專利名稱：光學(xué)組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光學(xué)模制組件，它具有一個(gè)半導(dǎo)體發(fā)射或探測(cè)器件，和一個(gè)中心對(duì)準(zhǔn)的透鏡，光學(xué)模制組件由一個(gè)樹脂外殼容納。本發(fā)明尤其是一種光學(xué)模制組件，其中的透鏡用透鏡夾指固定夾持，而透鏡座與樹脂外殼整體壓鑄。
光學(xué)模制組件(下稱光學(xué)組件)有一個(gè)半導(dǎo)體器件，例如一種諸如半導(dǎo)體激光器等的半導(dǎo)體光發(fā)射器件，還有一個(gè)透鏡、它與上述器件以互相中心對(duì)準(zhǔn)的方式夾持，這種光學(xué)組件用于光通信領(lǐng)域。例如，用于數(shù)據(jù)通信的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有一個(gè)半導(dǎo)體光發(fā)射器件，和一個(gè)半導(dǎo)體光探測(cè)器件的組件，他們?cè)谟∷⒌装迳献鳛橐粋€(gè)組件對(duì)進(jìn)行安裝。一個(gè)光學(xué)模件包括一個(gè)半導(dǎo)體器件，一個(gè)透鏡和一個(gè)外殼，由外殼夾持半導(dǎo)體器件，透鏡，也夾持用于連通光學(xué)插件的適配套圈。在將光學(xué)插件連接到光學(xué)組件時(shí)，半導(dǎo)體器件通過透鏡被耦合到由套圈夾持的光纖維上。通常，外殼包含一個(gè)夾具，它固定夾持半導(dǎo)體器件，透鏡和適配夾持套圈的插座。夾具和插座二個(gè)是分離的部件，他們以互相對(duì)準(zhǔn)的方式固定。
配置在光學(xué)組件內(nèi)的透鏡通常是一種球面透鏡，或具有折射率梯度的柱面透鏡。這種透鏡也可以是任何一種其它的透鏡。在這些透鏡中廣泛使用球面透鏡，因?yàn)樗鼉r(jià)廉，只需用機(jī)械加工就容易高精度地得到制造。另，它也可以定位安裝，因?yàn)樗耆珱]有方向性，在安裝時(shí)不需進(jìn)行定向調(diào)節(jié)。透鏡也可用任一種方式固定到夾具上，一種方式是，將透鏡放入并定位在夾具(透鏡座)的槽內(nèi)，之后圍繞透鏡涂上樹脂粘合劑，再熱固。另一中方式是，將一種低熔點(diǎn)的直徑稍大于透鏡外緣直徑的模制玻璃環(huán)安置在透鏡外緣，然后進(jìn)行熱熔化。
在前一沖方式中，由于液態(tài)的樹脂粘合劑需要注入透鏡周緣的一個(gè)小區(qū)域內(nèi)，對(duì)此在熱固前不容易控制。由于夾具通常是由金屬材料制做，而且透鏡與夾具之間的熱膨脹系數(shù)有差別，所以這將引起透鏡的粘合面受熱而裂開。
后一種方法也有缺點(diǎn)，低熔點(diǎn)的玻璃容易失去光澤，以及在高溫時(shí)粘合強(qiáng)度會(huì)趨于下降，并且制做的成本也高。因?yàn)?，低熔點(diǎn)的模制玻璃環(huán)是采用加壓下模制低熔點(diǎn)的玻璃粉來制做的，當(dāng)模制的玻璃環(huán)定位放置時(shí)，它將散射位于玻璃表面上的微小的開裂和顆粒。如果模制玻璃環(huán)為了定位固定透鏡而受熱熔化，則出現(xiàn)在玻璃表面的微小的開裂和顆粒也會(huì)熔化。熔化的玻璃本身沿透鏡流動(dòng)，會(huì)在透鏡的表面上產(chǎn)生一種局域的玻璃膜層。低熔點(diǎn)的玻璃不抗?jié)駳?，因此隨時(shí)間的推延，易失去光澤。如果透鏡的表面失去光澤，則將使通過透鏡的光強(qiáng)度下降。在透鏡暴露于潮濕環(huán)境時(shí)，其玻璃內(nèi)會(huì)出現(xiàn)細(xì)微開裂，并使玻璃變脆。所以，這將可能使玻璃的粘合強(qiáng)度下降到使它與透鏡脫開。上述的不足可采用制做耐朝濕的玻璃予以避免。這樣一種防范措施，加上采用低熔點(diǎn)模制玻璃環(huán)這種相對(duì)昂貴化費(fèi)這一事實(shí)，最終將使光學(xué)模件的制做成本增加。
所以，本發(fā)明的目的在于，提供一種光學(xué)模制組件(下稱光學(xué)組件)，它不需用樹脂粘合劑和易熔玻璃就能迅速和容易地固定透鏡，并且具有強(qiáng)的抗環(huán)境性和高可靠性，這種組件可廉價(jià)地制做。
本發(fā)明的其它目的在于，提供一種光學(xué)組件，它具有壓配的球面透鏡，可使球面透鏡容易壓配，只要稍微加一點(diǎn)力，就可定位夾住和高精度定位，采用一個(gè)增加機(jī)械強(qiáng)度的透鏡夾件來夾持球面透鏡。
按照本發(fā)明的一個(gè)方面，一種光學(xué)組件包含一個(gè)具有光軸的樹脂外殼，一個(gè)架持在樹脂外殼內(nèi)，并與光軸對(duì)準(zhǔn)的半導(dǎo)體器件，一個(gè)架持在樹脂外殼內(nèi)與光軸對(duì)準(zhǔn)的透鏡。尤其是，一種光學(xué)組件包含一個(gè)具有光軸的樹脂外殼，用于適配架持與之連接的光插件的套圈；一個(gè)半導(dǎo)體器件，架持在與光軸對(duì)準(zhǔn)的樹脂外殼內(nèi)；一個(gè)透鏡，架持在與光軸對(duì)準(zhǔn)的樹脂外殼內(nèi)，在光學(xué)插件耦合到樹脂外殼時(shí)，使用套圈，以光學(xué)方式使半導(dǎo)體器件耦合到光纖維。樹脂外殼包括相對(duì)于半導(dǎo)體器件正面設(shè)置的透鏡夾具。透鏡夾具具有繞光軸設(shè)置，并朝向半導(dǎo)體器件的透鏡夾件。透鏡夾件具有一個(gè)其末端向徑向向內(nèi)的突起。透鏡架也有一個(gè)透鏡座，它位于透鏡夾件的底端。透鏡夾件和透鏡座與樹脂外殼整體模制。在用力使透鏡通過透鏡夾件壓向透鏡座之后，透鏡由透鏡座架持，并用透鏡夾件夾持住。
透鏡夾件由許多，例如三個(gè)以等角度間隔的外圍設(shè)置的透鏡夾指構(gòu)成。
透鏡可以是一種球面透鏡，所述的透鏡座實(shí)際上是在形狀方面與所述球面透鏡的外圓面的一部分互相互補(bǔ)。
每個(gè)透鏡夾指有一個(gè)由至少三個(gè)具有不同曲率半徑彎曲面構(gòu)成的徑向內(nèi)表面。三個(gè)彎曲表面包括，一個(gè)第一彎曲表面，起著位于透鏡夾指底端處的透鏡座表面的球面透鏡的定位作用，透鏡座表面其曲率半徑與球形透鏡的半徑相同；一個(gè)第二中間彎曲表面，起著作為一個(gè)非接觸表面的作用，它鄰接透鏡座表面，在球面透鏡通過透鏡夾指壓配時(shí)，它處于與球面透鏡脫接的架持。該非接觸表面的曲率半徑小于球面透鏡的半徑。一個(gè)第三曲面，起著對(duì)透鏡壓緊的作用，該壓面定位在透鏡夾指的頂端，并鄰接于非接觸表面，用于將球面透鏡導(dǎo)入在透鏡夾指之間。該第三彎曲表面在對(duì)著第一和第二彎曲表面的方向是彎曲的。每個(gè)透鏡夾指有一個(gè)傾斜于外殼的縱向方向的徑向外表面，從而使其基部自頂部向外作徑向擴(kuò)展。外殼有一個(gè)圍著透鏡夾指的部分，并凹進(jìn)一個(gè)深度約為球面透鏡直徑的5/8-7/8。每個(gè)透鏡夾指的徑向外表面在其基部有一個(gè)圓表面。
每個(gè)透鏡夾指的徑向外表面傾斜于外殼的縱向約有10°角，使其基部從末端向外徑方向擴(kuò)展。圍繞透鏡夾指的部分外殼向內(nèi)凹進(jìn)一個(gè)深度，它近似于球面透鏡直徑的3/4。每個(gè)夾指的徑向外表面的圓周表面的曲率半徑約為0.5nm。
外殼可由液晶樹脂材料制做，樹脂外殼由液晶聚合物制故，聚合物中分散有玻璃小珠，它的最大平均直徑為30μm。
本發(fā)明的上述目的，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，可以結(jié)合本發(fā)優(yōu)選實(shí)施例和閱讀下述說明后更為清楚。


圖1是本發(fā)明光學(xué)組件的縱向剖視圖；圖2是光學(xué)組件的外殼的端面正視圖，表示外殼的端部，在該處一個(gè)球面透鏡將受壓配；圖3是光學(xué)組件的外殼的縱向剖視圖；圖4是圖3所示外殼的周圍部分的放大剖視圖。
如圖1所示，本發(fā)明的光學(xué)組件包括一個(gè)密封的半導(dǎo)體器件10，一個(gè)球面透鏡12，一個(gè)合成樹脂的外殼14，外殼架持半導(dǎo)體器件10和球面透鏡12，外殼有一個(gè)用于適配架持欲連接光學(xué)插件的套圈。在光學(xué)插件連接到光學(xué)組件時(shí)，半導(dǎo)體器件10通過球面透鏡光學(xué)地耦合到套圈內(nèi)的光纖上。
外殼14包括一個(gè)模制的單一體，它基本上呈圓柱形狀。外殼14有一個(gè)端部16(圖1的左側(cè))，在端部上安置半導(dǎo)體器件10，一個(gè)中心夾持區(qū)，在夾持區(qū)中牢固地安裝著球面透鏡12。插座20從中心夾持區(qū)朝著遠(yuǎn)離端部16的反方向向外伸展。插座20有一個(gè)孔22，在孔內(nèi)適配地夾持欲連接的光學(xué)插件的套圈。
中心夾持區(qū)有多個(gè)透鏡夾指24，他們以等角度間隔繞著外殼14的0-0軸配置，并有各自的朝向半導(dǎo)體器件的軸向和在徑向向內(nèi)側(cè)突起的頂端部分。如圖2所示，有三個(gè)等角距的透鏡夾指24，從端部正視時(shí)，每個(gè)呈拱形的中心夾持區(qū)也有一個(gè)較小直徑的中心孔26和一個(gè)較大直徑的中心孔28，他們相繼地受到軸向限定，并與光軸O-O對(duì)準(zhǔn)，這些孔從透鏡夾指24的基端表面朝通孔22方向伸展。這些中心孔26,28對(duì)通孔22和球面透鏡12之間的光束提供通路。
在圖示的實(shí)施例中，球面透鏡12其半徑r為1.00mm，每個(gè)夾持球面透鏡12的透鏡夾指24有一個(gè)徑向向內(nèi)的表面，它由至少三個(gè)各自有不同曲率半徑的曲面構(gòu)成。尤其如圖3和4所示，第一個(gè)曲面起著一種凹透鏡座表面30的作用，它位于透鏡夾指24的基端，用于對(duì)球面透鏡12定位，凹透鏡座表面30其曲率半徑R11，它等同于球面透鏡12的半徑(R11=r=1.00mm)，第二中間曲面起著一個(gè)凹的非接觸表面32的作用，它緊接到透鏡座表面30，第二中間曲面保持在將透鏡12壓配入中心夾持區(qū)時(shí)不與球面透鏡12接觸，非接觸表面32的曲率半徑小于球面透鏡12的半徑r。尤其，使非接觸表面32制成曲率半徑分別為R21(=0.714mm)，R22(=0.528mm)的二個(gè)曲面。第三個(gè)曲面用作為凸透鏡受壓面34，它位于透鏡夾指24的頂端，并鄰接于非接觸表面32，使球面透鏡12能光滑地導(dǎo)入中心夾持區(qū)。透鏡受壓表面34是由曲率半徑分別為R31(=1.000mm)，R32(=0.250mm)的二個(gè)曲面組成，在將球面透鏡12安裝入中心夾持區(qū)時(shí)，球面透鏡12由透鏡受壓表面34和透鏡座表面30夾住。
每個(gè)透鏡夾指24有一個(gè)與外殼14的縱向方向以約θ=10°角傾斜的輻射狀外表面，這使其基端呈輻射狀從它的頂端向外伸展。透鏡夾指24從中心夾持區(qū)的徑向端表面軸向凸起，凸起的長(zhǎng)度L約為球面透鏡12(L≈3r/2)的直徑的5/8-7/8，最好為3/4。換言之，圍著透鏡夾指24的中心夾持區(qū)部分向內(nèi)凹進(jìn)長(zhǎng)度為L(zhǎng)。每個(gè)透鏡夾指24的徑向外表面在其端有一個(gè)圓表面，它們曲率半徑R≈0.5mm，這種形狀的透鏡夾指24在其隨著球面透鏡12壓配在透鏡夾指24之間，并受到徑向向外的彈性偏轉(zhuǎn)時(shí)，在機(jī)械受力方面是足夠強(qiáng)的和柔生的。同時(shí)，在透鏡夾指24在徑向向內(nèi)復(fù)位時(shí)，對(duì)球面透鏡12施加促夠的徑向向內(nèi)的力。尤其，透鏡夾指24的徑向傾斜的外表面可有效地阻止其中間部分厚度的下降，即，可使透鏡夾指24的厚度均勻形成。由此，在球面透鏡12受到壓配時(shí)可分散施加的負(fù)載。圍著透鏡夾指24的中心夾持區(qū)部分明顯地向內(nèi)凹進(jìn)深度L，允許透鏡夾指24在球面透鏡12壓配時(shí)可以受到徑向向外的彈性偏轉(zhuǎn)。此外，在每個(gè)透鏡夾指24的徑向外表面的基端部位的圓表面，它在球面透鏡12壓配之后透鏡夾指24向內(nèi)徑向回復(fù)時(shí)將提供足夠的徑向向內(nèi)的力。
在進(jìn)行注模時(shí)每個(gè)透鏡夾指24和外殼14一起整體模制。具有透鏡夾指24的外殼14，在一種內(nèi)含模制腔和可中心插入模制腔內(nèi)的芯柱的注模機(jī)內(nèi)受到注入模制。該芯柱有多個(gè)在其球面端的基部限定的有一定角度間隔的凹槽。在合成樹脂注入到模腔內(nèi)時(shí)，將合成樹脂模制成在該芯柱內(nèi)形成透鏡夾指24的分別突起部分的具有凹槽的形狀。之后，芯柱在模制的外殼14從模腔移出時(shí)受力拉出。
外殼14最好采用高韌性的合成樹脂材料制做，允許球面透鏡12容易壓配，并能可靠地將球面透鏡12夾持在位。插座20的尺寸誤差，在溫度從-20-+75℃范圍內(nèi)需小于約5/1000mm。所以，外殼14最好用具有小的線性膨脹系數(shù)約為2×10-5/℃的合成樹脂材料制做。根據(jù)光學(xué)組件使用時(shí)的溫度，外殼14可采用線膨脹系數(shù)約為7×10-5/℃的合成樹脂材料制做。滿足上述要求的合成材料樹脂，已知的有工程塑料，也可以是液晶聚合物(LCP)，聚醚酮醚(PEEK)，聚醚酰亞胺，聚亞苯基硫化物(PPS)，聚丁烯對(duì)苯二酸酯(PBT)，聚丁烯醚(PPE)，聚碳酸酯(PC)或聚胺。如果選用的合成樹脂材料的線膨脹系數(shù)太大，則可以混合玻璃填料或玻璃微珠。所用的玻璃微珠最好平均直徑為30μm以下。雖然盡可能選用較小直徑的玻璃微珠，但他們需是比較價(jià)廉的。
在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中，其內(nèi)混入平均直徑為2-20μm范圍玻璃珠的液晶聚合物會(huì)呈現(xiàn)良好的分散結(jié)果。尤其，外殼14采用低的各向異性的液晶聚合物模制，聚合物中分散平均直徑為20μm，重量百分比為50％的玻璃微珠。液晶聚合物本身對(duì)于線膨脹系數(shù)具有大的各向異性，因?yàn)樵谧⒛r(shí)液晶流方向上聚合物的線膨脹系數(shù)幾乎為零，而在垂直液晶流方向，聚合物的線膨脹系數(shù)為8×10-5/℃。當(dāng)液晶聚合物與玻璃微珠混合時(shí)，對(duì)于線膨脹系數(shù)的各向異性將下降，因?yàn)樵谧⒛r(shí)，在液晶聚合物流動(dòng)方向和在垂直于液晶流的方向，聚合物的線膨脹系數(shù)是2×10- 5/℃。在這樣模制的外殼14內(nèi)，任何插座20的內(nèi)徑(2.5mm)的改變，在光學(xué)組件使用的溫度范圍-20+70℃范圍內(nèi)，需保持在0.005mm范圍中。
球面透鏡12按下述步驟固定在位外殼14與端部16垂直地向上取向，將球面透鏡12通過端部16插入，并安置在透鏡夾指24的頂端。然后，將桿狀壓件對(duì)著球面透鏡12加壓，將球面透鏡12壓配在透鏡夾指24之間。在將球面透鏡12壓向孔26時(shí)，夾指24由于球面透鏡12而在徑向彈性地向外張開。在球面透鏡12壓入，并由透鏡座表面30定位時(shí)，夾指24徑向方向向內(nèi)回彈，以恢復(fù)他們的原始形狀。在夾指恢復(fù)到他們?cè)刃螤顣r(shí)，球面透鏡12由透鏡座表面30和由夾指24所施加的徑向向內(nèi)的力牢固地夾持。由于球面透鏡12被牢固地夾持在位，所以球面透鏡12既使在外殼14的樹脂材料由于環(huán)境溫度上升向膨脹時(shí)也牢固地保持在位。
下面涉及制做一種光學(xué)組件的實(shí)例。在用一個(gè)插入通孔22的桿推動(dòng)球面透鏡12時(shí)，夾指24有一個(gè)強(qiáng)度在15-20kgf的力抵制球面透鏡12的移動(dòng)。由于透鏡座表面30的曲率半徑與球面透鏡12的半徑相等，所以球面透鏡12沿著光軸O-O受到定位，相對(duì)于設(shè)計(jì)值的精度誤差為±0.01mm。從光學(xué)設(shè)計(jì)的角度，沿著光軸O-O，從激光束發(fā)射源到球面透鏡12的距離是一個(gè)重要的考慮因素，精確地控制該距離將可減少光學(xué)組件的光學(xué)特性的改變。
在球面透鏡12安置進(jìn)外殼14后，再將半導(dǎo)體器件10耦合到外殼14。半導(dǎo)體器件10有一個(gè)封裝在密封封裝殼內(nèi)的半導(dǎo)體元件。如圖1所示，半導(dǎo)體器件10有一個(gè)基底36，密封的封裝殼置入帶有基底36的外殼14內(nèi)，基底36靠著外殼14的端部16固定。在半導(dǎo)體器件10與球形的球(透鏡)12同軸對(duì)準(zhǔn)后，半導(dǎo)體器件10由熱固合成樹脂粘結(jié)劑38粘合到外殼14，粘合樹脂涂于基底36和端部16的外圓周表面上。
半導(dǎo)體器件10可以是一種光發(fā)射器件，如半導(dǎo)體激光器，光發(fā)射二極管等，或是一種光探測(cè)器件，如光電二極管，內(nèi)置前置放大器的光電二極管等。
在將光插頭連接到光學(xué)組件時(shí)，光插頭的套圈適配到插座內(nèi)，調(diào)整套圈內(nèi)的光纖，使它與光軸O-O共軸，并且其端部緊鄰孔28定位。如果半導(dǎo)體器件10是一個(gè)半導(dǎo)體激光器，則從半導(dǎo)體激光器發(fā)出的激光束由球面透鏡12將它聚焦，并發(fā)射到套圈內(nèi)的光纖端部。在透鏡座表面30的中心開孔的小直徑中心孔26，它的直徑設(shè)定至只需讓激光束通過的最小直徑值，該直徑最小值是允許激光束在套圈內(nèi)的光纖上傳輸，同時(shí)可去除由于球面透鏡12的象差引起的不想要的光。另一種情況，如果半導(dǎo)體器件10是光電二極管，則從套圈內(nèi)光纖的端部發(fā)射的光束由球面透鏡12聚焦，并入射至光電二極管上。
外殼14由一對(duì)位于其側(cè)壁上的徑向相對(duì)的通孔40，通孔40位于末端16和球面透鏡12之間。
通孔40允許空氣進(jìn)入和流出外殼14，由此可阻止?jié)駳庥捎诃h(huán)境溫度的改變而在外殼14內(nèi)凝聚。尤其，如果表示能流入和流出外殼14的空氣量的外殼14的內(nèi)體積約為40mm3，則孔40的總開孔面積約為1.8mm。在外殼14的側(cè)壁內(nèi)可以有3個(gè)或4個(gè)以上的通孔。
為了控制半導(dǎo)體器件，一般的操作是潤(rùn)濕環(huán)境空氣，使它保持相對(duì)濕度范圍在50-60％內(nèi)，防止半導(dǎo)體器件由于電涌而斷開。如果沒有通孔40，則在半導(dǎo)體器件10裝在外殼14上時(shí)會(huì)使潮濕的空氣陷入外殼內(nèi)。通常，光學(xué)組件需保證能在溫度范圍為-40-+85℃的臺(tái)架上進(jìn)行操作或保持。如果將外殼14內(nèi)含濕空氣的光學(xué)組件放置在低于+5℃的環(huán)境下，則濕氣趨于在外殼14內(nèi)凝聚，并且受凝聚的液滴會(huì)聚至球面透鏡12和/或半導(dǎo)體器件10的窗口玻璃上，最終使通過窗玻璃或球面透鏡12的光束強(qiáng)度下降。此外，在制做光學(xué)組件時(shí)，在用熱固合成樹脂粘合劑38將半導(dǎo)體器件10粘結(jié)到外殼14時(shí)，和用高頻加熱時(shí)，這種濕氣也由于半導(dǎo)體器件的溫度(約200℃)和球面透鏡12的溫度(約20℃)之間的溫差，而凝聚到球面透鏡12上。
所以，如果外殼14采用密封的結(jié)構(gòu)，則濕氣有可能趨于凝聚在外殼14內(nèi)，最終導(dǎo)致差的光學(xué)性能。然而，根據(jù)本發(fā)明，由于在外殼14的側(cè)壁上開有通孔40，并且總的通孔40的開孔面積與外殼14的內(nèi)體積成適應(yīng)的比例，當(dāng)將光學(xué)組件在臺(tái)架上操作或保持時(shí)，空氣會(huì)流進(jìn)和流出外殼14，于是防止?jié)駳庠谕鈿?4內(nèi)凝聚，也可消除液滴凝聚在外殼14內(nèi)。即使在制造光學(xué)組件時(shí)由于局域的受熱而使?jié)駳饽墼谇蛎嫱哥R12上時(shí)，所凝聚的液滴也可例如采用逐步加熱光學(xué)組件，經(jīng)15分鐘加熱到約100℃，以此去除濕氣。由此，通孔40在克服光學(xué)組件制造時(shí)所帶來的缺陷，以及在阻止使用及保存時(shí)光學(xué)性能下降方面均是有效的。
在圖示的實(shí)例中，外殼14包括與外殼整體模制的插座20。另外，外殼14可以沒有插座20，或可以有一個(gè)分離的可后續(xù)連接的插座。該分離的插座可以用高度耐反復(fù)插入，以及可從光學(xué)插件的套圈取出的材料制成。
上述給出的球面透鏡的曲面，其各種不同曲率半徑的最佳數(shù)值是1.00mm。如果使用一個(gè)不同曲率半徑的球面透鏡，則曲面可以有相應(yīng)的曲率半徑。在整個(gè)曲面的每個(gè)第一曲面由所示實(shí)施例的三維曲面組成時(shí)，它可以是一個(gè)包含多個(gè)小平面所組合的準(zhǔn)曲面。
本發(fā)明的光學(xué)組件可由較少量部件制成，因?yàn)閵A指是與外殼整體形成的。由于球面透鏡采用機(jī)械方式固定到外殼，而不是使用任何粘合劑或熔融玻璃。因此，不需用粘結(jié)劑或熔融玻璃加到透鏡表面，并且光學(xué)組件是高度防環(huán)境氣候的。球面透鏡容易操作，因?yàn)榭梢酝ㄟ^將球面透鏡安置在夾指內(nèi)和用棒狀施壓器進(jìn)行壓配來定位。因?yàn)椴恍枰蛛x元件來使球面透鏡固定到外殼中的部位內(nèi)，并且球面透鏡可容易地安置，因此光學(xué)組件可廉價(jià)地制做。
夾指被設(shè)計(jì)成用于增加其機(jī)械夾持強(qiáng)度，也用于將球面透鏡牢固地夾持在位。因此，使球面透鏡以更高的精度夾持在位。夾指在將球面透鏡壓配時(shí)對(duì)透鏡是抗損壞和開裂的。因此，夾指在高穩(wěn)定地運(yùn)作球面透鏡方面是有效的。
盡管本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)地介紹和圖示，但需明白，在不偏離本發(fā)明附屬權(quán)利要求書的范圍內(nèi)可以作出各種改變和變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)組件，它包括一個(gè)合成樹脂制作的外殼；一個(gè)由所述外殼支承的半導(dǎo)體器件；一個(gè)架持在所述外殼內(nèi)的透鏡；所述外殼有一個(gè)與所述外殼整體形成的透鏡夾件，繞外殼的光軸設(shè)置的夾件用于架持所述透鏡，所述透鏡夾件朝向所述半導(dǎo)體器件突出，并有一個(gè)徑向向內(nèi)突起的前端部和一個(gè)提供透鏡座的基端部，所述透鏡通過位于所述透鏡座上的所述透鏡夾件的前端部壓配。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的光學(xué)組件，其特征是，所述的外殼包括一個(gè)適合欲連接的光學(xué)插件的套圈的部分，在光學(xué)插件連接到所述外殼時(shí)，所述半導(dǎo)體器件和套圈內(nèi)的光纖通過透鏡使他們受到光學(xué)上的耦合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的光學(xué)組件，其特征是，所述透鏡夾件包括多個(gè)透鏡夾指，他們以等角度間隔在圓周方向設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的光學(xué)組件，其特征是，所述透鏡包括一個(gè)球面透鏡，所述透鏡座其形狀基本上與所述球面透鏡的外球面互補(bǔ)，每個(gè)透鏡夾指具有徑向向內(nèi)的表面，該表面至少由三個(gè)具有各自不同曲率半徑的三個(gè)曲面構(gòu)成，所述的至少三個(gè)曲面包括一個(gè)第一曲面，起著透鏡座表面的作用，它位于透鏡夾指的基部，用于定位所述透鏡，所述透鏡座表面的曲率半徑相同于所述球面透鏡的半徑；一個(gè)第二中間曲面，起著非接觸表面的作用，并近鄰所述透鏡座表面，在透鏡于所述透鏡夾指之間受壓配時(shí)，該曲面不與所述透鏡接觸，所述的非接觸表面其曲率半徑小于所述透鏡的半徑；一個(gè)第三曲面，起著透鏡加壓表面的作用，它位于透鏡夾指的前端，近鄰所述非接觸表面，用于平滑導(dǎo)入透鏡到所述透鏡夾指之間，所述第三曲面在相反于所述第一和第二曲面的方向是呈曲面的，每個(gè)所述透鏡夾指有一個(gè)與所述外殼的縱向呈傾斜的徑向外表面，使其基端自前端向外徑向地展開，所述外殼具有一個(gè)圍繞所述透鏡夾指的部分，它有一個(gè)凹進(jìn)的深度，該深度為所述透鏡直徑的5/8-7/8，所述每個(gè)透鏡夾指的徑向外表面在其基端有一個(gè)圓表面。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的光學(xué)組件，其特征是，所述每個(gè)透鏡夾指的徑向外表面與所述外殼的縱向具有約10°的傾角，其基端自其前端向外徑向展開，所述圍繞透鏡夾指的外殼部分凹進(jìn)一個(gè)深度，該深度近似于所述透鏡直徑的3/4，所述每個(gè)透鏡夾指的徑向外表面的圓表面的曲率半徑約為0.5mm。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的光學(xué)組件，其特征是，所述外殼由液晶聚合物以及平均直徑最多為30μm的玻璃小球珠制成，玻璃小球珠均勻地分散在所述的液晶聚合物內(nèi)。
全文摘要
一種光學(xué)組件,包括一個(gè)具有光軸的樹脂外殼,一個(gè)架持在樹脂外殼內(nèi)的半導(dǎo)體器件,和一個(gè)架持在樹脂外殼內(nèi)的透鏡。樹脂外殼包括一個(gè)透鏡夾件,它繞著光軸設(shè)置并朝向半導(dǎo)體器件突起。透鏡夾件有一個(gè)前端部分,它徑向向內(nèi)突起,以及一個(gè)基端部分,提供透鏡座,透鏡由透鏡座架持,并在透鏡通過透鏡夾件向透鏡座受力后由透鏡夾件夾住。透鏡夾件包括多個(gè)透鏡夾指,這些夾指以等角間距沿周圓間隔分布。
文檔編號(hào)H01L31/0203GK1234615SQ9812710
公開日1999年11月10日 申請(qǐng)日期1998年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月11日
發(fā)明者橋爪秀樹 申請(qǐng)人:日本板硝子株式會(huì)社