專利名稱：消費者輸入/輸出光收發(fā)器模塊、有源光纜及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有源光纜(active optical cable) 0更具體地，本發(fā)明涉及用于非常適用于消費應(yīng)用的有源光纜的消費者輸入/輸出(consumer input/output, CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊。
背景技術(shù)：
有源光纜是在其一端或兩端用包含光收發(fā)器模塊的插頭封端的光纖線纜。插頭具有殼體，所述殼體一般被構(gòu)造為被接納在形成在籠子(cage)中的開口中。插頭殼體上的機械耦合特征形成與籠子上的機械耦合特征互鎖的鎖扣，以將插頭殼體固定到籠子上。當(dāng)插頭殼體被完全插入籠子中時，插頭殼體的鎖扣與籠子上的機械耦合特征中的一個或多個配合，以鎖定籠子內(nèi)的插頭殼體。插頭殼體的鎖扣一般可由用戶操作，以被置于將插頭殼體與籠子解耦合的解鎖位置，從而允許用戶將插頭殼體從籠子取出。因此，插頭殼體的鎖扣有時被稱為“解鎖裝置”、“解鎖機構(gòu)”或簡稱為“解鎖”。圖1示出了目前用于光通信工業(yè)中的已知的四通道小型可插拔(Quad Small Form-Factor Pluggable, QSFP)有源光纜2的透視頂視圖。QSFP有源光纜2的光纖線纜3 包含多根發(fā)射光纖(為了清楚起見沒有示出)和多根接收光纖(為了清楚起見沒有示出)。 線纜3的端部3a用插頭4封端。插頭4具有殼體5，前述的光收發(fā)器模塊(為了清楚起見沒有示出)被容納在所述殼體5中。插頭殼體5包括第一殼體部分5a和第二殼體部分5b， 其中，所述第一殼體部分5a和所述第二殼體部分5b通過緊固元件(為了清楚起見沒有示出)連接在一起。插頭殼體5的第一殼體部分5a和第二殼體部分5b通常由鑄鋁、鑄鋅或鑄鋅合金制成。插頭4的解鎖裝置6允許插頭殼體5從籠子(為了清楚起見沒有示出)拆下，使得插頭殼體5可以被籠子取出。拉片7的近端7a與解鎖裝置6連接。當(dāng)用戶沿箭頭8所示的方向拉拽拉片7的末端7b時，解鎖裝置6的滑塊部分6a和6b (在圖1中僅可見滑塊部分6a)沿箭頭8所示的方向移動到有限的程度。滑塊部分6a和6b的這樣的移動導(dǎo)致滑塊部分6a和6b的向外彎曲的端部6a'和6b'分別壓靠籠子上的相應(yīng)抓扣特征(為了清楚起見沒有示出)，從而允許插頭殼體5從籠子退出。目前用于光通信工業(yè)中的大部分有源光纜具有與圖1中所示的QSFP有源光纜2 相似的構(gòu)造，但是在工業(yè)中也使用具有其他形式因素的其他類型的有源光纜。在圖1所示類型的QSFP有源光纜中，容納在插頭殼體5中的光收發(fā)器模塊通常包含并行的垂直腔面發(fā)射激光器(VCSEL)陣列、并行的光電二極管陣列和并行的激光器驅(qū)動器和接收器集成電路 (IC)芯片。這些并行部件被安裝在插頭印刷電路板(PCB)9的上表面上。并行部件(特別是VCSEL陣列)相對昂貴，這很大部分是由于需要VCSEL之間的高度均一性。此外，在這些模塊中所使用的并行部件以較小的規(guī)模制造，由此一般具有與其相關(guān)的更高成本。并且，解鎖裝置6具有較大數(shù)量的零件，這也導(dǎo)致有源光纜2的更高成本。具體地，除了解鎖裝置6 本身以外，兩個壓縮彈簧(為了清楚起見沒有示出)也被容納在插頭殼體5內(nèi)，以提供沿箭頭8所示的方向偏置插頭4的偏置(biasing)力。所有這些因素提高了這些類型的有源光纜的整體成本。因此，這些類型的有源光纜往往對于消費應(yīng)用來說價格太高。因此，當(dāng)前可用的有源光纜一般不是非常適用于許多消費應(yīng)用。需要如下的用于有源光纜的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊可以以較低成本、高質(zhì)量地制造，并且特別適用于消費應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及用于有源光纜的消費者輸入/輸出(CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊、在有源光纜中使用CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的方法、包含一個或多個CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的有源光纜。所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊包括模塊電路板、至少第一和第二單線激光二極管、至少第一和第二單線光電二極管、至少一個集成電路(IC)、光學(xué)系統(tǒng)模塊、鎖扣以及跳線。模塊電路板具有基板、多個設(shè)置在基板上的電觸頭和多個穿過基板的電導(dǎo)體。第一和第二單線激光二極管、第一和第二單線光電二極管、集成電路(IC)以及光學(xué)系統(tǒng)模塊安裝在電路板基板上。 鎖扣與光學(xué)系統(tǒng)模塊機械耦合。跳線與鎖扣機械耦合。跳線保持至少第一和第二發(fā)射光纖和第一和第二接收光纖各自的近端。光學(xué)系統(tǒng)模塊的第一組光學(xué)元件在第一、第二發(fā)射光纖的近端和第一、第二單線激光二極管之間分別光學(xué)耦合光。光學(xué)系統(tǒng)模塊的第二組光學(xué)元件在第一、第二接收光纖的近端和第一、第二單線光電二極管之間分別光學(xué)耦合光。有源光纜包括具有至少第一和第二發(fā)射光纖以及至少第一和第二接收光纖的光纖線纜；以及與光纖線纜的末端連接的插頭殼體，其中，Cio光學(xué)收發(fā)器模塊被安裝在插頭殼體中。所述方法包括如下步驟提供CIO光學(xué)收發(fā)器模塊；將至少第一和第二發(fā)射光纖以及第一和第二接收光纖的近端與Cio光學(xué)收發(fā)器模塊的跳線連接；利用光學(xué)系統(tǒng)模塊的第一組光學(xué)元件在第一、第二發(fā)射光纖的近端和第一、第二單線激光二極管之間分別光學(xué)耦合光；以及利用光學(xué)系統(tǒng)模塊的第二組光學(xué)元件在第一、第二接收光纖的近端和第一、第二單線光電二極管之間分別光學(xué)耦合光。所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊包括模塊電路板，其具有基板、多個設(shè)置在基板上的電觸頭和多個穿過基板的電導(dǎo)體；至少第一和第二單線激光二極管，其安裝在電路板基板上；至少第一和第二單線光電二極管，其安裝在電路板基板上；至少一個集成電路(IC)，其安裝在基板上；光學(xué)系統(tǒng)模塊，其安裝在基板上；鎖扣，其與光學(xué)系統(tǒng)模塊機械耦合；以及跳線，其與鎖扣機械耦合。根據(jù)下面的描述、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明的這些和其他特征以及優(yōu)點將變得清林疋。


圖1示出了目前用于光通信工業(yè)中的已知的四通道小型可插拔(QSFP)有源光纜的透視頂視圖。圖2示出了根據(jù)示例性實施方式的有源光纜的透視頂視圖，其中插頭殼體被去除，以示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊。圖3示出了根據(jù)示例性實施方式的有源光纜的透視頂視圖，所述有源光纜具有容納圖2中所示的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的插頭。
圖4示出了圖3中所示的第二殼體部分的透視頂視圖，所述第二殼體部分在插頭 PCB的上表面上具有安裝在其中的圖2中所示的CIO光收發(fā)器模塊。圖5示出了圖2中所示的CIO光收發(fā)器模塊中的一個的透視頂視圖。圖6示出了圖5中所示的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的PCB的透視底視圖，所述PCB具有安裝在其上的激光二極管、光電二極管和IC。圖7示出了就在光學(xué)系統(tǒng)模塊被安裝在PCB上之前圖6所示的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的PCB的透視底視圖。圖8示出了在光學(xué)系統(tǒng)模塊被安裝在PCB上之后、就在鎖扣被固定到光學(xué)系統(tǒng)模塊上之前圖7所示的PCB的透視底視圖。圖9示出了在鎖扣被固定到光學(xué)系統(tǒng)模塊上之后圖8所示的PCB的透視底視圖。圖10示出了根據(jù)替代性實施方式的圖3中所示的插頭的橫截面?zhèn)纫晥D，其中，CIO 光學(xué)收發(fā)器模塊被垂直布置在插頭內(nèi)并且安裝在插頭PCB的相反兩側(cè)。圖11示出了圖4所示的插頭PCB的透視頂視圖，所述插頭PCB具有兩個安裝在其上的圖5-9所述類型的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，但是插座被去掉，以使得CIO光學(xué)收發(fā)器模塊的PCB被直接安裝在插頭PCB上。
具體實施例方式本發(fā)明涉及用于有源光纜的CIO光收發(fā)器模塊、包含該CIO光收發(fā)器模塊的有源光纜以及在有源光纜中使用CIO光收發(fā)器模塊的方法。與圖1中所示的有源光纜2的使用前述并行部件的光收發(fā)器模塊不同，CIO光收發(fā)器模塊包括兩個單線(singlet)激光二極管和兩個單線光電二極管，用于分別提供兩個發(fā)射通道和兩個接收通道。因為CIO光收發(fā)器模塊的單線激光二極管和光電二極管被用于光通信工業(yè)中的許多領(lǐng)域，所以它們被大規(guī)模制造，從而比圖1中所示的有源光纜2中所使用的并行激光二極管陣列和并行光電二極管陣列要便宜。因為此原因以及下面所述的其他原因，CIO光學(xué)收發(fā)器模塊可以以較低成本來制造，因此非常適用于消費應(yīng)用。圖2示出了根據(jù)示例性實施方式的有源光纜10的透視頂視圖，其中插頭殼體被去除，以示出有源光纜10的兩個CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和100b。有源光纜10包括光纖線纜13，所述光纖線纜13具有設(shè)置在其近端上的尾套14，用于將光纖線纜13與容納CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb的插頭(為了清楚起見沒有示出)連接。插頭將在下面參考圖 3和4進行詳細描述。根據(jù)此示例性實施方式，光纖線纜13包含4根發(fā)射光纖13a，13a'， 13b和13b'以及4根接收光纖13c，13c‘，13d和13d'。兩根發(fā)射光纖13a和13a‘的近端以CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa封端。另外兩根發(fā)射光纖13b和13b‘的近端以CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOb封端。兩根接收光纖13c和13c'的近端以CIO光學(xué)收發(fā)器模塊100a封端。另外兩根接收光纖13d和13d'的近端以CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOb封端。下面將參考圖4-9詳細描述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb的操作和部件。圖3示出了根據(jù)示例性實施方式的有源光纜10的透視頂視圖，其示出了封端光纖線纜13的近端的插頭20的一個實施方式。插頭20具有插頭殼體30，所述插頭殼體30容納圖2所示的CIO光收發(fā)器模塊IOOa和100b，如將在下面參考圖5-圖9詳細描述的。根據(jù)本實施方式，圖1中所示的已知有源光纜2的插頭殼體5已經(jīng)被改進來在殼體內(nèi)提供額外的空間，以容納CIO光收發(fā)器模塊IOOa和100b。如上參考圖1所示明的，圖1中所示的插頭殼體5的第一殼體部分fe和第二殼體部分恥通常由鑄造材料諸如鑄鋁、鑄鋅或鑄鋅合金制成。由于用于生產(chǎn)第一殼體部分如和第二殼體部分恥的鑄造工藝的特性，第一殼體部分fe和第二殼體部分恥的壁厚通常大于0.5毫米(mm)的厚度。因此，在已知的有源光纜2的殼體5內(nèi)沒有足夠的空間容納CIO光收發(fā)器模塊IOOa和100b。根據(jù)圖3的示意性實施方式，插頭殼體30具有鑄造(例如，鑄鋁、鑄鋅或鑄鋅合金)的第一殼體部分30a以及由片狀金屬制成的第二殼體部分30b。因此，第一殼體部分 30a與圖1所示的第一殼體部分6a非常相似，不同之處在于對第一殼體部分30a進行了各種改造，以允許其與片狀金屬第二殼體部分30b機械耦合。因為片狀金屬可以被制造得非常薄，所以使用片狀金屬制造第二殼體部分30b減小了第二殼體部分30b的壁厚，從而增大了插頭殼體30內(nèi)可用于容納CIO光收發(fā)器模塊IOOa和IOOb的空間的量。以此方式，插頭 20例如符合一種或多種小型(small form factor, SFF)標(biāo)準，諸如SFF-8436標(biāo)準。形成在第一殼體部分30a的側(cè)面上的片(tab) 32被構(gòu)造成摁扣配合(snap fit) 到形成在第二殼體部分30b的側(cè)面中的相應(yīng)開口 33中，以將第二殼體部分30b固定到第一殼體部分30a。插頭20的解鎖裝置40允許用戶將插頭20從籠子(為了清楚起見沒有示出)解鎖，從而使得插頭20可以被從籠子取出。解鎖裝置40包括第一解鎖部分41以及第一滑塊部分42和第二滑塊部分43 (在圖2中僅僅可以看到滑塊部分4 ?；瑝K部分42和 43可以分別于圖1中所示的解鎖裝置6的滑塊部分6a和6b相同。類似地，滑塊部分42和 43與籠子上的特征相互作用以將插頭殼體30與籠子解開的方式可以與上面參考圖1所述的、解鎖裝置6的滑塊部分42和43與籠子上的特征相互作用以將插頭殼體5與籠子解開的方式相同。拉片51在其近端51a通過緊固裝置52與解鎖裝置40連接。當(dāng)用戶沿箭頭53所示的方向拉拽拉片51的末端51b時，解鎖裝置40沿箭頭53所示的方向移動到有限的程度。解鎖裝置40的這樣的移動導(dǎo)致解鎖裝置40的滑塊部分42和43沿箭頭53所示的方向移動到有限的程度。位于第一殼體部分30a的相反兩側(cè)上的片55在位于第一解鎖部分 41的相反兩側(cè)上的相應(yīng)狹槽56內(nèi)移動，以限制解鎖裝置40相對于第一殼體部分30a的移動。滑塊部分42和43的這樣的移動導(dǎo)致滑塊部分42和43的向外彎曲的端部4 和4 分別壓靠籠子上的相應(yīng)抓扣特征(為了清楚起見沒有示出)，從而允許插頭殼體20從籠子退出。應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于圖3所示的插頭殼體30的構(gòu)造。圖3中所示的插頭殼體 30的構(gòu)造僅僅是適用于容納CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb的插頭殼體的一個實例。根據(jù)本文提供的公開內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解存在或可以制造多種合適的插頭殼體構(gòu)造來用于此目的。圖4示出了圖2中所示的第二殼體部分30b的透視頂視圖，所述第二殼體部分30b 在插頭PCB 101的第一表面上具有安裝在其中第一和第二 CIO光收發(fā)器模塊IOOa和100b。 除了行進通過插頭PCB 101的電跡線的構(gòu)造由于安裝在插頭PCB 9和101上的部件類型之間的差異而與行進通過插頭PCB 9的電跡線的構(gòu)造不同之外，插頭PCB 101可以與圖1中所示的插頭PCB 9相同。插頭PCB 101上具有電觸頭105，用于將插頭PCB 101電耦合到外部設(shè)備的電路，插頭20被插入該外部設(shè)備中(為了清楚起見沒有示出)。
光纖線纜13的尾套14的一部分被接納在設(shè)置在第二殼體部分30b中的開口 104 中。兩根發(fā)射光纖13a和13a'和兩根接收光纖13c和13c‘穿過尾套14從光纖線纜13 的近端13a伸出，并且與第一 CIO光收發(fā)器模塊IOOa連接。類似地，兩根發(fā)射光纖1 和 13b ‘和兩根接收光纖13d和13d'穿過尾套14從光纖線纜13的近端13a伸出，并且與第二 CIO光收發(fā)器模塊IOOb連接。 第一 CIO光收發(fā)器模塊IOOa和第二 CIO光收發(fā)器模塊IOOb具有相同的機械、光學(xué)和電學(xué)構(gòu)造。雖然CIO光收發(fā)器模塊IOOa和IOOb不限于在任何具體的數(shù)據(jù)速率下操作， 但根據(jù)本示例性實施方式，每一個CIO光收發(fā)器模塊IOOa和IOOb具有兩個2. 5吉比特每秒((ibps)發(fā)射通道和兩個2.5(ibpS接收通道。因此，CIO光收發(fā)器模塊IOOa和IOOb中的每一個具有10(ibpS合計數(shù)據(jù)速率，即同時具有5(ibpS輸入以及5(ibpS輸出。應(yīng)該注意，雖然在圖4中示出了兩個CIO光收發(fā)器模塊IOOa和100b，但是多于2個的CIO光收發(fā)器模塊可以被結(jié)合到有源光纜10的插頭20中。參考圖3和圖4，第一殼體部分30a和第二殼體部分30b在形成在第一殼體部分 30a的片32被接納在形成在第二殼體部分30b上的相應(yīng)開口 33中的區(qū)域周圍的位置上方、 下方和沿途，在較大的接觸面上重疊。該較大面積的重疊提供了法拉第籠，所述法拉第籠為插頭殼體30內(nèi)的部件提供了電磁干擾(EMI)屏蔽。此外，本發(fā)明消除了使用傳統(tǒng)解決方案 (例如，沿接縫的銀-環(huán)氧樹脂)的需要，這允許插頭20在需要的情況下更容易被重做，這轉(zhuǎn)而允許減低制造成本并且提高制造產(chǎn)率。現(xiàn)在將參考圖5-圖9描述第一 CIO光收發(fā)器模塊IOOa的部件和組裝。圖5示出了第一 CIO光收發(fā)器模塊IOOa的透視頂視圖。模塊IOOa的插座111接納模塊IOOa的 PCB 112。插座111與插頭PCB 101機械和電學(xué)耦合。模塊IOOa的跳線113保持發(fā)射光纖和接收光纖13a_13d'的近端。模塊IOOa的鎖扣114保持跳線113。插座蓋子115經(jīng)由耦合特征116旋轉(zhuǎn)耦合到插座111上，以允許蓋子115處于打開位置(圖5所示)和閉合位置(為了清楚起見沒有示出)。圖6示出了在第一和第二激光二極管121a和121b、第一和第二光電二極管12 和122b和IC 123已經(jīng)被安裝在PCBl 12上之后圖5中所示的PCB 112的透視底視圖。圖7示出了就在光學(xué)系統(tǒng)模塊117被安裝在PCB 112上之前圖6所示的PCB 112的透視底視圖。圖8示出了在光學(xué)系統(tǒng)模塊117被安裝在PCB 112上之后、鎖扣114即將被固定到光學(xué)系統(tǒng)模塊117上之前圖7所示的PCB 112的透視底視圖。圖9示出了在鎖扣114被固定到光學(xué)系統(tǒng)模塊117上之后圖8所示的PCB112的透視底視圖。第一激光二極管121a和第二激光二極管121b分別被安裝在模塊PCB112的下表面112b上，第一光電二極管12 和第二光電二極管122b分別被安裝在模塊PCB 112的下表面11 上。激光二極管121a和121b可以是(但不必須是)VCSEL。光電二極管可以是 (但不必須是)P-I-N 二極管。如上所示，與圖1中所示的有源光纜2的光收發(fā)器模塊(其使用前述的并行激光二極管陣列和并行光電二極管陣列)不同，CIO光收發(fā)器模塊IOOa包括兩個單線激光二極管121a和121b和兩個單線光電二極管12 和122b，用于分別提供兩個發(fā)射通道和兩個接收通道。因為CIO光收發(fā)器模塊的單線激光二極管和光電二極管被用于光通信工業(yè)中的許多領(lǐng)域，所以它們以較大規(guī)模被制造，由此比圖1中所示的有源光纜2 中所使用的并行激光二極管陣列和并行光電二極管陣列要便宜。這樣的特征有助于降低有源光纜10的成本，使得其比圖1中所示的有源光纜2更好地適用于消費應(yīng)用。但是應(yīng)該注意，本發(fā)明不限于在光收發(fā)器模塊IOOa和IOOb中僅僅使用單線激光二極管和光電二極管， 或者對于CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb中使用的激光二極管和光電二極管的數(shù)量存在限制。IC 123也被安裝在模塊PCB 112的下表面112b上。IC 123包括激光二極管驅(qū)動器電路和接收器電路(為了清楚起見沒有示出)，用于執(zhí)行激光二極管驅(qū)動器功能和接收器功能的組合。應(yīng)該注意，兩個或更多個IC可以被用于執(zhí)行這些功能，而不是將所有的功能集成在單個IC 123中。模塊PCB 112具有形成于其中的開口 112c和112d，用于與形成在光學(xué)系統(tǒng)模塊117上的相應(yīng)凸起(為了清楚起見沒有示出)匹配，以允許將光學(xué)系統(tǒng)模塊117固定到模塊PCB 112的下表面112b上。模塊PCB 112上具有多個電觸頭125，用于將模塊PCB 112電耦合到插頭PCB 101(圖4)上的電觸頭(為了清楚起見沒有示出)。光學(xué)系統(tǒng)模塊117上具有凸起118a和118b，所述凸起118a和11 與在跳線113 中形成的相應(yīng)開口(為了清楚起見沒有示出)匹配，以便在光學(xué)上將光學(xué)系統(tǒng)模塊117與跳線113對齊。鎖扣114的側(cè)面11 和114b被構(gòu)造為彈簧元件，所述彈簧元件的形狀分別與光學(xué)系統(tǒng)模塊117的側(cè)面117a和117b的性質(zhì)互補，以允許鎖扣114被摁扣配合到光學(xué)系統(tǒng)模塊117上。當(dāng)鎖扣114以此方式被固定到光學(xué)系統(tǒng)模塊117上時，凸起118a和118b 與跳線113中形成的相應(yīng)開口匹配，以在光學(xué)上將跳線113與光學(xué)系統(tǒng)模塊117對齊。光學(xué)系統(tǒng)模塊117具有形成在其中的透鏡117c和117d。透鏡117c光學(xué)耦合兩根發(fā)射光纖13a和13a'的近端和相應(yīng)的激光二極管121a和121b之間的光。透鏡117d光學(xué)耦合兩根接收光纖13c和13c‘的近端和光電二極管12 和122b之間的光。光學(xué)系統(tǒng)模塊117中具有45°反射鏡117e和117f，所述45°反射鏡117e和117f對透鏡117c和光電二極管122a，122b之間以及透鏡117d和激光二極管121a，121b之間的光進行光學(xué)耦合。在圖8所示的實施方式中，在光學(xué)系統(tǒng)模塊117中示出了多于4個透鏡117c和117d。 多出來的透鏡不是必需的，而是考慮了容納具有多于兩個發(fā)射和兩個接收通道的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa的構(gòu)造的可能性。從上面對于圖2-圖9中所描繪的示例性實施方式的描述可以看出，本發(fā)明的有源光纜10相對于圖1中所示的已知有源光纜2具有若干優(yōu)點。按以上述方式對于插頭殼體 5進行修改以生產(chǎn)插頭殼體30，允許一個或多個CIO光學(xué)收發(fā)器模塊被布置在插頭殼體30 內(nèi)。在光學(xué)收發(fā)器模塊中消除并行VCSEL陣列和并行光電二極管陣列的使用降低了有源光纜10的總成本，但是有源光纜10仍然能夠在高的數(shù)量速率下操作。減少組成解鎖裝置40 的零件的數(shù)量也降低了有源光纜10的總成本。此外，插頭殼體30實現(xiàn)了高度有效的EMI 屏蔽方案。此外，根據(jù)示例性實施方式，有源光纜10被設(shè)計來確保其滿足一個或多個可應(yīng)用的SFF標(biāo)準。并且，因為相同的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOaUlOb可以以不同的形式因素 (例如，SEP、QSFP、CFP、CXP等)使用，所以可以實現(xiàn)大量成本節(jié)省，這進一步降低了有源光纜10的總成本。這些特征的組合使得有源光纜10非常適用于消費應(yīng)用。但是，應(yīng)該注意， 如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，雖然有源光纜10非常適用于消費應(yīng)用，但是其不限于用于消費應(yīng)用。圖10示出了根據(jù)替代性實施方式的圖4中所示的插頭殼體30的橫截面?zhèn)纫晥D， 其中，CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb被垂直布置在插頭殼體30內(nèi)并且安裝在插頭PCB 的相反兩側(cè)。此實施方式是對于圖4中所示的其中CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb被安裝在插頭PCB 101的同一側(cè)面、但是彼此水平地間隔開的布置方式的替代性實施方式。圖 4和10中所示的布置方式以相同方式操作，但是其占據(jù)插頭殼體30內(nèi)的空間的方式不同。 例如，圖4中所示的布置方式允許插頭殼體30的厚度相對于圖10中所示的布置方式被減小，但是要求插頭殼體30的長度較之圖10中所示的布置方式增大。相反，圖10中所示的布置方式要求插頭殼體30的厚度相對于圖4中所示的布置方式增大，但是允許插頭殼體30 的長度較之圖4中所示的布置方式被減小。圖11示出了圖4所示的插頭PCB 101的透視頂視圖，所述插頭PCB具有兩個安裝在其上的圖5-9所述類型的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和100b，但是圖5中所示的插座111 被從CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和IOOb去掉。根據(jù)本實施方式，模塊PCB 112利用已知的表面安裝技術(shù)(SMT)被直接附裝在插頭PCB 101上。因此，免去了對于插座111的需要。 在模塊PCB 112被安裝在插頭PCB 101上的位置處，插頭PCB 101的多個部分被去除，以防止跳線113干擾插頭PCB 101的電路。去除插座111減少了 CIO光學(xué)收發(fā)器模塊IOOa和 IOOb的零件總數(shù)，從而降低了總成本，但是減少了插頭PCB 101可用于安裝其他部件的表面積的總量。因此，當(dāng)確定使用這些結(jié)構(gòu)中的哪一種時，應(yīng)該考慮去除插座111的優(yōu)點和缺點O應(yīng)該注意，已經(jīng)參考示例性實施方式描述了本發(fā)明，而本發(fā)明不限于這些實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以對示例性實施方式進行修改的方式，并且將理解所有這樣的修改落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，雖然插頭殼體30和CIO光學(xué)收發(fā)器模塊100a、IOOb已經(jīng)被描述為具有具體的構(gòu)造，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解可以對這些構(gòu)造進行修改、同時仍然實現(xiàn)本發(fā)明的目標(biāo)的的方式。如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，可以對本文所述的實施方式進行這些和其他修改，并且所有這樣的經(jīng)修改的實施方式也落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。
1權(quán)利要求
1.一種用于有源光纜的消費者輸入/輸出(CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊包括模塊電路板，其具有基板、多個設(shè)置在所述基板上的電觸頭和多個穿過所述基板的電導(dǎo)體；至少第一和第二單線激光二極管，其安裝在所述電路板基板上； 至少第一和第二單線光電二極管，其安裝在所述電路板基板上； 至少一個集成電路(IC)，其安裝在所述基板上； 光學(xué)系統(tǒng)模塊，其安裝在 所述基板上； 鎖扣，其與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合；以及跳線，其與所述鎖扣以機械方式耦合，所述跳線保持至少第一、第二發(fā)射光纖和第一、 第二接收光纖的近端，其中，所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的第一組光學(xué)元件在所述第一、第二發(fā)射光纖的所述近端和所述第一、第二單線激光二極管之間分別光學(xué)地耦合光，并且所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的第二組光學(xué)元件在所述第一、第二接收光纖的所述近端和所述第一、第二單線光電二極管之間分別光學(xué)地耦合光。
2.如權(quán)利要求1所述的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，還包括插座，其具有固定在其中的所述模塊電路板，所述插座被配置來與有源光纜的插頭殼體機械耦合和電耦合。
3.如權(quán)利要求2所述的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述鎖扣和所述光學(xué)系統(tǒng)模塊上具有各自的互鎖特征，所述互鎖特征彼此互鎖，以將所述鎖扣與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合，并且其中，所述鎖扣與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的機械方式耦合使得所述第一、第二組光學(xué)元件與各個所述發(fā)射光纖和各個所述接收光纖的各自所述近端分別對齊。
4.如權(quán)利要求1所述的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊使得光信號以至少10吉比特每秒(Gbps)的速率在各個所述發(fā)射光纖上發(fā)送，并且其中，所述CIO 光學(xué)收發(fā)器模塊以至少IOGbps的速率接收從各個所述接收光纖的各個所述近端傳播出的光信號。
5.如權(quán)利要求1所述的CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，其中，所述第一組和第二組光學(xué)元件的所述光學(xué)元件包括45度反射鏡。
6.一種有源光纜，包括光纖線纜，其具有由線纜外套包圍的至少第一和第二發(fā)射光纖以及至少第一和第二接收光纖；插頭殼體；安裝在所述插頭殼體中的系統(tǒng)電路板，所述系統(tǒng)電路板具有第一基板、多個設(shè)置在所述第一基板上的電觸頭和多個穿過所述第一基板的電導(dǎo)體；以及安裝在所述插頭殼體內(nèi)的第一消費者輸入/輸出(CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊，所述第一CIO 光學(xué)收發(fā)器模塊包括第一模塊電路板，其具有第二基板、多個設(shè)置在所述第二基板上的電觸頭和多個穿過所述第二基板的電導(dǎo)體，所述系統(tǒng)電路板與所述第一模塊電路板電連接，以允許所述系統(tǒng)電路板和所述第一模塊電路板彼此通信；至少第一和第二單線激光二極管，其安裝在所述第二基板上；至少第一和第二單線光電二極管，其安裝在所述第二基板上； 至少一個第一集成電路(IC)，其安裝在所述第二基板上； 第一光學(xué)系統(tǒng)模塊，其與所述第二基板以機械方式耦合； 第一鎖扣，其與所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合；以及第一跳線，其與所述第一鎖扣以機械方式耦合，所述第一跳線保持至少所述第一、第二發(fā)射光纖和所述第一、第二接收光纖的近端，其中，所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊的第一組光學(xué)元件在所述第一、第二發(fā)射光纖的所述近端和所述第一、第二單線激光二極管之間分別光學(xué)地耦合光，并且所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊的第二組光學(xué)元件在所述第一、第二接收光纖的所述近端和所述第一、第二單線光電二極管之間分別光學(xué)地耦合光。
7.如權(quán)利要求6所述的有源光纜，還包括第一插座，其中固定有所述第一模塊電路板，所述第一插座與所述插頭殼體機械耦合和電耦合。
8.如權(quán)利要求7所述的有源光纜，其中，所述第一鎖扣和所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊上具有各自的互鎖特征，所述互鎖特征彼此互鎖，以將所述第一鎖扣與所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合，并且其中，所述第一鎖扣與所述第一光學(xué)系統(tǒng)模塊的機械方式耦合使所述第一、第二組光學(xué)元件與所述第一、第二發(fā)射光纖和所述第一、第二接收光纖各自的所述近端分別對齊。
9.如權(quán)利要求6所述的有源光纜，其中，所述第一CIO光學(xué)收發(fā)器模塊使得光信號以至少2. 5吉比特每秒(Gbps)的速率在各個所述發(fā)射光纖上發(fā)送，并且其中，所述第一 CIO光學(xué)收發(fā)器模塊以至少2. 5Gbps的速率接收從各個所述接收光纖的各個所述近端傳播出的光信號。
10.如權(quán)利要求6所述的有源光纜，其中所述第一組和第二組光學(xué)元件的所述光學(xué)元件包括45度反射鏡。
11.如權(quán)利要求7所述的有源光纜，還包括由所述線纜外套包圍的第三和第四發(fā)射光纖以及第三和第四接收光纖； 安裝在所述插頭殼體內(nèi)的第二 CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，所述第二 CIO光學(xué)收發(fā)器模塊包括第二模塊電路板，其具有第三基板、多個設(shè)置在所述第三基板上的電觸頭和多個穿過所述第三基板的電導(dǎo)體，所述系統(tǒng)電路板與所述第二模塊電路板電連接，以允許所述系統(tǒng)電路板和所述第二模塊電路板彼此通信；至少第三和第四單線激光二極管，其安裝在所述第三基板上； 至少第三和第四單線光電二極管，其安裝在所述第三基板上； 至少一個第二 IC，其安裝在所述第三基板上； 第二光學(xué)系統(tǒng)模塊，其與所述第三基板以機械方式耦合； 第二鎖扣，其與所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合；以及第二跳線，其與所述第二鎖扣以機械方式耦合，所述第二跳線保持至少所述第三、第四發(fā)射光纖和所述第三、第四接收光纖的近端，其中，所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊的第三組光學(xué)元件在所述第三、第四發(fā)射光纖的所述近端和所述第三、第四單線激光二極管之間分別光學(xué)地耦合光，并且所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊的第四組光學(xué)元件在所述第三、第四接收光纖的所述近端和所述第三、第四單線光電二極管之間分別光學(xué)地耦合光。
12.如權(quán)利要求11所述的有源光纜，還包括第二插座，其中固定有所述第二模塊電路板，所述第二插座與所述插頭殼體機械耦合和電耦合。
13.如權(quán)利要求12所述的有源光纜，其中，所述第二鎖扣和所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊上具有各自的互鎖特征，所述互鎖特征彼此互鎖，以將所述第二鎖扣與所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合，并且其中，所述第二鎖扣與所述第二光學(xué)系統(tǒng)模塊的機械方式耦合使所述第三、第四組光學(xué)元件與所述第三、第四發(fā)射光纖和所述第三、第四接收光纖各自的所述近端分別對齊。
14.如權(quán)利要求11所述的有源光纜，其中，所述第二CIO光學(xué)收發(fā)器模塊使得光信號以至少2. 5吉比特每秒(Gbps)的速率在所述第三、第四發(fā)射光纖的每一個上發(fā)送，并且其中， 所述第二 CIO光學(xué)收發(fā)器模塊以至少2. 5Gbps的速率接收從所述第三、第四接收光纖的各個所述近端傳播出的光信號。
15.如權(quán)利要求11所述的有源光纜，其中，所述第三組和第四組光學(xué)元件的所述光學(xué)元件包括45度反射鏡。
16.一種在有源光纜中使用消費者輸入/輸出(CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊的方法，所述方法包括提供CIO光學(xué)收發(fā)器模塊，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊包括模塊電路板，其具有基板、多個設(shè)置在所述基板上的電觸頭和多個穿過所述基板的電導(dǎo)體；至少第一和第二單線激光二極管，其安裝在所述電路板基板上；至少第一和第二單線光電二極管，其安裝在所述電路板基板上；至少一個集成電路(IC)，其安裝在所述基板上；光學(xué)系統(tǒng)模塊，其安裝在所述基板上；鎖扣，其與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合；以及跳線，其與所述鎖扣以機械方式耦合，將至少第一、第二發(fā)射光纖以及第一、第二接收光纖的近端與所述跳線連接； 利用所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的第一組光學(xué)元件在所述第一、第二發(fā)射光纖的所述近端和所述第一、第二單線激光二極管之間分別光學(xué)地耦合光；以及利用所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的第二組光學(xué)元件在所述第一、第二接收光纖的所述近端和所述第一、第二單線光電二極管之間分別光學(xué)地耦合光。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊還包括插座，其中固定有所述模塊電路板，所述插座被配置來與有源光纜的插頭殼體機械耦合和電耦合。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中，所述鎖扣和所述光學(xué)系統(tǒng)模塊上具有各自的互鎖特征，所述互鎖特征彼此互鎖，以將所述鎖扣與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊以機械方式耦合，并且其中，所述鎖扣與所述光學(xué)系統(tǒng)模塊的機械方式耦合使所述第一、第二組光學(xué)元件與各個所述發(fā)射光纖和各個所述接收光纖各自的所述近端分別對齊。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊使得光信號以至少2.5吉比特每秒(Gbps)的速率在各個所述發(fā)射光纖上發(fā)送，并且其中，所述CIO光學(xué)收發(fā)器模塊以至少2. 5Gbps的速率接收從各個所述接收光纖的各個所述近端傳播出的光信號。
全文摘要
本發(fā)明涉及消費者輸入/輸出光收發(fā)器模塊、有源光纜及方法，提供了消費者輸入/輸出(CIO)光學(xué)收發(fā)器模塊、包含CIO光收發(fā)器模塊的有源光纜以及在有源光纜中使用CIO光收發(fā)器模塊的方法。與目前用于有源光纜的使用并行激光二極管陣列和并行光電二極管陣列的光收發(fā)器模塊不同，CIO光收發(fā)器模塊包括兩個單線激光二極管和兩個單線光電二極管，用于分別提供兩個高速發(fā)射通道和兩個高速接收通道。因為CIO光收發(fā)器模塊的單線激光二極管和光電二極管比用于已知有源光纜的并行激光二極管陣列和并行光電二極管陣列要便宜，所以CIO光學(xué)收發(fā)器模塊可以以較低成本、高品質(zhì)來制造，因此非常適用于消費應(yīng)用。
文檔編號G02B6/43GK102262272SQ20111015497
公開日2011年11月30日 申請日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者保羅·于, 卡特·曼·查姆, 曉忠·王, 羅納德·T·坎納施羅, 鐘-伊·蘇 申請人:安華高科技光纖Ip(新加坡)私人有限公司