TWI616692B - 光纖連接器及光耦合透鏡 - Google Patents

光纖連接器及光耦合透鏡 Download PDF

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Abstract

一種光耦合透鏡，其包括本體部、位於本體部上的分光部及位於本體部內的至少一第一、第二、第三透鏡，分光部其包括第一全反射面、與該第一全反射面呈一預定夾角且相對的第二全反射面。第一透鏡包括至少一分光透鏡，分光透鏡包括第一出光面，第一出光面與第一全反射面相連接。第二透鏡包括一入光面，且與第一透鏡一一對應。第三透鏡包括一第三出光面，且與第二全反射面位置相對。從入光面射來的光一部分經過第一全反射面及第二全反射面的反射，發生180度轉折後從第三出光面射出，另一部分從第一出光面射出。本發明還涉及一種光纖連接器。

Description

光纖連接器及光耦合透鏡
本發明涉及一種光纖連接器，尤其涉及一種光耦合透鏡。
在光纖連接器中，光發射器在啟動時，其電流越過啟動電流後會進入穩壓狀態。但在使用過程中，因各種因素會造成光發射器的電流變動，從而引起能量變動，為了保證光發射器發射的能量的穩定，常需要監控光發射器的能量變化並適時改變電壓，以使光發射器發射的能量始終處於穩定狀態。然而，現有的直傳式光耦合透鏡及對應的光纖連接器並不具有監控功能。
有鑑於此，本發明提供一種具有監控功能的光耦合透鏡及光纖連接器。
一種光耦合透鏡，該光耦合透鏡包括：一本體部，該本體部包括一第一表面及一第二表面，該第一表面上形成有一第一凹槽，該第一凹槽包括一第三表面，該第二表面上形成有一第三凹槽，該第三凹槽包括一第五表面。一位於該第三表面上的分光部，該分光部包括一第一全反射面、一與該第一全反射面呈一預定夾角且相對的第二全反射面。至少一形成於該第三表面上的第一透鏡，該第一透鏡包括至少一分光透鏡，該分光透鏡包括一第一出光面，該第一出光面與該第一全反射面相連接。及至少一形成在該第五表面上的第二透鏡，該第二透鏡包括一入光面，該第二透鏡與該第一透鏡一一對應。至少一形成在該第五表面上的第三透鏡，該第三透鏡包括一出光面，該第三透鏡與該第二全反射面位置相對。從該入光面射來的光一部分經過該第一全反射面及該第二全反射面的反射，發生180度轉折後從該第三出光面射出，另一部分從該第一出光面射出。
一種光纖連接器，該光纖連接器包括：一如上所述的光耦合透鏡。一電路板。至少一光發射器，該光發射器用於產生並發射光信號，該光發射器與該電路板電連接，該光發射器與該第二透鏡一一對應。至少一光電轉換器， 該光電轉換器用於接收光信號，並將該光信號轉換為對應的電信號，該光電轉換器與該電路板電連接，且與該第三透鏡一一對應。一接收濾波器，該接收濾波器與該光電轉換器電連接，用於過濾合適的電信號。一示波器，該示波器與該接收濾波器電性連接，用於接收該濾波器中輸出的電信號，並形成眼圖。及至少一光纖，該至少一光纖與該至少一第一透鏡一一對應。該光發射器產生並發射的光信號經過該第二透鏡傳輸至與之對應的該第一透鏡及該分光部，傳輸至第一透鏡的光進入與之對應的該光纖中，傳輸至該分光部的光經過該第一全反射面及該第二全反射面的反射，傳輸方向發生180度轉折，傳輸至與之對應的該第三透鏡及該光電轉換器，進而進入該接收濾波器及該示波器，形成眼圖，監控人員通過分析眼圖，實現對該光纖連接器的電流及能量的變動的監控。
本發明提供的光纖連接器通過該分光部實現分光，配合該濾波器及該示波器獲得眼圖，通過分析眼圖，實現對該光纖連接器的能量變動的監控，並可適時增加電壓，以使該光纖連接器始終處於能量穩定狀態。
100‧‧‧光纖連接器
10‧‧‧光耦合透鏡
11‧‧‧主體部
110‧‧‧第一表面
111‧‧‧第二表面
112‧‧‧第一側面
113‧‧‧第一凹槽
1131‧‧‧第三表面
1132‧‧‧第二側面
1133‧‧‧第三側面
1134‧‧‧第四側面
114‧‧‧第二凹槽
1141‧‧‧第四表面
1142‧‧‧第五側面
1143‧‧‧第六側面
1144‧‧‧第七側面
115‧‧‧定位通孔
116‧‧‧第三凹槽
1161‧‧‧第五表面
1162‧‧‧第八側面
12‧‧‧分光部
121‧‧‧第六表面
122‧‧‧第一全反射面
123‧‧‧第二全反射面
124‧‧‧第九側面
125‧‧‧第十側面
13‧‧‧第一透鏡
131‧‧‧分光透鏡
1311‧‧‧第一出光面
132‧‧‧匯聚透鏡
1321‧‧‧第二出光面
14‧‧‧第二透鏡
141‧‧‧入光面
15‧‧‧第三透鏡
151‧‧‧第三出光面
20‧‧‧電路板
21‧‧‧安裝面
30‧‧‧光發射器
40‧‧‧光電轉換器
50‧‧‧驅動晶片
60‧‧‧轉阻放大器
70‧‧‧濾波器
80‧‧‧示波器
90‧‧‧光纖
圖1是本發明實施例的光纖連接器的立體圖。
圖2是圖1所示的光纖連接器的分解圖。
圖3是圖1所示的光纖連接器的光耦合透鏡的立體圖。
圖4是圖3所示的光耦合透鏡的另一個方向的立體圖。
圖5是圖1所示的光纖連接器沿V-V的光路示意圖。
請參閱附圖1至5，本發明對一種光纖連接器的結構作進一步的說明。
請參閱圖1至圖4，本發明實施例提供的一種光纖連接器100， 該光纖連接器100包括一光耦合透鏡10、一電路板20、至少一光發射器30、至少一光電轉換器40、一驅動晶片50、一轉阻放大器60、一濾波器70、一示波器80及至少一光纖90。
該光耦合透鏡10包括一主體部11、一分光部12、多個第一透鏡13、多個第二透鏡14及多個第三透鏡15。
在本實施例中，該主體部11整體呈長方體型，該主體部11包括一第一表面110、一第二表面111及一第一側面112。該第一表面110與該第二表面111相背，該第一表面110垂直於該第一側面112。在其他實施例中，該主體部11還可以是正方體型，凸台型等其他形狀。
自該第一表面110向該主體部11的該第二表面111垂直凹陷形成有一第一凹槽113，在本實施例中，該第一凹槽113貫穿該第一側面112。該第一凹槽113包括一平行於該第一表面110的第三表面1131、一垂直於該第三表面1131的第二側面1132、一與該第二側面1132相背的第三側面1133及一垂直於該第三表面1131及第二側面1132的第四側面1134。
在該第三表面1131上形成有一第二凹槽114及兩個定位通孔115。
在本實施例中，該第二凹槽114貫穿該第一側面112。該第二凹槽114包括一平行於該第三表面1131的第四表面1141、一垂直於該第四表面1141的第五側面1142、一與該第五側面1142相背的第六側面1143及一垂直於該第四表面1141及該第五側面1142的第七側面1144。該第五側面1142靠近該第二側面1132，該第七側面1144與該第四表面1141呈45度夾角，該第一表面110、該第三表面1131及該第四表面1141呈階梯狀。
在本實施例中，兩個該定位通孔115分別靠近該第二側面1132及該第三側面1133，兩個該定位通孔115貫通該第三表面1131及該第二表面111。兩個該定位通孔115用於固定該光纖90的承靠裝置(圖中未畫出)。
自該第二表面111向該第一表面110垂直形成一第三凹槽116，該第三凹槽116位於兩個該定位通孔115之間。該第三凹槽116包括一平行於該第二表面111的第五表面1161、一垂直於該第五表面1161的第八側面1162，該第八側面1162靠近該第二側面1132。
該分光部12位於該第三表面1131上，該分光部12靠近該第二側面1132，在本實施例中，該分光部12整體呈立體梯型，且與該主體部11一體成型。
該分光部12包括一平行於該第三表面1131的第六表面121、一與該第六表面121呈一預定角的第一全反射面122、一與該第一全反射面122呈一預定角且相對的第二全反射面123及與該第一全反射面122、該第二全反射面123及該第六表面121相交的一第九側面124及一第十側面125。
在本實施例中，該第一全反射面122與該第六表面121呈45度角，該第一全反射面122與該第二全反射面123呈90度角，該第二全反射面123與該第七側面1144共平面，該第一全反射面122及該第二全反射面123配合，用於將射向該第一全反射面122的光束的方向進行180度轉折。該第十側面125到該第二側面1132的距離大於該第九側面124到該第二側面1132的距離。
在其他實施例中，該分光部12的形狀並不局限於立體梯型，還可以是四面錐型或是其他形狀，只要滿足該第一全反射面122及該第二全反射面123發生全反射即可。
多個該第一透鏡13位於該第三表面1131上的兩個該定位通孔115之間，且與兩個該定位通孔115在同一條直線上。在本實施例中，兩個該定位通孔115及多個該第一透鏡13所在的直線垂直於該第二側面1132。多個該第一透鏡13靠近該第二凹槽114的該第七側面1144。
多個該第一透鏡13包括多個分光透鏡131及多個彙聚透鏡132。在本實施例中，該分光透鏡131及該彙聚透鏡132分別有四個及八個。每個該分光透鏡131包括一第一出光面1311，該第一出光面1311是非對稱表面，並且是一完整的對稱透鏡光學面的一部分，該第一出光面1311與該第一全反射面122相連接。每個該匯聚透鏡132包括一第二出光面1321。多個該第一出光面1311及多個該第二出光面1321朝向該光纖90且與多個該光纖90一一對準，用於將射向該第一出光面1311及該第二出光面1321的平行光束匯聚成束，進而傳輸至該光纖90內。
多個該第二透鏡14位於該第五表面1161上，在本實施例中，該第二透鏡14的數量為十二個。該第二透鏡14與該第一透鏡13一一對應。每個該第二透鏡14包括一入光面141，該入光面141的朝向與該第一出光面1311及該第二出光面1321的朝向相反，用於將該光發射器30發出的光變成平行光束。
多個該第三透鏡15位於該第五表面1161上，且靠近該第八側面1162，在本實施例中，該第三透鏡15的數量為四個。多個該第三透鏡15呈直線分佈，且多個該第三透鏡15所在的直線與該第二透鏡14所在的直線平行。
多個該第三透鏡15與該第二全反射面123位置相對，每個該第三透鏡15包括一第三出光面151，該第三出光面151的朝向與該入光面141的朝 向一致，用於將由該第二全反射面123反射的平行光束匯聚成束，從而傳輸至該光電轉換器40內。
定義該第一出光面1311的面積與該完整對稱的透鏡光學面的面積的比值為d，d越大，則該光電轉換器40接收到的光越弱；d越小，則該光電轉換器40接收到的光越強。d的大小取決於進入第一出光面1311與進入該第三出光面151的光能量的比值，即該光耦合透鏡10的分光比的大小。
該電路板20包括一安裝面21，該光發射器30、該光電轉換器40、該驅動晶片50及該轉阻放大器60均位於該安裝面21上，且均與該電路板20電性連接。
該光發射器30用於產生並發射光信號，本實施方式中，該光發射器30為鐳射二極體(laser diode)。該光發射器30通過該光耦合透鏡10與對應的該光纖90耦合，實現光信號的輸出。
該光電轉換器40用於接收光信號，並將該光信號轉換為對應的電信號。本實施方式中，該光電轉換器40為光電二極體(photodiode)。該光電轉換器40通過該光耦合透鏡10與對應的該光纖90耦合，實現光信號的輸入。
在本實施例中，該光發射器30有十二個，該光電轉換器40有四個，該光發射器30與該第二透鏡14一一對應，該光電轉換器40與該第三透鏡15一一對應。在其他實施例中，該光發射器30及該光電轉換器40的數量並不局限於十二個及四個，可根據實際情況進行調整。
該驅動晶片50用於控制該光發射器30生成光信號。該驅動晶片50與該光發射器30相互電連接。
該轉阻放大器60用於將該光電轉換器40產生的電流轉換為電壓信號。該轉阻放大器60與該光電轉換器40相互電連接。
該濾波器70與該光電轉換器40電連接，用於過濾合適的電信號。
該示波器80與該濾波器70電連接，用於接收該濾波器70輸出的電信號並形成眼圖。
在本實施例中，該濾波器70及該示波器80均位於該電路板20上。在其他實施例中，該濾波器70及該示波器80還可以為單獨的電器件，只要保證該濾波器70與光電轉換器40，該該濾波器70與該示波器80電連接即可。
請參考圖5，由該光發射器30產生並發射的光信號經過與之對應的第二透鏡14變成平行光束，該平行光束傳輸至與之對應的該第一透鏡13及該分光部12，進入該第一透鏡13的光分別匯聚成束，傳輸至與之對應的該光纖90中，進入該分光部12的光，經過該第一全反射面122及該第二全反射面123的反射，傳輸方向發生180度轉折，經過與之對應的該第三透鏡15的匯聚，被與之對應的光電轉換器40接收，該光電轉換器40將接收到的光信號轉換成電流信號，該轉阻放大器60將該電流信號轉換為電壓信號，該電壓信號經過該濾波器70的過濾，位於通頻帶的電壓信號將進入該示波器80，最後形成眼圖。監控人員通過分析眼圖，實現對該光纖連接器100的能量變動的監控，並可以適時增加電壓，以使該光纖連接器100始終處於能量穩定狀態。
本發明提供的光纖連接器，通過該分光部實現分光，配合該濾波器及該示波器獲得眼圖，通過分析眼圖，實現對該光纖連接器的能量變動的監控，並可以適時增加電壓，以使該光纖連接器100始終處於能量穩定狀態。
惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本發明之申請專利範圍。舉凡熟悉本發明技藝之人士爰依本新型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。
10‧‧‧光耦合透鏡
114‧‧‧第二凹槽
1144‧‧‧第七側面
121‧‧‧第六表面
122‧‧‧第一全反射面
123‧‧‧第二全反射面
13‧‧‧第一透鏡
1311‧‧‧第一出光面
141‧‧‧入光面
151‧‧‧第三出光面
20‧‧‧電路板
21‧‧‧安裝面
30‧‧‧光發射器
40‧‧‧光電轉換器
50‧‧‧驅動晶片
60‧‧‧轉阻放大器
90‧‧‧光纖

Claims (10)

  1. 一種光耦合透鏡，該光耦合透鏡包括：一本體部，該本體部包括一第一表面及一第二表面，該第一表面上形成有一第一凹槽，該第一凹槽包括一第三表面，該第二表面上形成有一第三凹槽，該第三凹槽包括一第五表面；一位於該第三表面上的分光部，該分光部包括一第一全反射面、一與該第一全反射面呈一預定夾角且相對的第二全反射面；至少一形成於該第三表面上的第一透鏡，該第一透鏡包括至少一分光透鏡，該分光透鏡包括一第一出光面，該第一出光面與該第一全反射面相連接；及至少一形成在該第五表面上的第二透鏡，該第二透鏡包括一入光面，該第二透鏡與該第一透鏡一一對應；至少一該第二透鏡與至少一該分光透鏡及該第一全反射面位置相對；至少一形成在該第五表面上的第三透鏡，該第三透鏡包括一第三出光面，該第三透鏡與該第二全反射面位置相對；從該入光面射來的光一部分直接經過該第一全反射面及該第二全反射面的反射，發生轉折後從該第三出光面射出，另一部分從該第一出光面射出。
  2. 如請求項第1項所述的光耦合透鏡，其中，該第一凹槽包括一垂直於該第一表面的第二側面，該分光部靠近該第二側面。
  3. 如請求項第1項所述的光耦合透鏡，其中，該第一全反射面與該第三表面呈45度角，該第一全反射面與該第二全反射面呈90度角。
  4. 如請求項第1項所述的光耦合透鏡，其中，該第一凹槽內還形成有一第二凹槽，該第二凹槽還包括一與該第一表面呈45度夾角的第七側面，該第七側面與該第二全反射面共平面。
  5. 如請求項第1項所述的光耦合透鏡，其中，該第一透鏡還包括至少一匯聚透鏡，該匯聚透鏡包括一第二出光面，從與該匯聚透鏡對應的該第二透鏡射來的光從該第二出光面射出。
  6. 如請求項第1項所述的光耦合透鏡，其中，該第一出光面是非對稱表面，且是一對稱透鏡光學面的一部分。
  7. 一種光纖連接器，該光纖連接器包括：一如請求項第1~6項任一項所述的光耦合透鏡； 一電路板；至少一光發射器，該光發射器用於產生並發射光信號，該光發射器與該電路板電連接，該光發射器與該第二透鏡一一對應；至少一光電轉換器，該光電轉換器用於接收光信號，並將該光信號轉換為對應的電信號，該光電轉換器與該電路板電連接，且與該第三透鏡一一對應；一接收濾波器，該接收濾波器與該光電轉換器電連接，用於過濾合適的電信號；一示波器，該示波器與該接收濾波器電性連接，用於接收該濾波器中輸出的電信號，並形成眼圖；及至少一光纖，該至少一光纖與該至少一第一透鏡一一對應；該光發射器產生並發射的光信號經過該第二透鏡傳輸至與之對應的該第一透鏡及該分光部，傳輸至第一透鏡的光進入與之對應的該光纖中，傳輸至該分光部的光經過該第一全反射面及該第二全反射面的反射，傳輸至與之對應的該第三透鏡及該光電轉換器，進而進入該接收濾波器及該示波器，形成眼圖，監控人員通過分析眼圖，實現對該光纖連接器的電流及能量的變動的監控。
  8. 如請求項第7項所述的光纖連接器，其中，該電路板包括一安裝面，該至少一光發射器及該至少一光電轉換器位於該安裝面上。
  9. 如請求項第7項所述的光纖連接器，其中，該光纖連接器還包括一位於該安裝面上，且與該電路板電連接的驅動晶片，該驅動晶片用於控制該光發射器生成光信號，該驅動晶片與該光發射器之間電連接。
  10. 如請求項第7項所述的光纖連接器，其中，該光纖連接器還包括一位於該安裝面上，且與該電路板電連接的轉阻放大器，該轉阻放大器用於將該光電轉換器產生的電流轉換為電壓信號，該轉阻放大器與該光電轉換器之間電連接。
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