CN112835153A - 光通讯模块 - Google Patents

Abstract

一种光通讯模块，包括基座；光信号发射器，设置于上述基座上，且具有一发光区域；透镜组件，邻近于上述光信号发射器，其中上述透镜组件包括透镜，且一主光轴通过上述透镜的中心以及上述发光区域；光探测器，位于上述光信号发射器以及上述透镜组件之间，且与上述主光轴分离；以及光纤，邻近于上述透镜的中心。上述光信号发射器经由上述发光区域发射光束至上述透镜。上述光束经由上述透镜聚焦后进入上述光纤，且上述光束的部份照射于上述光探测器。

Description

光通讯模块

技术领域

本发明有关于一种光通讯模块，尤指一种具光探测器的光通讯模块。

背景技术

光纤通讯网路具有低传输损失、高数据保密性、优秀的抗干扰性，以及超大频宽等特性，已是现代主要的资讯通讯方式，其中，用于接受来自光纤网路的光讯号并将其转换成电讯号传输，及/或将电讯号转换成光讯号再藉由光纤网路向外传输的光通讯模块是光纤通讯技术中最重要的基础元件之一。

于习知技术中，光信号发射器可沿通讯方向以及相反于通讯方向的探测方向发射带有光信号的光束。沿通讯方向发射的光束可通过透镜聚焦后进入光纤内。为了能确保光信号的可靠性，于光信号发射器相对于透镜的另一侧设置光探测器。光探测器可探测沿探测方向发射的光束，藉以推测朝向光纤传输的光束的光信号的品质，并可经由光探测器的检测结果来调整光信号发射器。

然而，利用上述方法推测光信号的品质，难以精确地取得实际输出的光信号的数据，因此难以符合现今高传输量的光通讯模块对于光信号品质的控制要求。此外，光探测器会反射部份的光束进入光纤内，进而降低了光通讯模块所输出的光信号的品质。

发明内容

有鉴于此，在本发明中，光探测器设置于光信号发射器以及透镜组件之间，并直接探测光信号发射器射向光纤的光束，进而能精准的探测光通讯模块实际输出的光信号的品质。

本发明一实施例揭露一种光通讯模块，包括基座；光信号发射器，设置于上述基座上，且具有一发光区域；透镜组件，邻近于上述光信号发射器，其中上述透镜组件包括透镜，且一主光轴通过上述透镜的中心以及上述发光区域；光探测器，位于上述光信号发射器以及上述透镜组件之间，且与上述主光轴分离；以及光纤，邻近于上述透镜的中心。上述光信号发射器经由上述发光区域发射光束至上述透镜。上述光束经由上述透镜聚焦后进入上述光纤，且上述光束的部份照射于上述光探测器。

根据本发明一实施例，光通讯模块更包括电路板。上述基座以及上述透镜组件设置于上述电路板上。上述光信号发射器以及上述光探测器与上述电路板电性连接。

根据本发明一实施例，上述基座具有第一承载面以及第二承载面，上述光信号发射器设置上述第一承载面上，且上述光探测器设置于上述第二承载面上。上述第一承载面相对于上述电路板的高度大于上述第二承载面相对于上述电路板的高度。

根据本发明一实施例，上述光信号发射器的顶面相对于上述电路板的高度大于上述光探测器的顶面相对于上述电路板的高度。

根据本发明一实施例，光通讯模块更包括控制芯片，设置于上述电路板上，且与上述光信号发射器以及上述光探测器电性连接。上述控制芯片依据电讯号控制上述光信号发射器产生上述光束。上述光探测器依据照射于其上的上述光束产生探测讯号并传送至上述控制芯片。

根据本发明一实施例，上述光信号发射器为分布式反馈激光器，且上述光束的最大直径由上述发光区域至上述透镜逐渐变大。

根据本发明一实施例，照射至上述透镜的光束覆盖上述透镜80％至95％的面积。根据本发明一实施例，上述光探测器沿平行于主光轴的方向投影至上述透镜的面积为5％至20％的上述透镜的面积。

根据本发明一实施例，上述透镜的直径大于上述光探测器的宽度的3倍，上述透镜的直径以及上述光探测器的宽度于垂直于上述主光轴的相同方向上测量。

根据本发明一实施例，光通讯模块更包括壳体，其中上述基座以及上述透镜组件设置于上述壳体内；以及光纤连接器，连接于上述光纤，且固定于上述壳体的侧壁。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的光通讯模块的立体图。

图2为根据本发明一实施例的光通讯模块的示意图

图3为本发明一实施例的透镜组件、光信号发射器以及光探测器的示意图。

图4为本发明的另一实施例的透镜组件、光信号发射器以及光探测器的示意图。

主要元件符号说明

光通讯模块 1

电路板 10

上表面 11

透镜组件 20

透镜座 21

透镜 22

基座 30

第一承载面 31

第二承载面 32

光信号发射器 40

頂面 41

光探测器 50

支架 51

光电二极管 52

顶面 53

探测面 54

芯片 60

控制芯片 61

光纤 70

端面 71

光纤连接器 80

壳体 90

发散角 A1

主光轴 AX1

距离 d1、d2

通讯方向 D1

高度 H1、H2、H3、H4、H5

光束 L1

遮蔽元件 M1

中心平面 P1

直径 W1

宽度 W2

发光区域 Z1

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

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的创作概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构的间具有任何关连性。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为根据本发明一实施例的光通讯模块1的立体图。图2为根据本发明一实施例的光通讯模块1的示意图，为了简洁的目的，于图2中省略了部份的元件。光通讯模块1可用以安装于电子装置(图未示)内，以使得电子装置可接收及/或发送光讯号。上述电子装置可为个人电脑、服务器(server)、或路由器(router)，但并不于以限制。光通讯模块1可为光发送模块或是光收发模块。光发送模块可用以接收电子装置的电讯号转换为光讯号，且将光讯号经由外部光纤传送至远端。光收发模块可用以接收光讯号，并可将光讯号转换为电讯号传送于电子装置。此外，光收发模块整合光发送模块的功能，亦可用以接收电子装置的电讯号转换为光讯号，且将光讯号经由外部光纤传送至远端。

于本实施中，光通讯模块1可为光发送模块，但並不以此為限。光通讯模块1可包括一电路板10、一透镜组件20、一基座30、一光信号发射器40、一光探测器50、多个芯片60、一光纤70、一光纤连接器80、以及一壳体90。电路板10可为硬式电路板(Rigid PCB,RPC)10。当光通讯模块1设置于电子装置内时，电路板10可与电子装置的主板电性连接。

透镜组件20设置于电路板10的上表面11上，且可垂直于电路板10延伸。透镜组件20可邻近于光信号发射器40，且位于电路板10的一侧边。透镜组件20可包括一透镜座21以及一透镜22。透镜座21可经由黏胶固定于电路板10上。透镜22设置于透镜座21内，且可位于光信号发射器40以及光纤70之间。于本实施例中，透镜22可为凸透镜，用以聚焦光信号发射器40所产生的光束L1至光纤70的端面71。透镜22具有一主光轴AX1，通过透镜22的中心。透镜22的焦点可位于主光轴AX1上，且透镜22可垂直于主光轴AX1延伸。

基座30设置于电路板10的上表面11上，且临镜于透镜组件20。于一些实施例中，基座30可与透镜座21一体成型。基座30可经由黏胶固定于电路板10上，但并不于以限制。于本实施例中，基座30具有第一承载面31以及第二承载面32。第一承载面31以及第二承载面32可平行于电路板10的上表面11以及主光轴AX1。如图2所示，主光轴AX1不通过基座30。换句话说，基座30与主光轴AX1分离。

于本实施例中，第一承载面31相对于电路板10的高度H1大于第二承载面32相对于电路板10的高度H2。第一承载面31相对于电路板10的高度H1可为第二承载面32相对于电路板10的高度H2的1.1倍至3倍的范围之间。然而，于一些实施例中，第一承载面31相对于电路板10的高度H1可等于或是低于第二承载面32相对于电路板10的高度H2。上述高度H1、H2可于垂直于上表面11的方向进行测量。

光信号发射器40设置于基座30的第一承载面31，且与电路板10电性连接。于本实施例中，光信号发射器40可经由黏胶固定于第一承载面31。光信号发射器40可经由导线(图未示)电性连接于电路板10。于一些实施例中，光信号发射器40可经由基座30内的导线(图未示)电性连接于电路板10。

光信号发射器40用以沿通讯方向D1发射光束L1至透镜组件20的透镜22。通讯方向D1可平行于主光轴AX1。于本实施例中，光信号发射器40可为分布式反馈激光器(Distributed Feedback Laser,DFB Laser)，且上述光束L1可为激光。于一些实施例中，光信号发射器40为发光二极管(LED)。于本实施例中，光信号发射器40可具有朝向透镜22的发光区域Z1，且主光轴AX1可通过发光区域Z1的中心。于本实施例中，光信号发射器40经由发光区域Z1发射光束L1至透镜22，且光束L1经由透镜22聚焦后进入光纤70。此外，光束L1的部份照射于光探测器50。

于本实施例中，由发光区域Z1射出的光束L1的发散角A1约为45度至85度之间。于一些实施例中，由发光区域Z1射出的光束L1的发散角A1约为50度至100度之间。光束L1于发光区域Z1至透镜22之间具有可变的最大直径，且光束L1的最大直径由发光区域Z1至透镜22逐渐变大。光束L1的最大直径可由垂直于主光轴AX1且平行于电路板10的上表面11的方向上进行测量。于本揭露中，光束L1的最大直径的测量应避开被光探测器50所遮挡的部份进行测量。

于本实施例中，光通讯模块1可更包遮蔽元件M1。遮蔽元件M1设置于光信号发射器40相反于透镜组件20的一侧。遮蔽元件M1可用以遮蔽光信号发射器40沿相反于通讯方向D1的方向发射的光束，藉以减少对于进入光纤70的光信号的干扰。

光探测器50设置于基座30的第二承载面32，且与电路板10电性连接。于本实施例中，光探测器50可经由黏胶固定于第二承载面32。光探测器50可经由导线电性连接于电路板10。于一些实施例中，光探测器50可经由基座30内的导线电性连接于电路板10。光信号发射器40的顶面41相对于电路板10的高度H3大于光探测器50的顶面53相对于电路板10的高度H4。

光探测器50可包括支架51以及光电二极管(photodiode)52。支架51设置于第二承载面32上，且可垂直于第二承载面32延伸。光电二极管52可固定于支架51上，依据照射于其上的光束L1产生探测讯号。于一些实施例中，支架51可具有电路(图未示)，电性连接于光电二极管52以及电路板10。

于本实施例中，光探测器50位于透镜组件20与光信号发射器40之间，因此可减少占据电路板10的面积。此外，射向光纤70的光束L1直接照射至光探测器50的光电二极管52，使得光探测器50可取得较为精准的探测讯号。再者，光探测器50应不会直接反射光信号发射器40所射出的光束L1进入透镜22或光纤70内，可减少对于光通讯模块1输出的光信号的干扰。

芯片60设置于电路板10的上表面11上。于本实施例中，芯片60可经由板上芯片(Chips on Board,COB)封裝的方式设置于电路板10上，或是经由表面黏著技術(Surface-mount technology,SMT)设置于电路板10上。于本实施例中，芯片60可包括控制芯片61，但并不以此为限。控制芯片61设置于电路板10上，且与光信号发射器40以及光探测器50电性连接。控制芯片61可依据电子装置所传送的电讯号控制光信号发射器40产生带有光信号的光束L1。光探测器50依据照射于其上的光束L1产生探测讯号并传送至控制芯片61，因此控制芯片61(或电子装置)可取得光束L1的功率等参数。因此，控制芯片61(或电子装置)可依据探测信号即时地对于光信号发射器40进行精确地调整，以使光信号发射器40射出更为可靠的光束L1。

光纤70邻近于透镜22的中心。于本实施例中，光纤70的端面71朝像透镜22的中心。此外，主光轴AX1可通过光纤70的端面71的中心，且端面71可垂直于主光轴AX1延伸。光纤连接器80连接于光纤70，且用以固定光纤70的端面71与透镜22之间的相对位置。于本实施例中，光纤连接器80可为光纤适配器(receptacle)，用以连接一外部光纤，以使光纤70内的光束L1能进入外部光纤内。

壳体90可为长条形结构，且可沿主光轴AX1延伸。为了清楚的目的，于图1中并未绘制壳体90的上盖。电路板10、透镜组件20、基座30、光信号发射器40、光探测器50以及芯片60可设置于壳体90内。光纤连接器80可穿过壳体90的侧壁，且可固定于壳体90的侧壁。于一些实施例中，壳体90可为金属壳体，用以遮蔽电子装置的电磁波进入壳体90内，进而可提供壳体90内的光信号发射器40、光探测器50以及芯片60等元件的电磁防护。于一些实施例中，壳体90的内部形成一密闭空间，以防止壳体90外的水汽或灰尘进入壳体90内，进而可提高光通讯模块1的使用寿命与信号的可靠性。

图3为本发明一实施例的透镜组件20、光信号发射器40以及光探测器50的示意图。图3为沿主光轴AX1的方向的视角所绘制。由于光探测器50位于透镜组件20以及光信号发射器40之间，因此光探测器50会遮蔽部份照射于透镜22上的光束L1(如图2所示)。于本实施例中，可藉由调整光探测器50相对于透镜22的位置及距离，或是采用较小体积的光探测器50，可使得光探测器50沿平行于主光轴AX1的方向投影至透镜22的面积减少至5％至20％的透镜22的面积。此外，可使得照射至透镜22的光束L1覆盖透镜22的80％至95％的面积。因此，可减少光探测器50对于光束L1的影响。

于本实施例中，光探测器50与主光轴AX1分离。换句话说，主光轴AX1不通过光探测器50。透镜22的直径W1大于光探测器50的宽度W2的3倍、4倍或是5倍。光探测器50的宽度W2可小于150μm。透镜22的直径W1以及光探测器50的宽度W2于垂直于主光轴AX1的相同方向上测量。

图4为本发明的另一实施例的透镜组件20、光信号发射器40以及光探测器50的示意图。光探测器50相较于图2的实施例更为靠近透镜组件20，且光探测器50的顶面53相对于电路板10的高度H5小于图2中光探测器50的顶面53相对于电路板10的高度H4。于本实施例中，光信号发射器40的发光区域Z1与透镜22的中心平面22的距离d1大于光探测器50的探测面54与透镜22中心面的距离d2的2倍或是3倍。藉由上述的设计，可减少光探测器50对于光束L1的影响。

综上所述，本发明的光通讯模块将光探测器设置于透镜组件与光信号发射器之间，因此可相较于习知技术减少占据电路板的面积。此外，射向光纤的光束直接照射至光探测器，使得光探测器可取得较为精准的探测讯号。再者，光探测器应不会直接反射光信号发射器所射出的光束进入透镜或光纤内，可减少对于光通讯模块输出的光信号的干扰。

对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的创作方案和创作构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种光通讯模块，其特征在于，包括：

基座；

光信号发射器，设置于上述基座上，且具有一发光区域；

透镜组件，邻近于上述光信号发射器，其中上述透镜组件包括透镜，且一主光轴通过上述透镜的中心以及上述发光区域；

光探测器，位于上述光信号发射器以及上述透镜组件之间，且与上述主光轴分离；以及

光纤，邻近于上述透镜的中心；

其中上述光信号发射器经由上述发光区域发射光束至上述透镜，上述光束经由上述透镜聚焦后进入上述光纤，且上述光束的部份照射于上述光探测器。

2.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，更包括电路板，其中上述基座以及上述透镜组件设置于上述电路板上，且上述光信号发射器以及上述光探测器与上述电路板电性连接。

3.如权利要求2所述的光通讯模块，其特征在于，上述基座具有第一承载面以及第二承载面，上述光信号发射器设置上述第一承载面上，且上述光探测器设置于上述第二承载面上，其中上述第一承载面相对于上述电路板的高度大于上述第二承载面相对于上述电路板的高度。

4.如权利要求2所述的光通讯模块，其特征在于，上述光信号发射器的顶面相对于上述电路板的高度大于上述光探测器的顶面相对于上述电路板的高度。

5.如权利要求2所述的光通讯模块，其特征在于，更包括控制芯片，设置于上述电路板上，且与上述光信号发射器以及上述光探测器电性连接，其中上述控制芯片依据电讯号控制上述光信号发射器产生上述光束，且上述光探测器依据照射于其上的上述光束产生探测讯号并传送至上述控制芯片。

6.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，上述光信号发射器为分布式反馈激光器，且上述光束的最大直径由上述发光区域至上述透镜逐渐变大。

7.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，照射至上述透镜的光束覆盖上述透镜的80％至95％的面积。

8.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，上述光探测器沿平行于主光轴的方向投影至上述透镜的面积为5％至20％的上述透镜的面积。

9.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，上述透镜的直径大于上述光探测器的宽度的3倍，上述透镜的直径以及上述光探测器的宽度于垂直于上述主光轴的相同方向上测量。

10.如权利要求1所述的光通讯模块，其特征在于，更包括：

壳体，其中上述基座以及上述透镜组件设置于上述壳体内；以及

光纤连接器，连接于上述光纤，且固定于上述壳体的侧壁。

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