul 800 identisch zu dem in 11 gezeigten Modul 700, ausgenommen, dass das in 11 gezeigte Filter 64 durch den Luftspalt 62 ersetzt wurde. In allen Hinsichten arbeitet das Modul 800 auf dieselbe Weise, auf die das Modul 700 arbeitet, ausgenommen, dass die Hauptstrahlteilungsfunktion eher mittels des Luftspalts 62, als mittels des Filters 64 verrichtet wird.
13 illustriert eine bidirektionale optische Verbindung 900, die zwei bidirektionale parallele optische Transceivermodule 910 und 920 und ein optisches Faserkabel 930, das die Module 910 und 290 verbindet, enthält. Die Module 910 und 920 mögen beliebige der in den 1 - 12 gezeigten Module oder ähnliche Module sein, die die Prinzipien und Konzepte, welche oben bezugnehmend auf die 1 - 12 beschrieben sind, enthalten. Die Module 910 und 920 mögen optische Signale derselben Wellenlänge λ1 übertragen und empfangen oder sie mögen optische Signale der ersten und zweiten Wellenlängen λ1 bzw. λ2 übertragen und empfangen. Das Kabel 930 mag zum Beispiel ein optisches Flachbandfaserkabel sein, welches eine Anzahl von Fasern gleich der Anzahl von Kanälen der Module 910 und 920 hat. Zum Beispiel in einem Fall, wo jedes der Module 910 und 920 sechs Kanäle hat, würde das Kabel 930 sechs Fasern haben. Optische Signale werden über jede Faser des Kabels 930 übertragen und empfangen, so dass optische Signale in beide der Richtungen, welche mittels der Pfeile 941 und 942 repräsentiert sind, transportiert werden.
Die bidirektionale optische Verbindung 900 ist fähig, eine sehr hohe Bandbreite zu haben. Zum Beispiel annehmend, dass jedes der Module 910 und 920 sechs Kanälen hat und dass jeder Kanal simultan mit einer Datenrate von 10 Gigabits pro Sekunde (Gpbs) überträgt und mit einer Datenrate von 10 Gigabits pro Sekunde empfängt, für eine Gesamtsummendatenrate (aggregate data rate) von 20 Gbps pro Kanal, dann wäre die bidirektionale Datenrate der Verbindung 900; 6 x 20 Gbps = 120 Gbps. Natürlich kann die Datenrate der Verbindung 900 mittels Verwendens von Laserdioden und Fotodioden erhöht werden, die bei höheren Datenraten arbeiten und/oder mittels Erhöhens der Anzahl von Kanälen, die in den Modulen bereitgestellt sind, und der Anzahl von Fasern des Kabels 930. Zusätzlich können andere Maßnahmen getroffen werden, um die Verbindungsdatenrate weiter zu erhöhen, wie zum Beispiel das Verwenden elektronischer Dispersionskompensationstechniken. Ferner, aufgrund der In-Reihe Zickzackkonfiguration der Module 910 und 920, kann die Kanaldichte der Module 910 und 920 erhöht werden, während ihre kompakte Natur erhalten bleibt. Auch die kompakte Natur der Module 910 und 920 erlaubt es, dass viele nebeneinander und/oder gestapelt eines über dem anderen platziert werden, um zu erlauben, dass eine große Anzahl der Verbindungen 900 unter Verwendung von wenig Platz konstruiert werden.
Ferner offenbart die vorliegende Anmeldung noch folgende Ausführungsbeispiele:

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst das Optiksystem jedes Moduls zumindest einen ersten Strahlteiler, welcher zumindest eine obere Seite und eine untere Seite hat, wobei die optischen Signale, welche mittels der Lichtquellen produziert werden, einfallend sind auf der unteren Seite des ersten Strahlteilers bei jeweiligen Einfallswinkeln (AOIs) relativ zu einer Z-Achse des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems, und wobei an zumindest jeweiligen ersten Anteilen der jeweiligen optischen Signale, die einfallend sind auf die untere Seite des ersten Strahlteilers, durch den ersten Strahlteiler laufen, und wobei das Optiksystem die jeweiligen ersten Anteile, die durch den ersten Strahlteiler laufen, in die jeweiligen Endflächen der jeweiligen optischen Fasern koppelt.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind in dem Verfahren innerhalb jedes Moduls jede(r) jeweilige Faserendfläche, jeweilige Empfangslichtdetektor und jeweilige Lichtquelle in einer gemeinsamen Linie in X und Y Dimensionen des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens sind in dem Verfahren die AOIs gleich sind und in einem Bereich von 0° bis ungefähr 15°.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens weist in dem Verfahren jedes Modul auf:

einen Array von Überwachungslichtdetektoren, welcher auf die jeweilige Montageoberfläche montiert wird, wobei die untere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers zweite Anteile der optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen produziert sind, bei jeweiligen Reflexionswinkeln (AORs) relativ zu der Z-Achse des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems reflektiert, und wobei jeder Überwachungslichtdetektor des jeweiligen Arrays von Überwachungslichtdetektoren einen der jeweiligen zweiten Anteile empfängt, welche mittels der unteren Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers reflektiert werden, und ein jeweiliges elektrisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen des jeweiligen zweiten Anteils produziert.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst sind in dem Verfahren jedes Modul jede(r) jeweilige Faserendfläche, jeweilige Empfangslichtdetektor, jeweilige Überwachungslichtdetektor und jeweilige Lichtquelle in einer gemeinsamen Linie in X und Y Dimension des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems.
Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst jedes jeweilige Optiksystem ferner:

einen ersten Array von optischen Elementen, welcher zwischen den jeweiligen Endflächen der jeweiligen optischen Fasern und dem jeweiligen ersten Strahlteiler angeordnet wird, wobei jedes optische Element des jeweiligen ersten Arrays einen jeweiligen ersten Anteil des jeweiligen optischen Signals empfängt, das durch den jeweiligen ersten Strahlteiler läuft, und den jeweiligen ersten Anteil auf eine jeweilige Endfläche einer jeweiligen optischen Faser richtet, wobei jedes jeweilige optische Element des jeweiligen ersten Arrays ein jeweiliges optisches Signal empfängt, welches aus einer jeweiligen Endfläche heraus läuft, und das jeweilige empfangene optische Signal, welches aus der jeweiligen Endfläche heraus läuft, auf die obere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers richtet, und wobei die obere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers die jeweiligen optischen Signale reflektiert, welche darauf in eine erste Richtung gerichtet werden.

Gemäß einem exemplarischen Ausführungsbeispiel des Verfahrens umfasst in dem Verfahren jedes jeweilige Optiksystem ferner:

eine erste reflektierende Oberfläche, wobei die erste reflektierende Oberfläche die jeweiligen optischen Signale empfängt, welche in der ersten Richtung reflektiert werden, und die empfangenen jeweiligen optischen Signale in eine zweite Richtung reflektiert.

eine zweite reflektierende Oberfläche, wobei die zweite reflektierende Oberfläche die jeweiligen optischen Signale empfängt, welche in der ersten Richtung reflektiert werden, und die optischen Signale in eine dritte Richtung reflektiert, die im Allgemeinen entgegengesetzt der ersten Richtung ist.

einen zweiten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der jeweiligen zweiten reflektierenden Oberfläche und dem jeweiligen Array von Empfangslichtdetektoren angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des jeweiligen zweiten Arrays ein jeweiliges optisches Signal empfängt,
welches mittels der zweiten reflektierenden Oberfläche in die dritte Richtung reflektiert wird, und das jeweilige optische Signal auf einen jeweiligen Empfangslichtdetektor des jeweiligen Arrays von Empfangslichtdetektoren fokussiert.

einen dritten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der unteren Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers und dem jeweiligen Array von Lichtquellen angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des jeweiligen dritten Arrays ein jeweiliges optisches Signal empfängt, welches mittels einer jeweiligen Lichtquelle produziert wird, und das jeweilige optische Signal auf die untere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers richtet.

einen vierten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der unteren Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers und dem jeweiligen Array von Überwachungslichtdetektoren angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des jeweiligen vierten Arrays einen jeweiligen Anteil empfängt,
welcher mittels der unteren Seite des jeweiligen ersten Strahlteiles reflektiert wird, und den jeweiligen reflektierten zweiten Anteil auf einen jeweiligen Überwachungslichtdetektor des jeweiligen Arrays von Überwachungslichtdetektoren fokussiert.

einen zweiten Strahlteiler, und wobei das Optiksystem jeweilige optische Signale empfängt, welche aus den jeweiligen Endflächen heraus laufen, und
die jeweiligen optischen Signale, welche aus den jeweiligen Endflächen heraus laufen, auf die obere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers richtet, und
wobei die obere Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers die jeweiligen optischen Signale reflektiert, welche darauf gerichtet werden, und wobei der jeweilige zweite Strahlteiler in einem optischen Pfad angeordnet ist, entlang dem sich die jeweiligen optischen Signale, welche mittels der oberen Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers reflektiert werden, bewegen, und wobei zumindest jeweilige Anteile der jeweiligen optischen Signale, welche mittels der oberen Seite des jeweiligen ersten Strahlteilers reflektiert werden,
einfallend sind auf die obere Seite des jeweiligen zweiten Strahlteilers, und
wobei der jeweilige zweite Strahlteiler es nur jeweiligen Anteilen von optischen Signalen, die einfallend sind auf die obere Seite des jeweiligen zweiten Strahlteilers, die von zumindest einer beabsichtigten Lichtwellenlänge sind, erlaubt, durch den jeweiligen zweiten Strahlteiler zu laufen und mittels des jeweiligen Optiksystems auf jeweilige Empfangslichtdetektoren des jeweiligen Arrays von Empfangslichtdetektoren gekoppelt zu werden.

Es sollte auch bemerkt sein, dass die Erfindung oben bezugnehmend auf ein paar illustrative Ausführungsbeispiele zu den Zwecken des Aufzeigens der Prinzipien und Konzepte der Erfindung beschrieben worden ist. Die Erfindung ist nicht begrenzt auf die Ausführungsbeispiele, welche hierin beschrieben wurden, wie es von Fachleuten in Hinsicht auf die Beschreibung, welche hierin bereitgestellt ist, verstanden wird. Viele Modifikationen mögen an den Ausführungsbeispielen, welche hierin beschrieben sind, gemacht werden, ohne von den Zwecken und Zielen der Erfindung abzuweichen, und alle solche Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der Erfindung.
Zum Beispiel mögen zusätzliche Filter in den Modulen an verschiedenen Stellen verwendet sein, um Übersprechen und Anwortverlust weiter zu reduzieren. Als ein anderes Beispiel mögen Strahlteiler, welche Formen und Orientierungen haben, die unterschiedlich von den gezeigten sind, in den Modulen verwendet werden. Auch, während die optischen Pfade innerhalb der Module in den 1 - 12 gezeigt wurden, als hätten sie bestimmte Richtungsabhängigkeiten, mögen die Richtungsabhängigkeiten dieser optischen Pfade unterschiedlich von denen sein, welche gezeigt sind. Es sollte auch bemerkt sein, dass, obwohl die Lichtquellen und Empfangslichtdetektoren in den 1 - 12 gezeigt wurden, als seien sie VCSELs bzw. P-I-N-Dioden, andere Lichtquellen und Lichtdetektoren zu diesem Zweck verwendet werden mögen. Auch können, wenn es unnötig ist, die optischen Signale zu überwachen, die mittels der Lichtquellen produziert werden, die Arrays von Überwachungslichtdetektoren (zum Beispiel Array 4 in 1) eliminiert werden, in welchem Fall der Strahlteiler 20 nicht konfiguriert werden müsste, um Lichtanteil 28 zu reflektieren. Diese und andere Modifikationen sind innerhalb des Umfangs der Erfindung, wie von Fachleuten, in Hinsicht auf die Beschreibung, welche hierin bereitgestellt ist, verstanden wird.

Claims

Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul aufweisend: eine im Allgemeinen planare Montageoberfläche, die in einer ersten Ebene liegt; einen Array von Lichtquellen, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist; einen Array von Lichtdetektoren, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist; ein Optiksystem, welches auf der Montageoberfläche oberhalb des Arrays von Lichtquellen und des Arrays von Lichtdetektoren angeordnet ist wobei das Optiksystem aufweist: einen oberen Teil, der durch ein Refractive Index (RI) matchendes Epoxid an einen unteren Teil gesichert ist; einen ersten Strahlteiler; und eine Tasche, die zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Optiksystems angeordnet ist, wobei das Refractive Index (RI) matchende Epoxid den Strahlteiler umgibt und den Strahlteiler innerhalb der Tasche in fixierter Weise positioniert, wobei der Strahlteiler ein erstes Filter hat, welches auf einer oberen Seite angeordnet ist, und ein zweites Filter hat, welches auf einer unteren Seite angeordnet ist, wobei erste optische Signale produziert durch den Array von Lichtquellen einfallend sind auf das zweite Filter, welches jedes der ersten optischen Signale in wenigstens einen ersten und einen zweiten Anteil aufspaltet, wobei die ersten Anteile der jeweiligen optischen Signale durch das Refractive Index (RI) matchende Epoxid und die obere Seite des ersten Strahlteilers laufen, bevor gekoppelt zu werden von wenigstens einem ersten optischen Element des Optiksystems in jeweilige Endflächen jeweiliger optischer Fasern, welche mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind; und einen Array von Überwachungslichtdetektoren montiert auf der Montageoberfläche und konfiguriert, um die zweiten Anteile der optischen Signale von dem zweiten Filter zu empfangen.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 1, wobei die ersten optischen Signale, welche mittels der Lichtquellen produziert sind, einfallend sind auf der unteren Seite des ersten Strahlteilers bei jeweiligen Einfallwinkeln (AOIs) relativ zu einer Normalen zur unteren Seite des ersten Strahlteilers, wobei die AOI in einem Bereich von ungefähr 0° bis ungefähr 15° sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Ebene einer X-Y-Ebene eines X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems entspricht; jede(r) jeweilige Empfangslichtdetektor und jeweilige Lichtquelle in einer gemeinsamen Linie in X und Y Dimensionen des X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems sind, sodass jede(r) Empfangslichtdetektor und jeweilige Lichtquelle eine gemeinsame X Koordinate und unterschiedliche Y Koordinaten in der X-Y Ebene haben, und wobei jede jeweilige Faserendfläche die gemeinsame X Koordinate der(s) jeweiligen Lichtquelle und Empfangslichtdetektors hat und Y und Z Koordinaten hat, die unterschiedlich von den Y und Z Koordinaten der(s) jeweiligen Lichtquelle und Empfangslichtdetektors sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 3, wobei das zweite Filter die zweiten Anteile der optischen Signale unter jeweiligen Reflexionswinkeln (AOR) ausrichtet relativ zu der Normalen zu der unteren Seite des ersten Strahlteilers, wobei die Reflexionswinkel (AOR) in einem Bereich von ungefähr 0° bis ungefähr 15° sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß dem Anspruch 4, wobei die erste Ebene einer X-Y-Ebene eines X, Y, Z kartesischen Koordinatensystems entspricht, und wobei jede(r) jeweilige Überwachungslichtdetektor, jeweilige Empfangslichtdetektor und jeweilige Lichtquelle eine gemeinsame X Koordinate und unterschiedliche Y Koordinaten in der X-Y Ebene haben, und wobei jede jeweilige Faserendfläche die gemeinsame X Koordinate der(s) jeweiligen Lichtquelle, Überwachungslichtdetektors und Empfangslichtdetektors hat und Y und Z Koordinaten hat, die unterschiedlich von den Y und Z Koordinaten der(s) jeweiligen Lichtquelle, Überwachungslichtdetektors und Empfangslichtdetektors sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das wenigstens eine erste optische Element des Optiksystems umfasst: einen ersten Array von optischen Elementen, welcher zwischen den Endflächen der optischen Fasern und dem ersten Strahlteiler angeordnet ist, wobei jedes optische Element des ersten Arrays einen jeweiligen ersten Anteil des jeweiligen ersten optischen Signals empfängt, das durch den ersten Strahlteiler läuft, und den empfangenen ersten Anteil auf eine jeweilige Endfläche einer jeweiligen optischen Faser richtet, wobei jedes jeweilige optische Element des ersten Arrays ein jeweiliges zweites optisches Signal empfängt, welches aus einer jeweiligen Endfläche heraus läuft, und das jeweilige empfangene optische Signal, welches aus der jeweiligen Endfläche heraus läuft, auf die obere Seite des ersten Strahlteilers richtet.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 6, ferner umfassend: wenigstens ein zweites optisches Element, wobei die zweiten optischen Signale von dem ersten Strahlteiler in einer ersten Richtung reflektiert werden und durch das wenigstens eine zweite optische Element auf jeweilige Empfangslichtdetektoren des Arrays von Empfangslichtdetektoren gekoppelt werden, und wobei jede der optischen Fasern gleichzeitig überträgt und empfängt die ersten optischen Signale, die in die jeweiligen Endflächen gekoppelt sind, respektive die zweiten optischen Signale, die aus den jeweiligen Endflächen heraustreten; und das wenigstens eine zweite optische Element des Optiksystems umfasst: eine erste reflektierende Oberfläche, wobei die erste reflektierende Oberfläche die jeweiligen optischen Signale empfängt, welche in der ersten Richtung reflektiert sind, und die empfangenen jeweiligen optischen Signale in eine zweite Richtung reflektiert.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 7, wobei das wenigstens eine zweite optische Element des Optiksystems ferner umfasst: eine zweite reflektierende Oberfläche, wobei die zweite reflektierende Oberfläche die jeweiligen optischen Signale empfängt, welche in der ersten Richtung reflektiert sind, und die optischen Signale in eine dritte Richtung reflektiert auf die Empfangslichtdetektoren des Arrays von Empfangslichtdetektoren.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 8, wobei das wenigstens eine zweite optische Element des Optiksystems ferner umfasst: einen zweiten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der zweiten reflektierenden Oberfläche und dem Array von Empfangslichtdetektoren angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des zweiten Arrays ein jeweiliges zweites optisches Signal empfängt, welches mittels der zweiten reflektierenden Oberfläche in die dritte Richtung reflektiert ist, und das jeweilige zweite optische Signal auf einen jeweiligen Empfangslichtdetektor des Arrays von Empfangslichtdetektoren fokussiert.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 9, wobei das Optiksystem ferner umfasst: einen dritten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der unteren Seite des ersten Strahlteilers und dem Array von Lichtquellen angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des dritten Arrays ein jeweiliges erstes optisches Signal empfängt, welches mittels einer jeweiligen Lichtquelle produziert ist, und das jeweilige erste optische Signal auf die untere Seite des ersten Strahlteilers richtet.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß Anspruch 10, wobei das Optiksystem ferner umfasst: einen vierten Array von optischen Elementen, welcher zwischen der unteren Seite des ersten Strahlteilers und dem Array von Überwachungslichtdetektoren angeordnet ist, und wobei jedes optische Element des vierten Arrays einen jeweiligen zweiten Anteil empfängt, welcher mittels der unteren Seite des ersten Strahlteilers gerichtet ist auf die Überwachungslichtdetektoren, und den jeweiligen reflektierten zweiten Anteil auf einen jeweiligen Überwachungslichtdetektor des Arrays von Überwachungslichtdetektoren fokussiert.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 2 bis 11, welches ferner aufweist: einen zweiten Strahlteiler, welcher in dem Optiksystem umfasst ist, welcher wenigstens eine obere Seite und eine untere Seite hat und wobei die zweiten optischen Signale reflektiert in der ersten Richtung durch wenigstens eines der zweiten optischen Elemente auf den zweiten Strahlteiler gekoppelt sind, und wobei der zweite Strahlteiler es nur jeweiligen Anteilen der optischen Signale, die einfallend auf der oberen Seite des zweiten Strahlteilers sind, die von zumindest einer beabsichtigten Lichtwellenlänge sind, erlaubt, durch den zweiten Strahlteiler zu laufen und mittels des wenigstens einen zweiten optischen Elements des Optiksystems auf jeweilige Empfangslichtdetektoren des Arrays von Empfangslichtdetektoren gekoppelt zu werden.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die jeweiligen ersten optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen produziert sind, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind, und wobei die jeweiligen optischen Signale, welche aus den jeweiligen Endflächen heraus laufen, von einer zweiten Wellenlänge λ2 sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die jeweiligen optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen produziert sind, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind und wobei die jeweiligen optischen Signale, welche von den jeweiligen Endflächen heraus laufen, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Endflächen der optischen Fasern mittels einer Stoß-Kupplungsanordnung mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei die Endflächen der optischen Fasern mittels eines Multifaserkonnektors mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind.
Verfahren zum bidirektionalen Kommunizieren optischer Signale über eine optische Verbindung, wobei das Verfahren aufweist: Bereitstellen erster und zweiter bidirektionaler paralleler optischer Transceivermodule, welche mechanisch an entgegengesetzte Enden eines optischen Faserkabels gekoppelt werden, wobei jedes Modul aufweist: eine im Allgemeinen planare Montageoberfläche, die in einer ersten Ebene liegt; einen Array von Lichtquellen, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist; einen Array von Lichtdetektoren, welcher auf die Montageoberfläche montiert ist; einen Array von Überwachungslichtdetektoren angeordnet auf der Montageoberfläche; ein Optiksystem, welches auf der Montageoberfläche oberhalb des Arrays von Lichtquellen und des Arrays von Lichtdetektoren angeordnet ist, wobei das Optiksystem aufweist: einen oberen Teil, der durch ein Refractive Index (RI) matchendes Epoxid gesichert an einen unteren Teil ist; einen ersten Strahlteiler; und eine Tasche, die zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Optiksystems angeordnet ist, wobei das RI-matchende Epoxid den Strahlteiler umgibt und den Strahlteiler innerhalb der Tasche in fixierter Weise positioniert, wobei der Strahlteiler ein erstes Filter hat, welches auf einer oberen Seite angeordnet ist, und ein zweites Filter hat, welches auf einer unteren Seite angeordnet ist, wobei die ersten optische Signale produziert durch das Array von Lichtquellen einfallend sind auf das zweite Filter, welches jedes der ersten optischen Signale in wenigstens einen ersten Anteil und einen zweiten Anteil aufspaltet, wobei die ersten Anteile der jeweiligen optischen Signale durch das Refractive Index (RI) matchende Epoxid und die obere Seite des ersten laufen, bevor gekoppelt zu werden von wenigstens einem ersten optischen Element des Optiksystems in jeweilige Endflächen jeweiliger optischer Fasern des optischen Faserkabels wobei die untere Seite des ersten Stahlteilers die zweiten Anteile der optischen Signale auf jeweilige Überwachungslichtdetektoren von dem Array von Überwachungslichtdetektoren ausrichtet; gleichzeitiges Übertragen und Empfangen von optischen Signalen in jedem der Module.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die jeweiligen optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen des ersten Moduls produziert werden, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind und wobei die jeweiligen optischen Signale, welche aus den jeweiligen Endflächen der Fasern heraus laufen, welche an das erste Modul gekoppelt werden, von einer zweiten Wellenlänge λ2 sind, und wobei die jeweiligen optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen des zweiten Moduls produziert werden, von einer zweiten Wellenlänge λ2 sind, und wobei die jeweiligen optischen Signale, welche aus den jeweiligen Endflächen der Fasern heraus laufen, welche an das zweite Modul gekoppelt werden, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind.
Verfahren gemäß Anspruch 17, wobei die jeweiligen ersten optischen Signale, welche mittels der jeweiligen Lichtquellen des Arrays von Lichtquellen der ersten und zweiten Module produziert sind, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind, und wobei die jeweiligen zweiten optischen Signale, welche aus den jeweiligen Endflächen der Fasern laufen, welche an die ersten und zweiten Module gekoppelt sind, von einer ersten Wellenlänge λ1 sind.
Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei das zweite Filter teilweise reflektierend und teilweise transparent für eine erste Wellenlänge der ersten optischen Signale ist.
Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 und 20, wobei das erste Filter transparent für eine Wellenlänge der ersten optischen Signale und reflektierend für eine Wellenlänge der zweiten optischen Signale ist.
Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, 20 und 21, wobei die Wellenlänge der ersten optischen Signale gleich der Wellenlänge der zweiten optischen Signale ist.
Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, 20 und 21 wobei die Wellenlänge der ersten optischen Signale und die Wellenlänge der zweiten optischen Signale unterschiedlich sind.
Das bidirektionale parallele optische Transceivermodul gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 und 20 bis 23, wobei das Optiksystem einen Luftspalt aufweist, angrenzend an die untere Seite des ersten Strahlteilers, und wobei das erste Filter transparent für eine Wellenlänge der ersten optischen Signale ist und reflektierend für eine Wellenlänge der zweiten optischen Signale ist und wobei der Luftspalt teilweise reflektierend und teilweise transparent für eine erste Wellenlänge der ersten optischen Signale ist.
Bidirektionales paralleles optisches Transceivermodul zur Kommunikation . über eine bidirektionale optische Verbindung, wobei das Transceivermodul aufweist: einen Array von Lichtquellen, einen Array von Empfangslichtdetektoren, ein Array von Überwachungslichtdetektoren, welche im Wesentlichen parallel zu einander auf einer Montageoberfläche montiert sind, wobei jede Lichtquelle fähig ist, ein jeweiliges erstes optisches Signal einer ersten Wellenlänge in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen elektrischen Signals zu produzieren, und wobei jeder Lichtdetektor fähig ist, ein jeweiliges elektrisches Signal in Reaktion auf ein Empfangen eines jeweiligen zweiten optischen Signals der ersten Wellenlänge zu produzieren; ein Optiksystem, welches auf der Montageoberfläche angeordnet ist, wobei Endflächen von einer Mehrzahl von optischen Fasern von zumindest einem optischen Faserkabel mechanisch an das Optiksystem gekoppelt sind und wobei das Optiksystem aufweist: einen oberen Teil, der durch ein Refractive Index (RI) matchendes Epoxid gesichert an einen unteren Teil ist; einen ersten Strahlteiler; und eine Tasche, die zwischen dem oberen Teil und dem unteren Teil des Optiksystems angeordnet ist, wobei das Refractive Index (RI) matchende Epoxid den Strahlteiler innerhalb der Tasche in fixierter Weise positioniert, wobei der Strahlteiler ein erstes Filter hat, welches auf einer oberen Seite angeordnet ist, und ein zweites Filter hat, welches auf einer unteren Seite angeordnet ist, wobei die ersten optischen Signale produziert durch das Array von Lichtquellen einfallend sind auf das zweite Filter, welches jedes der ersten optischen Signale in wenigstens einen ersten und einen zweiten Anteil aufspaltet, wobei die ersten Anteile der ersten optischen Signale durch die untere Seite und die obere Seite des ersten Strahlteilers laufen und durch das Optiksystem gekoppelt sind in jeweilige Endflächen jeweiliger optischer Fasern, wobei die zweiten Anteile von dem ersten Strahlteiler auf die jeweiligen Überwachungslichtdetektoren des Arrays von Überwachungslichtdetektoren gerichtet sind, und wobei zweite optische Signale, die aus den Endflächen jeweiliger optischer Fasern heraustreten, einfallend sind auf der oberen Seite des ersten Strahlteilers und dadurch reflektiert und umgeleitet werden durch das optische Kopplungssystem in einer Richtung zu dem Array von Empfangslichtdetektoren.