TW200300852A - Optical parts for two-way optical communications - Google Patents

Description

200300852 A7 ________B7 五、發明説明（1) 【發明所屬的技術領域】 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明是關於經由一條光纖而使用於用來進行光的發 訊收訊的雙向光通訊的光學零件，特別是關於相對向配置 於光纖端面，用來將從光纖射出的收訊光導向受光手段， 使從發光手段射出的發訊光入射到光纖端面的光學零件。 【習知技術】 第8圖是與光纖、發光元件、受光元件一起顯示該光 學零件的習知例，在該例中光學零件是稜鏡1 1，是通過 該稜鏡1 1來進行光的發訊收訊。 稜鏡1 1在該例中其剖面形狀是作成直角等腰三角 形，光纖1 2的端面是接近相對向配置於夾著該直角的第 一面部1 1 a，受光元件1 3是相對向配置於夾著直角的 第二面部1 1 b。另外，在構成斜邊的第三面部1 1 c的 外側配置了發光元件1 4。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 受光元件13及發光元件14在該例中是一起被搭載 於導線框上且藉由透明樹脂作成以樹脂封固的構造’圖中 1 5、1 6是顯示導線框，1 7、1 8是顯不封固樹脂。 在封固樹脂1 7、1 8是分別突出形成有透鏡部1 7 a、 1 8 a，且形成有圍繞著透鏡部1 7 a、1 8 a來保護透 鏡部的凸部1 7 b、1 8 b。 發光元件1 4是例如激光二極體（L D )或發光二極體 (L E D)，受光元件1 3是例如光二極體（P D)° 藉由如上述的配置構造，從光纖1 2的端面射出的收 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐1 ~ 200300852 A7 B7 五、發明説明（4 曰开光2 1是彳At面部1 1 a入射到稜鏡1 1內，會在面部 1 1 c被反射而達到面部1 1匕，然後入射到受光元件 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 3。另一方面，從發光元件1 4射出的發訊光2 2會從 面部1 1 c入射到稜鏡1 1內，最後穿透面部1 1 ^到達 面部1 1 a，然後被入射到光纖1 2的端面。 藉由使用這種稜鏡1 1，可以良好地配置：使發訊光 2 2入射於一條光纖1 2的發光手段（發光元件1 4 )、與用 來接受從光纖1 2所射出的收訊光2 1的受光手段（受光元 件 1 3 )。 【發明欲解決的課題】 在第8圖所示的構造中，而當將圖中所示的光纖1 2 的直徑當作A Q，將光纖1 2的端面位置的發訊光2 2的擴 散大小當作A 1時，相對於從稜鏡1 1的面部1 1 c入射且 可以穿透棱鏡1 1的發訊光2 2的光量，入射到光纖1 2 的發訊光2 2的光量爲A。2 / A I2，效率會非常低。 另一方面，當將位於受光元件1 3的前面部的透鏡部 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 7 a的直徑當作B 〇，將該透鏡部1 7 a的位置的收訊光 2 1的擴散大小當作B i時，相對於可以藉由稜鏡1 1的面 部1 1 c所反射的收訊光2 1的光量，入射到透鏡部 1 7 a的收訊光2 1的光量爲B ◦ 2 / B i 2，與發訊側同樣 地，在收訊側效率也很差。 爲了提昇效率，雖然考慮要用例如透鏡或反射鏡等的 光學系統，而如果配置與稜鏡1 1不同的光學系統的話， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X297公釐） -6 - 200300852 A7 _B7_ 五、發明説明（含 全體的形狀會變大，且該部分的價格會很高，會有這樣的 問題。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 鑒於以上的問題，本發明的目的是要提供一種能夠以 高效率且小型化、廉價化的方式製作的雙向光通訊用光學 零件。 【用以解決課題的手段】 藉由第一發明，是使用在經由一條光纖來進行收發訊 號的雙向光通訊的光學零件，是作成由：與光纖的端面相 對向的第一面部、與受光手段相對向的第二面部、以及將 從上述端面射出然後從第一面部入射的收訊光反射向第二 面部，且讓從發光手段射出的發訊光穿透使其朝向與第一 面部的上述端面相對向的區域的第三面部構成剖面爲三角 形的三角形的稜鏡，在上述區域是埋設有折射率大於稜鏡 的圓柱體。 在第二發明，是在第一發明中，上述三角形爲直角等 腰三角形，第三面部是位在其斜邊。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 藉由第三發明，是使用在經由一條光纖來進行收發訊 號的雙向光通訊的光學零件，是作成由：與光纖的端面相 對向的第一面部、與受光手段相對向的第二面部、將從上 述端面射出然後從第一面部入射的收訊光反射，且讓從發 光手段射出的發訊光穿透使其朝向與第一面部的上述端面 相對向的區域的第三面部、以及與該第三面部相對向，將 被該第三面部所反射過來的收訊光反射向第二面部的第四 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -7 - 200300852 A7 __ B7 五、發明説明（$ 面部構成剖面爲四角形的四角形的稜鏡，在上述區域是埋 設有折射率大於稜鏡的圓柱體。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第四發明，是在第三發明中，上述四角形是銳角爲 4 5 °的平行四邊形，第一面部與第三面部是位在夾著該 銳角處。 在第五發明，是在第三發明中，其中第四面部是作成 球面形狀或非球面形狀，其表面是實施有全反射鏡面加 工。 在第六發明，是在第一〜五的其中一發明中，在第二 面部是一體形成有聚光用透鏡。 【發明實施型態】 參照圖面且藉由實施例來說明該發明的實施型態。 第1圖A是顯示該發明的光學零件的一種實施例，第 1圖B是顯示光學零件、光纖、及發光元件和受光元件。 在與第8圖對應的部分是附上相同的圖號，而省略其詳細 說明。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在該例中，光學零件3 1是作成剖面爲直角等腰三角 形，在稜鏡1 1的第一面部1 1 a的與光纖1 2的端面相 對向的區域，是埋設有折射率稍微高於（大於）稜鏡1 1的折 射率的圓柱體3 2。 第2圖A是顯示從發光元件1 4所射出的發訊光2 2 通過該光學零件3 1而入射到光纖1 2的端面的情況’進 入到圓柱體3 2內的發訊光2 2會以與光纖相同的原理不 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - 200300852 A7 B7 五、發明説明（$ 容易洩漏到外側，也就是發訊光2 2不容易從折射率高的 圓柱體3 2內拽漏到折射率較低的外側的稜鏡1 1。 將光纖1 2的直徑（与圓柱體3 2的直徑）當作A。，將 圓柱體3 2的內端面位置的發訊光2 2的擴散量當作A 2的 話，相對於從棱鏡1 1的第三面部1 1 c入射的發訊光2 2的光量，入射到光纖1 2的發訊光2 2的光量，爲A〇2 /A 2 2，A 2相對於第8圖所示的習知例的A i，其關係爲 A 2 < A 1，所以可以把較以往更強的發訊光2 2入射到光 纖1 2。 另一方面，第2圖B是顯示從光纖1 2的端面射出的 收訊光2 1通過光學零件3 1入射到受光元件1 3的情 況，進入到圓柱體3 2內的收訊光2 1與上述情形同樣地 洩漏情形很少，也就是說圓柱體3 2的功能就像是讓光纖 1 2本身接近受光元件1 3 —樣。 將透鏡部1 7 a的直徑當作B Q，將透鏡部1 7 a的位 置的收訊光2 1的擴散量當作B 2的話，相對於被稜鏡1 1 的面部1 1 c所反射的收訊光2 1的光量，入射到透鏡部 1 7 a的收訊光2 1的光量，爲B Q 2 / B 2 2，B 2相對於 第8圖的B i，其關係爲B 2 < B i，所以可以把較以往更 強的收訊光2 1入射到受光元件1 3。 藉由使用這種光學零件3 1，與傳統方式相比，可以 提昇收訊側、發訊側的光的結合效率。 具有上述這種構造的光學零件3 1是例如在稜鏡開設 孔部，藉由將圓柱體3 2埋入該孔部而製作出來的。而棱 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -9- 200300852 A7 B7 五、發明説明（弓 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 鏡1 1及圓柱體3 2的構成材料不限於玻璃’也可以使用 透明度高的樹脂，在這種情況’也可以藉由雙色成形來製 作光學零件3 1。 也可代替製作改變折射率的圓柱體3 2來將其埋入’ 例如使用市面販賣的塑膠光纖’將其切斷成預定的尺寸來 將其埋入，也可採用這樣的構造。 第3圖是顯示相對於上述的光學零件3 1 ’使收訊側 的效率更提昇的構造’在第3圖所示的光學零件3 3中’ 聚光用透鏡3 4是一體形成在光學零件3 1的稜鏡1 1的 與受光元件1 3相對向的第二面部1 1 b。 藉由設置這種聚光用透鏡3 4，則可將較光學零件 3 1更強的收訊光2 1入射到受光元件1 3。 第4圖與上述例子不相同，是顯示對應於受光元件 1 3與發光元件1 4並排配置時的光學零件的構造’在該 例中，光學零件3 5，是在銳角爲4 5 °的平行四邊形剖 面的稜鏡3 6，與第1圖所示的光學零件3 1同樣地，埋 設有折射率稍微高於稜鏡3 6的圓柱體3 2。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圓柱體3 2是被埋設在夾著稜鏡3 6的銳角的第一面 部3 6 a的與光纖1 2的端面相對向的區域，是在與該第 一面部3 6 a平行的第二面部3 6 b相對向配置有受光元 件1 3。另一方面，與受光元件1 3並排的發光元件1 4 是位在與第一面部3 6 a夾著銳角的第三面部3 6 c的外 從光纖1 2的端面射出的收訊光2 1會入射到光學零 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10- 200300852 A7 __ B7 五、發明説明（力 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 件3 5內而在面部3 6 c被反射，所反射的收訊光2 1會 藉由與面部3 6 c相對向的稜鏡3 6的第四面部3 6 d而 再被反射到達面部3 6 b，會被入射到受光元件1 3。另 一方面，從發光元件1 4射出的收訊光2 2會從面部 3 6 c入射到光學零件3 5內而到達面部3 6 a，然後被 入射到光纖1 2的端面。 在這種構造中，藉由把折射率稍微高於棱鏡3 6的圓 柱體3 2埋設在與光纖1 2的端面相對向的區域，則與沒 有圓柱體3 2的只有稜鏡的構造相比，其收訊側、發訊側 的光結合效率提昇了。 在該例中，發訊側是與第1圖所示的光學零件3 1同 樣地提昇了效率，而收訊側，從圓柱體3 2的內端面位置 到受光元件1 3的光路變長，所以該部分收訊光2 1會擴 散而光量有減少的趨勢，爲了改善該缺點而可以採用如第 5圖所示的構造。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第5圖所示的光學零件3 7是將第4圖所示的光學零 件3 5的稜鏡3 6的第四面部3 6 d作成球面形狀’在其 表面實施全反射鏡面加工，藉由將面部3 6 d作成這種構 造，則會使第5圖所示的收訊光2 1聚光，可以大幅地改 善光的結合效率。圖中，兩點虛線3 8是顯示全反射鏡面 加工的區域。 這種全反射鏡面加工是例如藉由將鋁蒸鍍到面部 3 6 d來形成，也可以形成爲電介質鏡面構造° 面部3 6 d不限於球面形狀，也可以作成非球面形 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 200300852 A7 B7 五、發明説明（冷 狀，也可以作成不是全反射加工的構造。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6圖是顯示一種光學零件3 9，在第5圖所示的光 學零件3 7中，如果使受光元件1 3位於收訊光2 1的面 部3 6 d的聚光點上時，相對於光學零件3 7，受光元件 1 3會有距離較遠的傾向，而光學零件3 9可以改善該 點，在該光學零件3 9，在光學零件3 7的稜鏡3 6的與 受光元件1 3相對向的面部3 6 b是一體形成有聚光用的 透鏡4 0。 藉由設置這種聚光用透鏡4 0，則如第6圖所示就可 以使受光元件1 3接近光學零件3 9。 第7圖是本發明的雙向光通訊用光學零件的使用例， 是顯示搭載於光電變換用的一芯的光纖連接器4 1的狀 態，在該例中，第1圖所示的光學零件3 1是組裝於連接 器。圖中，4 2是用來插入光纖插頭的套筒。 如第7圖所示，光學構件3 1是高效率且小型的構 件，所以適合組裝到這種光纖連接器4 1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在上述實施例中，是將如第1圖所示的埋設著光學零 件3 1的圓柱體3 2的稜鏡1 1的剖面形狀作成直角等腰 三角形，是將如第4圖所示的埋設著光學零件3 5的圓柱 體3 2的稜鏡3 6的剖面形狀作成銳角爲4 5 °的平行四 邊形，可是並不限於三角形或四角形，可以因應使用狀態 來做適當的選擇。 【發明效果】 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -12- 200300852 A7 B7 五、發明説明（会 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 如以上的說明，藉由本發明，是在將從光纖射出的收 訊光導引向受光手段，且使從發光手段射出的發訊光入射 到光纖端面的稜鏡的與光纖端面相對向的區域，埋設折射 率大於稜鏡的圓柱體，利用折射率的差則可抑制進入到該 圓柱體內的光洩漏到外側，也就是抑制光的擴散來提昇發 訊光、送訊光方面的光的結合效率，與以往的只有棱鏡的 構造相比，形狀不會變大，而可以讓效率提昇，而不用除 了稜鏡之外再配置用來提昇效率的光學系統，則可以得到 高效率且小型化且廉價化的雙向光通訊用光學零件。 【圖面說明】 第1圖A是顯不第一發明的光學零件的一種實施例的 立體圖，B是通過其光學零件來進行光的收發訊號的情形 的顯示圖。 第2圖A是第1圖B的發訊光的光路的詳細情形的說 明圖，B是第1圖B的收訊光的光路的詳細情形的說明 圖。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第3圖A是顯示第六發明的光學零件的一種實施例的 立體圖，B是通過其光學零件來進行光的收發訊號的情形 的顯示圖。 第4圖A是顯示第三發明的光學零件的一種實施例的 立體圖，B是通過其光學零件來進行光的收發訊號的情形 的顯示圖。 第5圖是通過第五發明的光學零件的一種實施例來進 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -13- 200300852 A7 ____B7 ____ 五、發明説明（奶 行光的收發訊號的情形的顯示圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第6圖是通過一體成形有聚光用透鏡的第五發明的光 學零件來進行光的收發訊號的情形的顯示圖。 第7圖是顯示把第1圖所示的光學零件組裝在光纖連 接器的狀態的底面圖。 第8圖是通過以往的光學零件（棱鏡）來進行光的收發訊 號的情況的顯示圖。 【圖號說明】 1 1 :稜鏡 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 1 a :第一面部 1 1 b :第二面部 1 1 c :第三面部 1 2 :光纖 1 3 :受光元件 1 4 :發光元件 1 5 :導線框 1 6 :導線框 1 7 :封固樹脂 1 8 :封固樹脂 2 1 :收訊光 2 2 :發訊光 3 1 :光學零件 3 2 :圓柱體 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇Χ29<7公釐） -14-

Claims (1)

1. 200300852 A8 B8 C8 D8 7、申請專利乾圍 1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 .一種雙向光通訊用光學零件，是使用在經由一條光 纖來進行收發訊號的雙向光通訊的光學零件，其特徵爲： 是作成由： 與上述光纖的端面相對向的第一面部、 與受光手段相對向的第二面部、 以及將從上述端面射出然後從上述第一面部入射的收 訊光反射向上述第二面部，且讓從發光手段射出的發訊光 穿透使其朝向與上述第一面部的上述端面相對向的區域的 第三面部構成剖面爲三角形的三角形稜鏡， 在上述區域是埋設有折射率大於上述棱鏡的圓柱體。 2 .如申請專利範菌第1項的雙向光通訊用光學零件， 其中上述三角形爲直角等腰三角形，上述第三面部是位在 其斜邊。 3 .—種雙向光通訊用光學零件，是使用在經由一條光 纖來進行收發訊號的雙向光通訊的光學零件， 是作成由： 與上述光纖的端面相對向的第一面部、 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 與受光手段相對向的第二面部、 將從上述端面射出然後從上述第一面部入射的收訊光 反射，且讓從發光手段射出的發訊光穿透使其朝向與上述 第一面部的上述端面相對向的區域的第三面部、 以及與該第三面部相對向，將被該第三面部所反射過 來的收訊光反射向上述第二面部的第四面部構成剖面爲四 角形的四角形的棱鏡， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ~ -15- 200300852 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 2 在上述區域是埋設有折射率大於稜鏡的圓柱體。 4 .如申請專利範圍第3項的雙向光通訊用光學零件， 其中上述四角形是銳角爲4 5。的平行四邊形，第一面部與 第三面部是位在夾著該銳角處° 5 .如申請專利範圍第3項的雙向光通訊用光學零件， 其中上述第四面部是作成球面形狀或非球面形狀，其表面 是實施有全反射鏡面加工。 6 .如申請專利範圍第1、2、3、4或5項的雙向光 通訊用光學零件，其中在上述第二面部是一體形成有聚光 用透鏡。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） -16-