TWI557459B - 光電轉換裝置及光纖耦合連接器 - Google Patents

光電轉換裝置及光纖耦合連接器 Download PDF

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Description

光電轉換裝置及光纖耦合連接器
本發明涉及一種光電轉換裝置及一種具有該光電轉換裝置的光纖耦合連接器。
光纖耦合連接器通常包括光電轉換裝置及複數光纖。其中,該光電轉換裝置包括發光模組、收光模組以及光耦合透鏡。該複數光纖與該發光模組及該收光模組一一對應,且每個光纖均包括光纖芯及包覆光纖芯的包覆層。該光耦合透鏡係在該發光模組與該光纖之間進行光學耦合或者該光纖與該收光模組之間進行光學耦合時將光束反射並改變90度。具體地,來自該發光模組的光束以平行光的形態被該光耦合透鏡導引至對應的光纖的光纖芯中,從光纖的光纖芯中出來的光束以平行光的形態被該光耦合透鏡導引至對應的收光模組中。
然而,由於光纖的光纖芯的直徑很小(多模光纖的光纖芯的直徑約為50μm-100μm,單模光纖的光纖芯的直徑約為9μm),一旦從發光模組中發出的光束的截面較大,則從該光耦合透鏡出來的光束的截面亦較大,甚至該光束的截面的直徑大於對應的光纖的光纖芯的直徑,如此容易造成從該光耦合透鏡出來的光束無法完全進入對應的光纖中,從而降低了發光模組與對應光纖之間的光 耦合效率。
有鑒於此,有必要提供一種光電轉換裝置及一種具有該光電裝換裝置的光纖耦合連接器,其能夠提高發光模組與對應光纖之間的光耦合效率。
一種光電轉換裝置,其包括電路板、發光模組、收光模組、光耦合透鏡以及透鏡條。該發光模組及該收光模組相互間隔地固設於該電路板上。該光耦合透鏡包括第一光學面、與該第一光學面垂直的第二光學面、與該第一光學面及該第二光學面均傾斜的反射面以及複數第一會聚透鏡。該複數第一會聚透鏡設置於該第二光學面上且與該發光模組及該收光模組對應。該光耦合透鏡位於該電路板上方且使該第一光學面與該發光模組及該收光模組間隔相對。該反射面用於將從該第一光學面進入的平行光束反射至對應的第一會聚透鏡及將經該複數第一會聚透鏡後的平行光束反射至該第一光學面。該透鏡條包括透光本體部及複數第二會聚透鏡。該本體部包括平行相背的上表面及下表面,該下表面開設有收容槽。該複數第二會聚透鏡設置於該上表面上。該透鏡條固設於該電路板上。該發光模組及該收光模組均收容於該收容槽內並與該複數第二會聚透鏡分別對準。該透鏡條用於將該發光裝置發出的光線轉換為平行光束並引導至該光耦合透鏡中及將從該光耦合透鏡出射的平行光束會聚至對應的收光模組中。
一種光纖耦合連接器,其包括複數光纖以及如上所述之光電轉換裝置。每根光纖均包括光纖芯及包覆該光纖芯的包覆層。該複數光纖芯與該複數第一會聚透鏡一一對準。
相較於先前技術,該光纖耦合連接器及該光電轉換裝置利用該透鏡條的本體部將從該發光模組發出的光束內收,再利用該透鏡條的第二會聚透鏡將內收光束轉換成平行光束進入光耦合透鏡。由此,設置本體部時進入光耦合透鏡的平行光束的截面較沒有設置本體部時進入光耦合透鏡的平行光束的截面要小,相應地,設置本體部時從光耦合透鏡出來的光束的截面較沒有設置本體部時光耦合透鏡出來的光束要小,因此,設置本體部時從光耦合透鏡出來的光束容易完全進入對應的光纖芯中,從而提高了發光模組與對應光纖之間的光耦合效率。
100‧‧‧光纖耦合連接器
10‧‧‧光電轉換裝置
12‧‧‧電路板
122‧‧‧第一表面
124‧‧‧第二表面
14‧‧‧發光模組
16‧‧‧收光模組
18‧‧‧光耦合透鏡
181‧‧‧頂面
1810‧‧‧頂面凹槽
1812‧‧‧第一面
1814‧‧‧第二面
1816‧‧‧反射面
182‧‧‧底面
1820‧‧‧底面凹槽
1822‧‧‧第一光學面
183‧‧‧前表面
1830‧‧‧缺口
1832‧‧‧第二光學面
184‧‧‧後表面
185‧‧‧第一會聚透鏡
186‧‧‧支撐件
19‧‧‧透鏡條
192‧‧‧本體部
1922‧‧‧上表面
1924‧‧‧下表面
1920‧‧‧收容槽
1926‧‧‧底部
194‧‧‧第二會聚透鏡
20‧‧‧光纖
22‧‧‧光纖芯
24‧‧‧包覆層
10a‧‧‧收容空間
圖1係本發明實施方式提供的光纖耦合連接器的立體示意圖。
圖2係圖1中的光纖耦合連接器的分解示意圖。
圖3係圖2中的光纖耦合連接器的部分分解示意圖。
圖4係圖1中的光纖耦合連接器沿IV-IV線的剖面示意圖。
圖5係圖4中V處放大後的光路示意圖。
圖6係圖1中的光纖耦合連接器沿VI-VI線的部分剖面放大示意圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1,為本發明實施方式提供的光纖耦合連接器100。該光纖耦合連接器100包括一個光電轉換裝置10以及四根光纖20。
請一並參閱圖1及圖2,該光電轉換裝置10包括一個電路板12、兩 個發光模組14、兩個收光模組16、一個光耦合透鏡18以及一個透鏡條19。
該電路板12包括一個第一表面122及一個第二表面124。該第一表面122及該第二表面124位於該電路板12的相背兩側,且該第一表面122與該第二表面124平行。
該兩個發光模組14及該兩個收光模組16相互間隔地固設於該第二表面124上並與該電路板12電性連接。具體地,該兩個發光模組14及該兩個收光模組16依次排列成一條直線。本實施方式中,該兩個發光模組14可為垂直共振面雷射二極體,其用於將電訊號轉換為光訊號並向外發出光束。該兩個收光模組16用於接收來自外部的光束並將光訊號轉換為電訊號。
請一並參閱圖2至圖5,該光耦合透鏡18包括一個頂面181、一個底面182、一個前表面183、一個後表面184、四個第一會聚透鏡185以及一個支撐件186。
該頂面181與該底面182位於該光耦合透鏡18相背的兩側,且該頂面181與該底面182平行。該前表面183與該後表面184位於該光耦合透鏡18相背的兩側,且該前表面183與該後表面184平行。該前表面183垂直連接該頂面181及該底面182,該後表面184垂直連接該頂面181及該底面182。
該頂面181開設有條形的頂面凹槽1810。該頂面凹槽1810包括一個第一面1812、一個第二面1814以及一個反射面1816。該第一面1812位於該頂面凹槽1810的底部並與該頂面181平行。該第二面1814位於該頂面凹槽1810的一側且與該第一面1812及該頂面181 均垂直連接。該反射面1816位於該頂面凹槽1810的另外一側且與該第一面1812及該頂面181均傾斜連接。該底面182開設有方形的底面凹槽1820。該底面凹槽1820包括第一光學面1822。該第一光學面1822位於該底面凹槽1820的底部且與該頂面181及該底面182均平行。該前表面183開設有缺口1830。該缺口1830包括第二光學面1832。該第二光學面1832與該前表面183及該後表面184均平行,即該第二光學面1832與該頂面181、該底面182及該第一光學面1822均垂直。
該四個第一會聚透鏡185均設置於該第二光學面1832上。具體地,該四個第一會聚透鏡185排列成一條直線且與該兩個發光模組14及該兩個收光模組16一一對應。本實施方式中,該四個第一會聚透鏡185均為凸透鏡。
該支撐件186為一個包括三條邊的框體。該支撐件186垂直該底面182朝遠離該頂面181的方向延伸,且該支撐件186圍繞該底面凹槽1820的三個側面。
該透鏡條19包括透光本體部192及四個第二會聚透鏡194。該本體部192包括一個上表面1922及一個下表面1924。該上表面1922及該下表面1924位於該本體部192相背的兩側,且該上表面1922與該下表面1924平行。該下表面1924開設有一個方形收容槽1920。該收容槽1920包括一個底部1926。該四個第二會聚透鏡194設置於該上表面1922上,且該四個第二會聚透鏡194排列成一條直線。本實施方式中,該四個第二會聚透鏡194均為凸透鏡。
該四根光纖20與該四個第一會聚透鏡185一一對應。每根光纖20均包括一個圓柱體形的光纖芯22及包覆該光纖芯22的包覆層24。 該四個光纖芯22與該四個第一會聚透鏡185一一對準。
組裝該光電轉換裝置10時,首先,該透鏡條19藉由膠合方式固設於該電路板12的第二表面124上,該兩個發光模組14及該兩個收光模組16均收容於該收容槽1920內並與該四個第二會聚透鏡194分別對準。接著,該支撐件186藉由膠合方式連接於該電路板12的第二表面124上以使該光耦合透鏡18固設於該第二表面124上。具體地,該第一光學面1822與該電路板12之間形成一個收容空間10a,該透鏡條19收容於該收容空間10a內並與該第一光學面1822及該反射面1816相對。此時,該四個第一會聚透鏡185翻轉90度後與該四個第二會聚透鏡164一一對準。
工作時,請參閱圖4及圖5,該電路板12給該發光模組14通電,該發光模組14將電訊號轉換成光訊號並向外發出光束L1。該發光模組14發出的光束L1經該底部1926後內收形成光束L2,內收光束L2經對應的第二會聚透鏡194轉換為平行光束L3,平行光束L3垂直該第一光學面1822進入該光耦合透鏡18中並被該反射面1816反射至對應的第一會聚透鏡185內,平行光束L3被第一會聚透鏡185會聚形成會聚光束L4進入對應的光纖芯22內。
相應地,請參閱圖6,來自光纖20的光束經該第一會聚透鏡185後以平行光束的形態進入該光耦合透鏡18中,再被該反射面1816反射改變90度並穿過該第一光學面1822,最後被該透鏡條19會聚至對應的收光模組16中。該收光模組16將光訊號轉換為電訊號以傳輸至後端進行處理。
本實施方式中的光纖耦合連接器100及光電轉換裝置10利用透鏡條19的本體部192將從發光模組14發出的光束L1內收,再利用透 鏡條19的第二會聚透鏡194將內收光束L2轉換成平行光束L3進入光耦合透鏡18。由此,設置透鏡條19時進入光耦合透鏡18的平行光束L3的截面較沒有設置透鏡條19時進入光耦合透鏡18的平行光束的截面要小,相應地,設置透鏡條19時從光耦合透鏡18出來的光束L4的截面較沒有設置透鏡條19時光耦合透鏡18出來的光束要小,因此,設置透鏡條19時從光耦合透鏡18出來的光束L4容易完全進入對應的光纖芯22中,從而提高了發光模組14與對應光纖20之間的光耦合效率。假設發光模組14為點光源,其發出的光束大致呈圓錐體,該圓錐體的頂點即為該發光模組14,平行該圓錐體的底面所截得的面即為上述所提及的光束的截面。
綜上所述,本發明確已符合發明專利之要件,遂依法提出專利申請。惟,以上該者僅為本發明之較佳實施方式,自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化,皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
12‧‧‧電路板
14‧‧‧發光模組
16‧‧‧收光模組
18‧‧‧光耦合透鏡
1812‧‧‧第一面
1814‧‧‧第二面
1816‧‧‧反射面
1822‧‧‧第一光學面
1832‧‧‧第二光學面
185‧‧‧第一會聚透鏡
1920‧‧‧收容槽
1926‧‧‧底部
194‧‧‧第二會聚透鏡
22‧‧‧光纖芯
24‧‧‧包覆層

Claims (10)

  1. 一種光電轉換裝置,其包括電路板、發光模組、收光模組以及光耦合透鏡,該發光模組及該收光模組相互間隔地固設於該電路板上,該光耦合透鏡包括第一光學面、與該第一光學面垂直的第二光學面、與該第一光學面及該第二光學面均傾斜的反射面以及複數第一會聚透鏡,該複數第一會聚透鏡設置於該第二光學面上且與該發光模組及該收光模組對應,該光耦合透鏡位於該電路板上方且使該第一光學面與該發光模組及該收光模組間隔相對,該反射面用於將從該第一光學面進入的平行光束反射至對應的第一會聚透鏡及將經該複數第一會聚透鏡後的平行光束反射至該第一光學面,其中,該光電轉換裝置還包括與該光耦合透鏡相隔開設置的透鏡條,該透鏡條包括透光本體部及複數第二會聚透鏡,該本體部包括平行相背的上表面及下表面,該下表面開設有收容槽,該複數第二會聚透鏡設置於該上表面上,該透鏡條的該下表面固設於該電路板上,該收容槽與該電路板形成一個密閉空間,該發光模組及該收光模組均收容於該密閉空間內並與該複數第二會聚透鏡分別對準,該透鏡條用於將該發光裝置發出的光線轉換為平行光束並引導至該光耦合透鏡中及將從該光耦合透鏡出射的平行光束會聚至對應的收光模組中。
  2. 如請求項1所述之光電轉換裝置,其中,該光耦合透鏡包括平行相背的頂面及底面,該頂面開設有條形的頂面凹槽,該頂面凹槽包括與該頂面平行的第一面、垂直連接該第一面及該頂面的第二面以及傾斜連接該第一面及該第二面的該反射面,該底面開設有方形的底面凹槽,該底面凹槽包括位於底部的該第一光學面,該第一光學面與該頂面及該底面均平行。
  3. 如請求項2所述之光電轉換裝置,其中,該底面上垂直延伸有支撐件,該支撐件圍繞該底面凹槽的三個側面,該支撐件膠合於該電路板上以使該第一光學面與該電路板之間形成收容空間,該透鏡條收容於該收容空間內。
  4. 如請求項3所述之光電轉換裝置,其中,該反射面相對該第一光學面傾斜45度,該反射面相對該第二光學面傾斜45度。
  5. 如請求項3所述之光電轉換裝置,其中,該複數第一會聚透鏡排列成一條直線,該複數第二會聚透鏡排列成一條直線,該複數第一會聚透鏡及該複數第二會聚透鏡均為凸透鏡。
  6. 一種光纖耦合連接器,其包括複數光纖以及如請求項1所述之光電轉換裝置,每根光纖均包括光纖芯及包覆該光纖芯的包覆層,該複數光纖芯與該複數第一會聚透鏡一一對準。
  7. 如請求項6所述之光纖耦合連接器,其中,該光耦合透鏡包括平行相背的頂面及底面,該頂面開設有條形的頂面凹槽,該頂面凹槽包括與該頂面平行的第一面、垂直連接該第一面及該頂面的第二面以及傾斜連接該第一面及該第二面的該反射面,該底面開設有方形的底面凹槽,該底面凹槽包括位於底部的該第一光學面,該第一光學面與該頂面及該底面均平行。
  8. 如請求項7所述之光纖耦合連接器,其中,該底面上垂直延伸有支撐件,該支撐件圍繞該底面凹槽的三個側面,該支撐件膠合於該電路板上以使該第一光學面與該電路板之間形成收容空間,該透鏡條收容於該收容空間內。
  9. 如請求項8所述之光纖耦合連接器,其中,該反射面相對該第一光學面傾斜45度,該反射面相對該第二光學面傾斜45度。
  10. 如請求項8所述之光纖耦合連接器,其中,該複數第一會聚透鏡排列成一 條直線,該複數第二會聚透鏡排列成一條直線,該複數第一會聚透鏡及該複數第二會聚透鏡均為凸透鏡。
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