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1、(10)申请公布号 CN 103713366 A (43)申请公布日 2014.04.09 CN 103713366 A (21)申请号 201310233937.9 (22)申请日 2013.06.13 101136972 2012.10.05 TW G02B 6/43(2006.01) G02B 6/32(2006.01) (71)申请人 信泰光学 ( 深圳 ) 有限公司 地址 518000 广东省深圳市宝安区公明镇李 松蓢工业区期尾工业园第 1、 2、 3 栋 申请人 亚洲光学股份有限公司 (72)发明人 孙嘉泽 施秉鋐 黄国舜 李嘉仁 (74)专利代理机构 深圳市顺天达专利商标代理 有。
2、限公司 44217 代理人 王小青 (54) 发明名称 光耦合装置 (57) 摘要 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 ； 该光耦合组件具有本体以及透镜架 ； 该本体具有 第一透镜部以及反射面 ； 该透镜架以可分离的方 式设于该本体上， 且具有第二透镜部 ； 该光电转 换模块位于该光学耦合组件的一侧， 且对应该第 一透镜部， 并具有光讯号产生组件以及光讯号接 收组件 ； 这些光导纤维位于该光学耦合组件的一 侧， 且对应该第二透镜部。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 8 页 (19)中华人民共。
3、和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图8页 (10)申请公布号 CN 103713366 A CN 103713366 A 1/1 页 2 1. 一种光耦合装置， 其特征在于， 包含有 ： 光耦合组件， 具有本体以及透镜架 ； 该本体具有第一透镜部以及反射面 ； 该透镜架以 可分离的方式设于该本体上， 且具有第二透镜部 ； 光讯号由该第一透镜部进入该光学耦合 组件内部， 经由该反射面反射后， 由该第二透镜部离开该光学耦合组件 ； 或是由该第二透镜 部进入该光学耦合组件， 经由该反射面反射后， 由该第一透镜部离开该光学耦合组件 ； 光电转换模块， 位于该光学耦。
4、合组件的一侧， 且对应该第一透镜部 ； 该光电转换模块用 以接收电讯号并转换成光讯后， 将该光讯号向外投射出、 或是接收光讯号， 再转换成电讯号 后输出 ； 以及 至少一条光导纤维， 位于该光学耦合组件的一侧， 且其一端端面朝向该第二透镜部 ； 该 光导纤维用以将自外部传输的光讯号射往该第二透镜部、 或接收来自该第二透镜部的光讯 号， 并传输至外部。 2. 如权利要求 1 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该第二透镜部包含有复数个透镜， 且 这些透镜满足有下列条件 ： 0.9 1.2 ； 其中， 为这些镜片的中心厚度与边缘厚度的比值。 3. 如权利要求 1 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该。
5、第二透镜部包含有复数个透镜， 且 这些透镜满足有下列条件 ： 28 35 ； 其中， 为这些透镜的边缘切线交角。 4. 如权利要求 1 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该第一透镜部包含有至少一个透镜， 且这些透镜的镜面为非球面镜面。 5. 如权利要求 1 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该第二透镜部包含有至少一个透镜， 且这些透镜的镜面为非球面镜面。 6. 如权利要求 1 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该透镜架朝向该本体的面上具有第 一前对位部， 且该本体上则对应具有第二前对位部 ； 当该透镜架与该本体连接时， 该第一前 对位部与该第二前对位部结合。 7. 如权利要求 1 所述的光耦合。
6、装置， 其特征在于， 更包含线架， 以可分离的方式与该光 学耦合组件的该透镜架连接， 且这些光导纤维设于该线架上。 8. 如权利要求 7 所述的光耦合装置， 其特征在于， 该线架朝向该透镜架的面上具有第 三前对位部， 而该透镜架上则对应具有第四前对位部 ； 当该线架与该透镜架连接时， 该第三 前对位部与该第四前对位部结合。 9. 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。
7、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。 10. 如权利要求 9 所述光耦合装置， 其特征在于， 该光讯号产生组件为面射型雷射 ； 该 光讯号接收组件为光电二极管。 权 利 要 求 书 CN 103713366 A 2 1/5 页 3 光耦合装置 技术领域 0001 本发明与光学有关， 更详而言之是指一种光耦合装置。 背景技术 0002 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。
8、光耦合装置普及运用于许多领域中。 0003 而现有光耦合装置的设计如美国公告第 7369328 号专利 Optical path change type optical coupling element 所示， 于两个光学连接器 (optical connector) 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， 且该二透镜部至该 反射面的距离相同， 祈以透过该二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。 0004 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。
9、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， 现有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 0005 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。 0006 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(optical fiber) ； 其中， 该光耦合组件 具有本体以及透镜架 ； 。
10、该本体具有第一透镜部以及反射面 ； 该透镜架以可分离的方式设于 该本体上， 且具有第二透镜 ； 光讯号由该第一透镜部进入该光学耦合组件， 经由该反射面反 射后， 由该第二透镜部离开该光学耦合组件 ； 或是由该第二透镜部进入该光学耦合组件， 经 由该反射面反射后， 由该第一透镜部离开该光学耦合组件 ； 该光电转换模块用以接收电讯 号并转换成光讯后， 将该光讯号向外投射出、 或是接收光讯号， 再转换成电讯号后输出 ； 该 光导纤维位于该光学耦合组件的一侧， 且其一端端面朝向该第二透镜部 ； 该光导纤维用以 将自外部传输的光讯号射往该第二透镜部、 或接收来自该第二透镜部的光讯号， 并传输至 外部。依。
11、据上述构思， 该第二透镜部包含有复数个透镜， 且这些透镜满足有下列条件 ： 0007 0.9 1.2 ； 0008 其中， 为这些镜片的中心厚度与边缘厚度的比值。 0009 依据上述构思， 该第二透镜部包含有复数个透镜， 且这些透镜满足有下列条件 ： 0010 28 35 ； 0011 其中， 为这些透镜的镜面切线交角。 0012 依据上述构思， 该第一透镜部包含有至少一个透镜， 且这些透镜的镜面为非球面 说 明 书 CN 103713366 A 3 2/5 页 4 镜面。 0013 依据上述构思， 该第二透镜部包含有至少一个透镜， 且这些透镜的镜面为非球面 镜面。 0014 依据上述构思， 。
12、该透镜架朝向该本体的面上具有第一前对位部， 且该本体上则对 应具有第二前对位部 ； 当该透镜架与该本体连接时， 该第一前对位部与该第二前对位部结 合。 0015 依据上述构思， 该光耦合装置更包含线架， 以可分离的方式与该光学耦合组件的 该透镜架连接， 且这些光导纤维设于该线架上。 0016 依据上述构思， 该线架朝向该透镜架的面上具有第三前对位部， 而该透镜架上则 对应具有第四前对位部 ； 当该线架与该透镜架连接时， 该第三前对位部与该第四前对位部 结合。 0017 依据上述构思， 该光电转换模块包含有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。
13、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。 0018 依据上述构思， 该光讯号产生组件为面射型雷射 (vertical cavity surface emitting laser， VCSEL) ； 该光讯号接收组件为光电二极管 (photodiodes， PD)。 0019 藉此， 透过上述的设计， 该光耦合装置。
14、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 0020 图 1 为本发明较佳实施例的分解图 ； 0021 图 2 为本发明较佳实施例的立体图 ； 0022 图 3 为光学耦合组件本体的立体图 ； 0023 图 4 为光学耦合组件透镜架的立体图 ； 0024 图 5 揭示透镜的中心厚度与边缘厚度 ； 0025 图 6 揭示透镜的镜面切线交角 ； 0026 图 7 为光电转换模块的立体图 ； 0027 图 8 为基座的立体图 ； 0028 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 0029 为能更清楚地说明本发明， 兹举较佳实施。
15、例并配合附图详细说明如后。 0030 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(optical fiber)40。 其中 ： 说 明 书 CN 103713366 A 4 3/5 页 5 0031 该光学耦合组件 10 具有本体 12 以及透镜架 14。其中 ： 0032 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。
16、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。 0033 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。
17、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 ： 0034 1.)0.9 1.2 ； 0035 2.)28 35 ； 0036 其中， 为这些透镜的中心厚度 T1 与边缘厚度 T2 的比值 ； 0037 为这些透镜的边缘切线交角 ； 0038 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 2。
18、8。其中 ： 0039 该基板 22 为印刷电路板， 并布设有电路布局 (conductor pattern)( 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。 0040 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 。
19、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 个分别位于该二容置槽 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 的二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。 0041 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。
20、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 为面射型雷射 (vertical cavity surface emitting laser， VCSEL)。 0042 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)。 0043 另外， 该光讯。
21、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 说 明 书 CN 103713366 A 5 4/5 页 6 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。 0044 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。
22、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。 0045 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。
23、讯号传递到该光学耦合组件 10。 0046 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 的该二凸柱的中心轴。
24、线相连形成的平 面 S 与等容置槽 241、 242 的槽壁 D3、 D4 位于同一平面上、 以及该第一容置槽 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。 0047 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。
25、12并进入该透镜架14， 而后， 由该第二输出透 镜 141a 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。 0048 藉此， 由上述说明可得知， 该光耦合装置不仅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、 。
26、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 (number aperture)、 依设置环 境、 系统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。 说 明 书 CN 103。
27、713366 A 6 5/5 页 7 0049 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。 说 明 书 CN 103713366 A 7 1/8 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 8 2/8 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 9 3/8 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 10 4/8 页 11 图 4 图 5 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 11 5/8 页 12 图 6 图 7 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 12 6/8 页 13 图 8 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 13 7/8 页 14 图 9 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 14 8/8 页 15 图 10 说 明 书 附 图 CN 103713366 A 15 。