CN103424813A - 光转接器及光信号传输装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种光转接器，其包括一个第一承载板及一个第一光耦合透镜。该第一光耦合透镜包括一个第一本体、一个第一反射镜、一个第二反射镜及一个第一聚光透镜。该第一反射镜设置在该第一承载板上。该第一本体包括一个与该第一承载板间隔一定距离的第一顶板。该第一顶板由透光材料制成。该第二反射镜及该第一聚光透镜设置在该第一顶板上。该第一承载板用于承载平面光波导。该第一反射镜用于将该平面光波导射出的光线反射至该第二反射镜，该光线经该第二反射镜反射后到达该第一聚光透镜，再被该第一聚光透镜会聚后发射出去。本发明还涉及一种使用该光转接器的光信号传输装置。

Description

光转接器及光信号传输装置
技术领域
本发明涉及半导体集成电路领域，尤其涉及一种光转接器及一种使用该光转换器的光信号传输装置。
背景技术
目前的光电电路板一般是设置在一个电子设备(比如电脑)内，用于与该电子设备的其他光电电路板之间进行光信号的传递，但是随着电子信息技术的高速发展，如何实现光电电路板与外接电子设备(比如U盘)间的信号传递，成为人们日益关注的问题。
可以考虑利用光连接器来实现光电电路板与外接电子设备间的信号传递。然而，现在的光电电路板的发光模块位于承载板上，光电电路板的平面光波导设置在承载板的下方的第一基板上，发光模块发射的光线竖直向下发射，被反射镜反射后，沿该平面光波导射出，也就是说光电电路板的出射光几乎是贴着第一基板进行传递的。而现在的外接电子设备的光连接器的发光模块设置在第二基板上，发光模块发射的光线竖直向上发射，被光连接器的光耦合透镜的反射面反射后，沿着与该第二基板平行的方向射出，使得光连接器的光出射方向与第二基板之间存在一定间距。这样就使得第一基板与第二基板对接时，平面光波导的出射光与光连接器的出射光线不能位于同一水平面上，使得光电电路板与光连接器之间不能进行正常的信号传递。因此，如何实现光电电路板与光连接器间的光信号的正常传递成为人们日益关注的问题。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种能够实现光电电路板与外接电子设备的光连接器间的正常传递光信号的光转接器及一种使用该光转换器的光信号传输装置。
一种光转接器，其包括一个第一承载板及一个第一光耦合透镜。该第一光耦合透镜包括一个第一本体、一个第一反射镜、一个第二反射镜及一个第一聚光透镜。该第一反射镜设置在该第一承载板上。该第一本体包括一个与该第一承载板间隔一定距离的第一顶板。该第一顶板由透光材料制成。该第二反射镜及该第一聚光透镜设置在该第一顶板上。该第一承载板用于承载平面光波导。该第一反射镜用于将该平面光波导射出的光线反射至该第二反射镜，该光线经该第二反射镜反射后到达该第一聚光透镜，再被该第一聚光透镜会聚后发射出去。
一种光信号传输装置，其包括一个上述的光转接器、一个光连接器及一个光电电路板，该光连接器包括一个第一基板、一个第二光耦合透镜及一个第一光收发模块。该第二光耦合透镜包括一个第二本体、一个第三反射镜及一个第三光耦合透镜。该第二本体包括一个与该第一基板间隔一定距离的第二顶板。该第二顶板由透光材料制成。该第三反射镜及该第三聚光透镜设置在该第二顶板上。该第一光收发模块固定在该第一基板上。该第一光收发模块发射的光信号依次经过该第三反射镜反射及该第三光耦合透镜透射后射出。该光电电路板包括一个第二基板、一个平面光波导、一个第二承载板、一个第二光收发模块及一个第三光耦合透镜。该平面光波导设置在该第二基板上。该第二承载板及该第二基板位于该平面光波导的相对两侧，该第二承载板与该第二基板之间间隔一定距离。该第二光收发模块固定在该第二承载板的远离该平面光波导的一侧。该第三光耦合透镜包括一个用于将该第二光收发模组发射的光信号反射至该平面光波导的第四反射镜。该第三聚光透镜与该第一聚光透镜对齐设置以接收该第一聚光透镜发射的光信号。该平面光波导用于将该光信号传送至该第一反射镜。
本发明的光转接器及光信号传输装置，通过将该光电电路板的该平面光波导射入的光线向上弯折，使得该光线的出射方向与该第一承载板之间间隔一定距离，因此该第一聚光透镜能够与该第三聚光透镜对齐设置，使得该光电电路板及该光连接器之间正常的光信号传递。
附图说明
图1是本发明较佳实施方式的光信号传输装置的示意图。
图2是图1的光信号传输装置的光转接器的结构示意图。
图3是图1的光信号传输装置的光连接器的结构示意图。
图4是图1的光信号传输装置的光电电路板的结构示意图。
主要元件符号说明
光信号传输装置 100
光转接器 10
第一承载板 11
第一光耦合透镜 13
第一本体 130
第一容置腔 130a
第一顶板 131
第一内表面 131a
第一外侧面 131b
第一侧板 132
第一通孔 132a
第一反射镜 135
第一反射面 135a
第二反射镜 136
第二反射面 136a
第一聚光透镜 137
第二聚光透镜 138
光连接器 30
第一基板 31
第二本体 330
第二容置腔 330a
第二顶板 331
第二内表面 331a
第二外侧面 331b
第二侧板 332
第二光耦合透镜 33
第三聚光透镜 333
第四聚光透镜 334
第三反射镜 335
第三反射面 335a
第一光收发模块 35
第一芯片 37
光电电路板 50
平面光波导 501
第二基板 51
第二承载板 53
第一表面 531
第二表面 532
第二通孔 533
第二光收发模块 54
第二芯片 55
第三光耦合透镜 56
第四反射镜 561
第四反射面 561a
第五聚光透镜 562
第六聚光透镜 563
BGA 57
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
请参阅图1，为本发明实施方式提供的一种光信号传输装置100，其包括一个光转接器10、一个光连接器30及一个光电电路板50。
如图2所示，该光转接器10包括一个第一承载板11及一个第一光耦合透镜13。该第一承载板11用于承载一个光电电路板50的平面光波导501。该第一光耦合透镜13包括一个第一本体130、一个第一反射镜135、一个第二反射镜136、一个第一聚光透镜137及一个第二聚光透镜138。该第一本体130内开设一个第一容置腔130a，且盖设在该第一承载板11上。该第一本体130包括一个与该第一承载板11相对设置的第一顶板131及多个与该第一顶板131相连接的第一侧板132。该第一顶板131与该第一承载板11平行设置，且与该第一承载板11之间间隔一定距离。该多个第一侧板132连接该第一顶板131及该第一承载板11，以将该第一顶板131支撑在该第一承载板11上。该第一顶板131由透光材料制成，且包括一个面向该第一承载板11的第一内表面131a及一个与该第一内表面131a垂直的第一外侧面131b。该第一反射镜135固定在该第一承载板11上，且容置在该第一容置腔130a内。该第一反射镜135的第一反射面135a与该第一承载板11之间的夹角为135°。该第二反射镜136嵌设在该第一顶板131内。该第二反射镜136的第二反射面136a与该第一内表面131a之间的夹角为45°。该第二反射面136a与该第一反射面135a相对设置，且相互平行。该第一聚光透镜137设置在该第一外侧面131b上，用于将被该第二反射镜136反射后的光线会聚后射出该光转接器10，并且还用于将外界射入的光线会聚后再射入该第二反射镜136。该第二聚光透镜138设置在该第一内表面131a上，用于将从该第一反射镜135出射的光线进行会聚后再射入该第二反射镜136，并且还用于将从外界射入并被该第二反射镜136反射的光线会聚到该第一反射镜135上。
该第一侧板132靠近该第一承载板11的端部开设一个第一通孔132a。该平面光波导501设置在该第一承载板11上，且穿过该第一通孔132a与该第一反射面135a对接。当然，在其他实施方式中，该平面光波导501也可与该第一反射面135a间隔一定距离。
该光转接器10的出射光的传递路径为：从该平面光波导501射出的光线被该第一反射镜135反射到该第二聚光透镜138内，然后到达该第二反射镜136，被该第二反射镜136反射到该第一聚光透镜137内，然后射出该光转接器10。同样，外界的光线经过该第一聚光透镜137后，到达该第二反射镜136，被该第二反射镜136反射到该第一反射镜135，最后射入该平面光波导501内。该光转接器10的入射光线与该光转接器10的出射光平行但传递方向相反。
如图3所示，该光连接器30设置在一个外接电子设备(比如U盘内)，且包括一个第一基板31、一个第二光耦合透镜33、一个第一光收发模块35及一个第一芯片37。
该第二光耦合透镜33包括一个第二本体330、一个第三聚光透镜333、一个第四聚光透镜334及一个第三反射镜335。该第二本体330内开设一个第二容置腔330a，且盖设在该第一基板31上。该第二本体330包括一个与该第一基板31平行的第二顶板331及一个与该第二顶板331相连接的第二侧板332。该第二顶板331由透光材料制成，且包括一个面向该第二容置腔330a的第二内表面331a与该第二内表面331a垂直的第二外侧面331b。该第三聚光透镜333设置在该第二外侧面331b上。该第四聚光透镜334设置在该第二内表面331a上。该第三反射镜335嵌设在该第二顶板331内，且该第三反射镜335的第三反射面335a与该第二顶板331之间的夹角为45°
该第一光收发模块35及该第一芯片37固定在该第一基板31上，且容置在该第二容置腔330a内。该第一芯片37与该第一光收发模块35电连接，用于将该第一光收发模块35的光信号转换成电信号传递给该第一基板31，还用于将该第一基板31传递的电信号转换成光信号传递给该第一光收发模块35。
该光连接器30的光信号传递路径如下：外界射入的光信号经过该第三聚光透镜333会聚后，被该第三反射镜335反射到该第四聚光透镜334内，最后被该第一光收发模块35接收。同样，该第一光收发模块35发射出的光信号被该第四聚光透镜334会聚后，到达该第三反射镜335，然后被该第三反射镜335反射至该第三聚光透镜333，被该第三聚光透镜333会聚后出射出去。
如图4所示，该光电电路板50包括一个第二基板51、一个平面光波导501、一个第二承载板53、一个第二光收发模块54、一个第二芯片55及一个第三光耦合透镜56。
该平面光波导501设置在该第二基板51上。
该第二承载板53及该第二基板51位于该平面光波导501的相对两侧，该第二承载板53与该第二基板51之间间隔一定距离。该第二承载板53包括相对设置的第一表面531及第二表面532。该第二承载板53上开设两个贯穿该第一表面531及该第二表面532的第二通孔533。在本实施方式中，该第二承载板53为低温共烧陶瓷基板(LTCC)，该第二承载板53与该第二基板51相互平行，该第一表面531与该第二表面532相互平行，且该第二通孔533的延伸方向垂直于该第一表面531及该第二表面532。
该第二光收发模块54固定在该第一表面531上，且分别与该第二通孔533对齐设置。该第二芯片55固定在该第一表面531上，且与该第二光收发模块54电连接。该第二芯片55用于将该第二光收发模块54的光信号转换成电信号传递给该第二承载板53，还用于将该第二承载板53传递的电信号转换成光信号传递给该第二光收发模块54。
该第三光耦合透镜56包括一个第四反射镜561、一个第五聚光透镜562及一个第六聚光透镜563。该第四反射镜561固定在该第二基板51上，该第四反射镜561的第四反射面561a与该平面光波导501相对设置且该第四反射面561a与该第二基板51的夹角为135°。
该第五聚光透镜562固定在该第二表面532上，且与该第二通孔533对齐设置。该第六聚光透镜563的一端设置在该平面光波导501上，另一端设置在该第四反射镜561上。当然，在其他实施方式中，该第六聚光透镜563也可不设置在平面光波导501及该第四反射镜561上，只要能够将该第五聚光透镜562出射的光线会聚后射入到该第四反射镜561内，或者将该第四反射镜561出射的光线会聚后射入到该第五聚光透镜562内即可。
该第二承载板53通过球栅阵列结构(Ball Grid Array, BGA)57与该第二基板51电连接，在本实施方式中，该第二承载板53与该第二基板51也可通过其他方式进行电连接。
该光电电路板50的光信号传递路径为：该第二光收发模块54发射出的光线通过该第二通孔533后，依次通过该第五聚光透镜562及该第六聚光透镜563被会聚后，然后被该第四反射镜561反射到该平面光波导501内。同样，外界传递的光信号经过该平面光波导501后，被该第四反射镜561反射，然后被该第六聚光透镜563及该第五聚光透镜562会聚后，最后通过该第二通孔533，到达该第二光收发模块54。
该光转接器10用于连接该光连接器30及该光电电路板50，使得该光连接器30及该光电电路板50能够正常进行光信号的传递。具体的，该光连接器30发射出的光信号经由该第三聚光透镜333及该第一聚光透镜137会聚后，进入该光转接器10内，然后从该平面光波导501射出，进入该平面光波导501，最后射入该光电电路板50内，被该第二光收发模块54接收。同样，该光电电路板50射出的光信号从该平面光波导501射出后，通过该平面光波导501射入该光转接器10内，然后从该第一聚光透镜137射出，通过该第三聚光透镜333射入该光转接器10内，最后被该第一光收发模块35接收。
在其他实施方式中，该第一承载板11与该第二基板51也可为一体成型结构。
本发明的光转接器及其应用的光信号传输装置，通过将该光电电路板50的该平面光波导501射入的光线向上弯折，使得该光线的出射方向与该第一承载板11之间间隔一定距离，因此该第一聚光透镜137与该第三聚光透镜333对齐设置，使得该光电电路板50及该光连接器30之间能够正常传递光信号。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光转接器，其包括一个第一承载板及一个第一光耦合透镜；该第一光耦合透镜包括一个第一本体、一个第一反射镜、一个第二反射镜及一个第一聚光透镜；该第一反射镜设置在该第一承载板上；该第一本体包括一个与该第一承载板间隔一定距离的第一顶板；该第一顶板由透光材料制成；该第二反射镜及该第一聚光透镜设置在该第一顶板上；该第一承载板用于承载平面光波导；该第一反射镜用于将该平面光波导射出的光线反射至该第二反射镜，该光线经该第二反射镜反射后到达该第一聚光透镜，再被该第一聚光透镜会聚后发射出去。
2.如权利要求1所述的光转接器，其特征在于，该第一顶板包括一个面向该第一承载板的第一内表面及一个与该第一内表面垂直的第一外侧面，该第二反射镜嵌设在该第一顶板内，该第一聚光透镜设置在该第一外侧面上。
3.如权利要求2所述的光转接器，其特征在于，该光转接器还包括一个第二聚光透镜，该第二聚光透镜设置在该第一内表面上，用于将从该第一反射镜反射的光线会聚至该第二反射镜。
4.如权利要求1所述的光转接器，其特征在于，该第一本体还包括多个第一侧板，该多个第一侧板连接该第一顶板及该第一承载板，与该第一反射镜的第一反射面相对的第一侧板上开设一个用于供该平面光波导穿过的第一通孔。
5.如权利要求4所述的光转接器，其特征在于，该第一顶板与该第一承载板相互平行，该第一反射面与该第一承载板之间的夹角为135°，该第二反射镜包括一个第二反射面，该第二反射面与该第一反射面相对设置，且相互平行。
6.一种光信号传输装置，其包括一个如权利要求1所述的光转接器、一个光连接器及一个光电电路板，该光连接器包括一个第一基板、一个第二光耦合透镜及一个第一光收发模块；该第二光耦合透镜包括一个第二本体、一个第三反射镜及一个第三光耦合透镜；该第二本体包括一个与该第一基板间隔一定距离的第二顶板；该第二顶板由透光材料制成；该第三反射镜及该第三聚光透镜设置在该第二顶板上；该第一光收发模块固定在该第一基板上；该第一光收发模块发射的光信号依次经过该第三反射镜反射及该第三光耦合透镜透射后射出；该光电电路板包括一个第二基板、一个平面光波导、一个第二承载板、一个第二光收发模块及一个第三光耦合透镜；该平面光波导设置在该第二基板上；该第二承载板及该第二基板位于该平面光波导的相对两侧，该第二承载板与该第二基板之间间隔一定距离；该第二光收发模块固定在该第二承载板的远离该平面光波导的一侧；该第三光耦合透镜包括一个用于将该第二光收发模组发射的光信号反射至该平面光波导的第四反射镜，该第三聚光透镜与该第一聚光透镜对齐设置，以接收该第一聚光透镜发射出的光信号，该平面光波导用于将该光信号传送至该第一反射镜。
7.如权利要求6所述的光信号传输装置，其特征在于，该第二顶板包括一个面向该第二承载板的第二内表面及一个与该第二内表面垂直的第二外侧面，该第三反射镜嵌设在该第二顶板内，该第三聚光透镜设置在该第二外侧面上。
8.如权利要求7所述的光信号传输装置，其特征在于，该光连接器还包括一个第四聚光透镜，该第四聚光透镜设置在该第二内表面上，用于将被该第三反射镜反射的光线进行会聚至该第一光收发模块，还用于将该第一光收发模块出射的光线会聚后射至该第三反射镜。
9.如权利要求6所述的光信号传输装置，其特征在于，该第二承载板上开设一个用于供该第二光收发模块发射的该光信号通过的第二通孔。
10.如权利要求9所述的光信号传输装置，其特征在于，该光信号传输装置还包括第四光耦合透镜，该第四光耦合透镜还包括一个第五聚光透镜及一个第六聚光透镜，该第五聚光透镜固定在与该第二光收发模块相背的该第二承载板表面，且与该第二通孔对齐设置；该第六聚光透镜与该第五聚光透镜对齐设置，该第二光收发模块发射的该光信号依次经该第五聚光透镜及该第六聚光透镜导引至该第四反射镜。
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