[發明專利]采用微型發光二極管進行高速短距離光通信的方法和裝置

有效

• 申請號: 201380070561.2
• 申請日: 2013-10-10
• 公開（公告）號: CN104969106A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 納吉布·阿什拉夫·克哈里德
• 申請（專利權）人: 4233999加拿大股份有限公司
• 主分類號: G02B6/42
• 分類號: G02B6/42;H01L33/62;H04B10/2581;H04B10/27
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 唐京橋;陳煒

技術領域

所提出的方案涉及一種用于短距離高速通信的方法和裝置，并且特別涉及，在短距離光通信線路中采用發光二極管的方法和設備。

背景技術

通過光纖的通信是成熟的技術。電子信號轉換為光信號和光信號被耦合到光纖，光纖通過光線路承載光信號。在光纖的另一端，連接到光檢測器以轉換光信號為電子信號，完成連接。例如，將電子信號轉換成光信號的裝置，采用激光二極管，用于長距離超高速通信；采用發光二極管，用于中等距離高速通信。

從發光二極管和激光二極管將信號耦合到光纖的裝置是本領域的已知現有技術。美國專利5,448,676描述了將發光二極管對準到光纖的中心的裝置，美國專利5,631,992強調使用棒狀透鏡將光源耦合到光纖，和美國專利公開號US2007/0031089描述了一個高效的光耦合的裝置。美國專利4,466,696還描述了相似的將激光二極管或發光二極管耦合到光纖，從而該裝置在兩個點之間形成通信連接。所有這些方法都需要通過使用中介的光學設備，以實現機械匹配發光源的發射角和光纖的接收角。

在將發光二極管耦合到光纖的一個持續的挑戰，是發光二極管和光纖的物理尺寸的不匹配。名義上，多模光纖的直徑為60至100微米。發光二極管的尺寸至少大三倍，名義上300微米。大部分光被丟失，除非使用折射光學系統以將光匯聚進入光纖。在使用激光二極管的情況下，其有一個較小的發射角和小光圈，激光二極管的成本和發射角度造成與發光二極管同樣的問題。

發光二極管，盡管成本低得多，并適用于中等距離，仍然未被考慮用于短距離。這是由于成本的限制。在長和中等距離通信中，能夠以極高的速度進行大量的數據傳輸，從而成本容易根據流量攤分。在短距離內，數據量要少得多，并且通常由單個用戶承擔成本。這個短距離通信問題的一個例子被稱為“最后一英里問題”。其做法是把光纖接到一個社區的公共點，這是常見的做法。從這個公共點，通過光纜線連接到每一個用戶是昂貴而不可行的，也限制了可被提供給每個用戶的帶寬。這“最后一英里”的連接目前是使用銅導線，其具有有限的帶寬。

有需要實現將發光二極管耦合到光纖，即不使用任何輔助設備，例如折射光學系統和機械保持裝置。

發明內容

所公開的發明提供了通過光纖實現高速短距離通信的方式，使光纖代替標準銅導線更方便。這是針對網絡高速通信中“最后一英里”問題的解決方案。

本申請的公開內容是特別有效地提供一種相比于現有技術中使用大模發光二極管或激光二極管，以非常低的成本建立短距離通信的裝置。

微發光二極管，比多模光纖的直徑小得多，將其連接到光纖的一端，以提供一個將光(信號)耦合到光纖的耦合器，即提供，不需要使用折射元件以彌補所述光源的發射角與所述光纖的接收角之間的不匹配的光傳播或通信。

根據所提出的解決方案的一個方面，提供了一種光纖(即光纖芯)的耦合器，其將微發光二極管覆蓋在光纖的一端的表面上。所述發光二極管被安裝在具有連接有導線的接觸墊的基板上。兩個導線，用于提供連接到驅動電子設備，然后提供一種控制該發光二極管的電子裝置。

在所提出的方案的另一個方面，提供了一個耦合器，用于短距離高速通信，該耦合器包括：一個開口，用于接收和固定光纖電纜線的一端，所述開口限定了所述耦合器的縱向軸線，所述光纖具有直徑；一個微LED晶粒具有基本上與所述縱向軸線共線的發射區。

根據所提出的解決方案的另一個方面，提供了用于短距離高速通信的光連接，包括：至少一個光纖耦合器；具有至少一個端部切割垂直于所述軸線的光纖，所述端部被插入所述耦合器的所述開口，其中所述微LED鄰接所述光纖的纖芯，所述LED的發光區的直徑是至少比光纖的纖芯的直徑小兩倍。

根據所提出的解決方案的另一個方面，提供了一種電信網絡，包括一個本地信號分布點和在所述信號分布點和多個用戶住所之間延伸的多個光連接。

根據所提出的解決方案的另一個方面，提供了一種微型發光二極管(LED)安裝組件，用于短距離高速通信的光纖，其具有一個直徑，該組件包括：具有一正面和一反面的基板；和一個微LED晶粒安裝在所述正面，所述LED具有發光區域，其直徑比所述光纖的直徑小三倍以上，其特征在于，在所述反面設置接觸墊，用于連接到導線以驅動所述微LED。