CN103792626B - 光耦合装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光耦合装置包含有光学耦合组件、光电转换模块、以及至少两条光导纤维；该光学耦合组件具有第一下对位部；该光电转换模块具有基板、基座、光讯号产生组件以及光讯号接收组件；该基座以绝缘材料制成，且设于该基板上，并具有容置部、以及第二下对位部结合于该第一下对位部上；该光讯号产生组件以及该光讯号接收组件设于该容置部中，藉该第一下对位部与该第二下对位部结合后，该光讯号产生组件以及该光讯号接收组件对向该第一透镜部上；该两条光导纤维位于该光学耦合组件的一侧，且朝向该第二透镜部。
Description
技术领域
本发明与光学装置有关，更详而言之是指一种光耦合装置。
背景技术
随着光学科技的进步，利用光讯号来传导信息的设计与装置越来越多元与普及，而其中又以光耦合装置普及运用于许多领域中。
而已知光耦合装置的设计如***合众国公告第7369328号专利「Opticalpathchangetypeopticalcouplingelement」所示，于两个光学连接器(opticalconnector)之间设计有光学耦合组件，且该光学耦合组件的两个面上分别有一组透镜部，且该两透镜部至该反射面的距离相同，祈以透过该两透镜部改变光讯号特性的设计，使得该光耦合装置在进行光耦合传输时能产生较低的损耗，而可具有较佳耦合效率。
然而，上述的光耦合装置于组装时，为避免光讯号传输时有损耗加大及失真的疑虑，则须透过手动或是机器对位的方式使各该光学连接器与该光耦合组件上的透镜部对齐，不仅费时且亦容易产生误差。因此，综上说明可知，已知光耦合装置的设计仍未臻完善，且尚有待改进之处。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中的光耦合装置对光校准费时且容易产生误差的缺陷，提供一种光耦合装置，具有对光校准时间所需耗费的时间低、光学定位准确度高等特性。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是，提供一种光耦合装置包含有光学耦合组件、光电转换模块、以及至少一条光导纤维(opticalfiber)；其中，该光学耦合组件具有至少一透镜部、反射面、以及第一下对位部，且光讯号由该透镜部进入该光学耦合组件内部，经由该反射面反射后离开该光学耦合组件，或是进入该光学耦合组件内部，经由该反射面反射后，由该透镜部离开该光学耦合组件者；该光电转换模块位于该光学耦合组件的一侧，且具有基板、基座、以及至少一光电转换组件；该基座以绝缘材料制成，且设于该基板上，并具有容置部、以及第二下对位部；该光电转换组件设于该容置部中，用以接收电讯号并转换成光讯后，将该光讯号向外投射出、或接收光讯号，再将光讯号转换成电讯号后输出；该第二下对位部结合于该第一下对位部上，使该光电转换模块与该光电耦合组件连接，并该光电转换组件朝向该光学耦合组件者；该光导纤维位于该光学耦合组件的的另一侧，且其一端端面朝向该光学耦合组件；该光导纤维用以将自外部传输的光讯号射往该光学耦合组件、或接收来自该光学耦合组件的光讯号，并传输至外部。依据上述构思，该第一下对位部具有两个凹槽，且该两凹槽分别位于该第一透镜部的两侧；该第二下对位部具有两个分别与各该凹槽呈互补的凸柱，且分别位于该容置槽的两侧，而分别对应各该凹槽。
依据上述构思，该两凸柱的中心轴线相连形成的平面与该容置部的其中一个面位于同一平面上。
依据上述构思，该光学耦合组件具有两个透镜部，分别为第一透镜部以及第二透镜部；其中，该第一透镜部位于该光耦合组件朝向该光电转换模块的一侧，且该第一下对位部与该第一透镜部位于同一侧；而该第二透镜部位于该光耦合组件朝向该光导纤维的另一侧上。
依据上述构思，该光电转换模块包含有两个光电转换组件，分别为光讯号产生组件以及光讯号接收组件；该光讯号产生组件具有至少一光投射部，用以在该光讯号产生组件接收电讯号并转换成光讯后，将该光讯号向外投射出；该光讯号接收组件具有至少一光接收部，用以接收光讯号，再由该光讯号接收组件转换成电讯号后输出；另外，该光耦合装置包含有两条光导纤维，其中一条用以将自外部传输的光讯号射往该光学耦合组件，而另外一条用以接收来自该光学耦合组件的光讯号，并传输至外部。
依据上述构思，该基座的容置部具有两个容置槽，分别为第一容置槽与第二容置槽；另外，该光讯号产生组件位于该第一容置槽，而该光讯号接收组件位于该第二容置槽。
依据上述构思，该两容置槽的中间线至左右两侧凸柱中心点之间的间距相等。
依据上述构思，该基板上具有复数个金属垫，且这些金属垫与该光电转换组件电性连接。
依据上述构思，该基板为印刷电路板，布设有电路布局(conductorpattern)，且该光讯号产生组件以及该光讯号接收组件与该电路布局电性连接。
依据上述构思，该基板为软硬复合印刷电路板，且该电路布局位于该软硬复合印刷电路板中。
依据上述构思，该光讯号产生组件为面射型雷射(verticalcavitysurfaceemittinglaser，VCSEL)；该光讯号接收组件为光电二极管(photodiodes，PD)。
依据上述构思，该第二下对位部结合于该第一下对位部上时，该光讯号产生组件的光投射部及该光讯号接收组件的光接收部分别对向该第一透镜部。
藉此，透过上述的设计，该光耦合装置不仅对光校准时间所需耗费的时间低，更可具有光学定位准确度高的特性。
附图说明
图1为本发明较佳实施例的分解图；
图2为本发明较佳实施例的立体图；
图3为光学耦合组件本体的立体图；
图4为光学耦合组件透镜架的立体图；
图5揭示透镜的中心厚度与边缘厚度；
图6揭示透镜的镜面切线交角；
图7为光电转换模块的立体图；
图8为基座的立体图；
图9与图10为本发明较佳实施例收发光讯号时的光路图。
具体实施方式
为能更清楚地说明本发明，兹举较佳实施例并配合附图详细说明如后。
请参阅图1与图2，本发明较佳实施例的光耦合装置用以适用于现行较为广泛被使用的四发四收的收发器(transceiver)以及MT型带状光导纤维连接器。该光耦合装置包含有光学耦合组件10、光电转换模块20、线架30以及数条光导纤维(opticalfiber)40。其中：
该光学耦合组件10具有本体12以及透镜架14。其中：
请参阅图3，该本体12上具有第一透镜部121、第一下对位部122以及反射面123。该第一透镜部121具有十二个非球面透镜，且最靠近两侧的八个透镜分别为四个第一输入透镜121a以及四个第一输出透镜121b。该第一下对位部122与该第一透镜部121位于同一表面上，于本实施例中，该第一下对位部122具有两个分别位于该第一透镜部121两侧的凹槽。
请参阅图4，该透镜架14以可分离的方式与该本体12连接，于本实施例中，该透镜架14朝向该本体12的面上具有第一前对位部141，而该本体12上则对应具有第二前对位部124，该第一前对位部141具有两个凹槽，而该第二前对位部124具有两个与各该凹槽呈互补的凸柱，藉以透过将各该凹槽与对应的各该凸柱结合的方式，使该透镜架14与该本体12连接。另外，该透镜架14上具有第二透镜部142，具有十二个非球面透镜，且最靠近两侧的八个透镜分别为四个第二输出透镜142a以及四个第二输入透镜142b。再者，请参阅图5及图6，这些透镜更符合下列条件：
1.)0.9≤α≤1.2；
2.)28°≤γ≤35°；
其中，α为这些透镜的中心厚度T1与边缘厚度T2的比值；
γ为这些透镜的边缘切线交角；
请参阅图7，该光电转换模块20具有基板22、基座24、光讯号产生组件26以及光讯号接收组件28。其中：
该基板22为印刷电路板，并布设有电路布局(conductorpattern)(图未示)，且该基板22上具有复数个金属垫221与该电路布局电性连接。于本实施例中，该基板22为软硬复合印刷电路板，且该电路布局布设于该软硬复合印刷电路板中。
该基座24以绝缘材料制成，且设于该基板22上，并具有第一容置槽241、第二容置槽242以及第二下对位部243。该第一容置槽241的位置对应这些第一输入透镜121a，而该第二容置槽242的位置则对应这些第一输出透镜121b。该第二下对位部243用以供与该光学耦合组件10的该第一下对位部122结合。于本实施例中，该第二下对位部243具有两个分别位于该两容置槽241、242外侧的凸柱，且其形状与该第一下对位部122的凹槽形状互补。另外，请参阅图8，左右两侧凸柱中心点至该第一容置槽241与该第二容置槽242的中间线M1、M2之间的间距相等，且该第二下对位部243的两凸柱中心轴线相连形成的平面S与这些容置槽241、242的槽壁D3、D4位于同一平面上。
该光讯号产生组件26具有数个光投射部，且设于该第一容置槽241中且贴抵该第一容置槽241的槽壁D1、D3，进而对应这些第一输入透镜121a，用以将接收的电讯号转换成光讯号后，透过这些光投射部射往该光学耦合组件10。于本实施例中，该光讯号产生组件26为垂直腔面射型雷射(verticalcavitysurfaceemittinglaser，VCSEL)。
该光讯号接收组件28具有数个光接收部，且设于该第二容置槽242中且贴抵该第二容置槽242的槽壁D2、D4，进而对应这些第一输出透镜121b，用以透过这些光接收部接收光讯号后，转换成电讯号输出。于本实施例中，该光讯号接收组件28为光电二极管(photodiodes，PD)。
另外，该光讯号产生组件26与该基板22上一部份的这些金属垫221电性连接，而该光讯号接收组件28则与另外一部份的这些金属垫221电性连接。藉此，该光讯号产生组件26以及该光讯号接收组件28便可透过这些金属垫221与该基板22的电路布局电性连接。
该线架30以可分离的方式与该光学耦合组件10的该透镜架14连接，于本实施例中，该线架30朝向该透镜架14的面上具有第三前对位部32，而该透镜架14上则对应具有第四前对位部143。该第三前对位部32具有两个凹槽，而该第四前对位部143具有两个分别与该第三前对位部32各该凹槽呈互补的凸柱，藉以透过将各该凹槽与对应的各该凸柱结合的方式，使该线架30与该透镜架14连接。
这些光导纤维40设于该线架30上而位于该光学耦合组件10的一侧，且其各一端端面分别朝向该第二透镜部142。这些光导纤维最接近两侧分别为四个第一光导纤维40a以及四个第二光导纤维40b，其中，这些第一光导纤维40a分别对应各该第二输出透镜142a，用以接收光讯号并传输至外部；而这些第二光导纤维40b则分别对应各该第二输入透镜142b，用以将自外部传输的光讯号传递到该光学耦合组件10。
藉此，透过将该第一下对位部122与该第二下对位部243结合、将该第一前对位部141与该第二前对位部124结合、以及将该第三前对位部32与该第四前对位部143结合后，便可在组装该光耦合装置时，快速且准确地使该光讯号产生组件26的光投射部对向这些第一输入透镜121a、使该光讯号接收组件28的光接收部对向这些第一输出透镜121b、使这些第一光导纤维40a对向这些第二输出透镜142a，以及使这些第二光导纤维40b则对向这些第二输入透镜142b。另外，该第二下对位部243的该两凸柱的中心轴线相连形成的平面S与这些容置槽241、242的槽壁D3、D4位于同一平面上、以及左右两侧凸柱中心点至该第一容置槽241与该第二容置槽242的中间线M1、M2之间的间距相等的设计，将可使得该光讯号产生组件26以及该光讯号接收组件28分别设置于各该容置槽241、242中时，可透过贴抵该槽壁D1、D2、D3、D4的方式来达到快速定位的效果。
请参阅图9，当该光讯号产生组件26接收到电讯号后，便转换成光讯号并透过光投射部射往该光学耦合组件10，光讯号由该第一输入透镜121a进入该光学耦合组件10的主体12后，经由该反射面16反射而离开主体12并进入该透镜架14，而后，由该第二输出透镜142a离开该光学耦合组件10射至该第一光导纤维40a，而将该光讯号传输至外部。反之，请参阅图10，当外部的光讯号传输至该第二光导纤维40b后，由该第二光导纤维40b射往该光学耦合组件10，此时，光讯号将由该第二输入透镜142b进入该透镜架14以及该主体12，并经由该反射面16反射后，由该第一输出透镜121b离开该主体12至该光讯号接收组件28的光接收部而转换成电讯号。
藉此，由上述说明可得知，该光耦合装置不仅具有微小体积双向传输的特色，亦同时具有快速对光校准的效果、以及光学定位准确度高的特性。另外，透过上述第二透镜部142的这些透镜的条件设计，更可使该光学耦合组件10具有较大的光讯号产生组件26的适用范围，进而使其具有对光校准时间所需耗费的时间低、光学定位准确度高的优点。再者，该透镜架14的可分离设计，除了可使用在光纤传输的效率提升与准直对光等相关应用外，亦可使得该光耦合装置可依据所选用的光导纤维40的数值孔径(numberaperture)、依设置环境、***需求与传输对象的不同，而可选择具有不同材质、曲率半径的球面透镜或非球面透镜的透镜架，来达到提升光传导效果的功能。
必须说明的是，以上所述仅为本发明较佳可行实施例而已，除同时使用光讯号接收组件与光讯号产生组件的两种光电转换组件的设计外，亦可依需求仅使用单一种光电转换组件来达到收或发光讯号的目的。另外，举凡应用本发明说明书及权利要求所做的等效结构变化，理应包含在本发明的专利范围内。
Claims (11)
1.一种光耦合装置，其特征在于，包含有：
光学耦合组件，具有至少一透镜部、反射面、以及第一下对位部，且光讯号由该透镜部进入该光学耦合组件内部，经由该反射面反射后离开该光学耦合组件，或是进入该光学耦合组件内部，经由该反射面反射后，由该透镜部离开该光学耦合组件；
光电转换模块，位于该光学耦合组件的一侧，且具有基板、基座、以及至少一光电转换组件；该基座以绝缘材料制成，且设于该基板上，并具有容置部、以及第二下对位部；该光电转换组件设于该容置部中，用以接收电讯号并转换成光讯号后，将该光讯号向外投射出、或接收光讯号，再将光讯号转换成电讯号后输出；该第二下对位部结合于该第一下对位部上，使该光电转换模块与该光电耦合组件连接，并且该光电转换组件朝向该光学耦合组件；以及
至少一条光导纤维，位于该光学耦合组件的另一侧，且其一端端面朝向该光学耦合组件；该光导纤维用以将自外部传输的光讯号射往该光学耦合组件、或接收来自该光学耦合组件的光讯号，并传输至外部；
该容置部包括两个容置槽，该第二下对位部具有两个分别位于该两容置槽外侧的凸柱，该两凸柱的中心点至该两容置槽的中间线之间的间距相等，且该两凸柱中心轴线相连形成的平面与这些容置槽的其中一个面位于同一平面上。
2.如权利要求1所述光耦合装置，其特征在于，该光学耦合组件具有两个透镜部，分别为第一透镜部以及第二透镜部；其中，该第一透镜部位于该光耦合组件朝向该光电转换模块的一侧，且该第一下对位部与该第一透镜部位于同一侧上；而该第二透镜部位于该光耦合组件朝向该光导纤维的另一侧。
3.如权利要求1所述光耦合装置，其特征在于，该光电转换模块包含有两个光电转换组件，分别为光讯号产生组件以及光讯号接收组件；该光讯号产生组件具有至少一光投射部，用以在该光讯号产生组件接收电讯号并转换成光讯后，将该光讯号向外投射出；该光讯号接收组件具有至少一光接收部，用以接收光讯号，再由该光讯号接收组件转换成电讯号后输出；另外，该光耦合装置包含有两条光导纤维，其中一条用以将自外部传输的光讯号射往该光学耦合组件，而另外一条用以接收来自该光学耦合组件的光讯号，并传输至外部。
4.如权利要求1所述光耦合装置，其特征在于，该第一下对位部具有两个凹槽，且该两凹槽分别位于该第一透镜部的两侧；该凸柱与各该凹槽呈互补。
5.如权利要求3所述光耦合装置，其特征在于，该两个容置槽分别为第一容置槽与第二容置槽；另外，该光讯号产生组件位于该第一容置槽，而该光讯号接收组件位于该第二容置槽。
6.如权利要求5所述光耦合装置，其特征在于，该第一下对位部具有两个凹槽，且该两凹槽分别位于该第一透镜部的两侧；该凸柱分别与各该凹槽呈互补。
7.如权利要求1所述光耦合装置，其特征在于，该基板上具有复数个金属垫，且这些金属垫与该光电转换组件电性连接。
8.如权利要求1所述光耦合装置，其特征在于，该基板为印刷电路板，布设有电路布局，且该光讯号产生组件以及该光讯号接收组件与该电路布局电性连接。
9.如权利要求8所述光耦合装置，其特征在于，该基板为软硬复合印刷电路板，且该电路布局位于该软硬复合印刷电路板中。
10.如权利要求2所述光耦合装置，其特征在于，该光电转换模块包含有两个光电转换组件，分别为光讯号产生组件以及光讯号接收组件；该光讯号产生组件具有至少一光投射部，用以在该光讯号产生组件接收电讯号并转换成光讯后，将该光讯号向外投射出；该光讯号接收组件具有至少一光接收部，用以接收光讯号，再由该光讯号接收组件转换成电讯号后输出；另外，该光耦合装置包含有两条光导纤维，其中一条用以将自外部传输的光讯号射往该第二透镜部，而另外一条用以接收来自该第二透镜部的光讯号，并传输至外部。
11.如权利要求10所述光耦合装置，其特征在于，该第二下对位部结合于该第一下对位部上时，该光讯号产生组件的光投射部及该光讯号接收组件的光接收部分别对向该第一透镜部。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151202 |