TW200528695A - Method and apparatus for testing for the quality of a light transmitting/receiving structure - Google Patents

Description

200528695 五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於檢測光收發結構（1 ight transmitting/receiving structure)良筹的方法及裝 置’且特別關於利用檢測光信號傳輸路徑是否發生偏移而 檢測出光收發結構良莠的方法及裝置。 【先前技術】 在數據通訊（data communication)領域中，光電收發器 (optoelectronic transceiver)是作為電信號傳輸及光信 號傳輸的介面。光學傳送器（0pticai transmitter)係將 電數據信號轉換成光信號，再用光纖纜線（fiber optic cable)傳送此光信號。相反地，光學接收器（〇ptical receiver)係接收光信號，再將光信號轉換成電信號。光 學傳送器與光學接收器可各自獨立，也可一同組合成單一 裝置而形成一光電收發器。 任何光學傳送器或光學接收器的一個關鍵部分為光學組件 (optical subassembly)。光學傳送器的光學組件稱為傳 送光學組件（Transmitting Optical SubAssembly， T0SA)。光學接收器的光學組件稱為接收光學組件 (Receiving Optical SubAssembly，ROSA)。以傳送光學 組件為例’其提供物理結構（Physi cal structures)以將 光學傳送器輸出的光信號耦合（c〇uple)到一光纖，並且將 此光信號對準及聚焦（f ocus)到此光纖的末端，以致於此 光信號進入此光纖而傳送到一遠端位置。

200528695 五、發明說明（2) 舉例來說，第1A圖繪示習知光收發結構之一傳送光學組件 1 0之組成元件的接合示意圖。傳送光學組件1 〇係由一光學 封裝（optical package)20、一圓柱形套筒（holding barrel)26與一套圈（ferrule)30所構成，其中光學封裝20 包含一光學元件（optical or optoelectronic component)21。第1B圖為套圈30的放大圖。套圈30具有一

個軸向的洞34、光纖殘段（fiber stop)32與C扣（C ring)36。然而，在傳統之製造過程中，各零件會有各自 的誤差，而易使組裝後之光收發結構之光信號傳輸路徑發 生偏移，因此造成品質不良之光收發結構。以傳送光學組 件10為例’當光學元件21本身的光轴（optical axis)產生 偏移、在傳送光學組件1 〇中聚焦元件（未繪出）之裝設位置 偏移、光學封裝20與套筒26鬆動、套圈30與套筒26間的接 合鬆動、C扣（C ring)36無法緊配此光纖、光纖殘段32之 同心度（core concentricity)不足、以及套圈30未能夾緊 光纖殘段32等情形皆會造成光收發結構的光信號傳輸路徑 發生偏移或偏差，因此使得光收發結構之成品或半成品品 質不良。再者，因無預先檢測機制，而導致無法掌握光收 毛、、°構之成品或半成品的可靠度，進而造成產品良率的不 確定性。 【發明内容】 的 因此本發明的目的就是在提供一種檢測光收發結構良莠 方法’用以大幅提升光收發結構的可靠度。

第7頁 200528695 五、發明說明（3) _________________ 本發明的另一目的是在提供一種供檢測一光收發結構良骞 之裝置，用以確保光收發結構在製造各階段中的可靠度。 本發明的另一目的是在提供一種檢測光收發結構良莠的方 法，用以大幅降低光收發結構的製造成本。 據此，本發明提出一種檢測一光收發結構良莠的方法。此 方法包含以下步驟。首先，耦合一量測光纖（t es t i ng optical fiber)的一端與此光收發結構。然後，固定此量 測光纖與此光收發結構於一固定結構上，且此量測光纖穿 過一界定結構的一中空部位。此中空部位定義一量測區 域，而且此光收發結構之光信號傳輸路徑和此量測區域之 中心係位於同一水平線上。然後，在此量測區域内移動此 量測光纖，並量測此量測光纖内部所傳遞之光信號的強度 變化。最後，以前述強度變化判斷此光收發結構之良莠。 本發明再提出一種供檢測一光收發結構良莠之裝置。此裝 置包含一固定結構、一界定結構以及一檢測結構。此固定 結構具有一夾持結構，此夾持結構用以夾持此光收發結 構。此界定結構的一中空部位定義一量測區域，而此中空 部位之中心係與此夾持結構所預定之一光收發中心位於同 二直線上。此檢測結構包含一量測光纖及一光檢測器。此 ^測光纖之一端係穿過此中空部位而與此光收發結構耦 口 ’而此光檢测器用以檢測此光收發結構所傳遞之光信號 強度變化。 ，用本毛明的檢測方法之優點包含但不限於以下所述。進 行此檢測方法可成功且迅速檢測出光收發結構的光信號傳

第8頁 200528695 五、發明說明（4) 輸路徑是否偏移。檢驗出不良的光收發結構後可即時加以 改善，以提高其良率。再者，本發明可以在光收發結構組 裝前、組裝過程中、組裝後進行檢測，所以能確保在製造 中各階段的品質，進而提升產品良率。 【實施方式】 在此敘述本發明之檢測光收發結構良莠的方法。此方法係 用以大幅提升光收發結構的可靠度。光收發結構即為待測 物，其例如為光學組件（optical subassembly)、光學元 件（optical or optoelectronic component)、光學封褒 (optical package)、光纖（optical fiber)或光收發模組 (transceiver module)。第2圖繪示進行此檢測方法的配 置。請參照第2圖，進行此檢測方法的步驟敘述如下。首 先，耦合一量測光纖202的一端與一光收發結構200。然 後，固定此量測光纖2 02與此光收發結構20 0於一固定結構 (未繪出）上，同時此量測光纖202穿過一界定結構（未繪 出）的一中空部位204。此中空部位204定義一量測區域。 此光收發結構2 0 0之光信號傳輸路徑和此量測區域之中心 係位於同一水平線上。然後，在此量測區域内移動此量測 光纖202，例如上下左右不規則晃動、繞圈。另外也可旋 轉此量測光纖20 2，以直接改變量測光纖202和光收發結構 2 00之耦合方向。接著，量測此量測光纖202内部所傳遞之 光信號的強度變化。最後，以前述強度變化判斷此光收發 結構2 0 0之良莠。

第9頁 200528695

五、發明說明（5) 當光收發結構20 0包含一光學元件時，此光學元件例如為 發光一極體（LED)、半導體雷射（semic〇nduct〇r iaser)亦 即雷射二極體（laser diode)、或光電二極體 (photodiode)。此外，以上所述的固定結構也可以具有_ 夾持結構’此夾持結構用以夾持此光收發結構2 〇〇。再 者’量測前述光信號的強度變化之方式例如使用一光功率 量測裝置。另外，當光收發結構2〇 〇為發射結構時，光功 率里測裝置係和賣測光纖2 〇 2相連接，而當光收發結構2 〇 〇 為接收結構時’光功率量測裝置係和光收發結構2 〇 〇相連 接，此時量測光纖2 0 2另外連接一光發射裝置。 當光收發結構2 0 0傳送光信號時，所量測的光信號強度即 是光收發結構200所發射之光信號耦合到量測光纖2〇2中的 光信號強度。為了判斷此光收發結構2〇〇之良莠，事先需 根據光收發結構2 0 0所發射之光信號強度，設定所量測之 光信號強度可容許的誤差範圍。如果所測得的信號強度报 接近光收發結構200所發射的光信號強度，且在可容許的 誤差範圍内，則判定此光收發結構2 〇 〇的品質良好。如果 所測得的信號強度不在可容許的誤差範圍内，則判定此光 收發結構200品質不良。 再者，為了判斷量測光纖2 0 2之良莠，也可以一標準光纖 取代光收發結構2 0 0，再以前述的檢測方法檢測量測光纖 202本身之良筹。 較佳實施例

第10頁 200528695 五、發明說明（6) __ 在此敘述本發明的一實施例。在此實施例中係針對第1 A圖 中的傳送光學組件1 0進行檢測，亦即採用傳送光學組件】〇 作為光收發結構。第3圖繪示在此實施例中供檢測一光收 發結構良莠之部分裝置。第4圖繪示使用第3圖中的部分檢 測裝置檢測第1 A圖中的傳送光學組件1 0良莠的配置。 第3圖中的部分檢測裝置包括一固定結構51與一界定結構 6 0。此固定結構5 1更包括一炎持結構5 〇，此失持結構& 〇用 以夾持光收發結構，且夾持結構50之型式係隨著光收發結 構之型式而變。此界定結構6 〇的一中空部位6 2定義一量測 區域，而此中空部位62之中心係與此夾持結構5〇所預定之 一光收發中心位於同一直線上。在此實施例中，此中空部 位62及其所定義之量測區域的形狀為圓形。此外，檢測裝 置更包括一檢測結構，此檢測結構例如是量測光纖。此量 3視實際之需要而在一端部上連接一光檢測器或一 二$ 、裔。此置測光纖例如是標準光纖或經校正後之光 ί:旦ί ΐ i明之檢測方法中，#定結構的中空部位所定 巴玫=开3可以為各種不同的形狀。舉例而言，此量測 狀：為多邊形或多角形(-1_)，例如三角形 狀也可為橢s K5圖5第6B圖所示。★匕量測區域的形 第6D圖中，界別如第6C圖與第6D圖所示。在 似-執道的環形；工部位所定義的量測區域即為類 的區域。 區域66。此外，量測區域也不一定是封閉

第11頁 200528695 五、發明說明（7) 在此光收發結構以傳送光學組件1 0為例進行說明。請參照 第1A圖、第3圖與第4圖，傳送光學組件10包括光學封裝 20、圓柱形套筒26與套圈30。光學封裝20之罐狀蓋（稱為 TO can)22罩住光學元件21。此光學元件21在本實施例中 係以光發射元件（light emitting component)進行說明， 其例如為發光二極體或半導體雷射。套筒26的一端接收光 學封裝2 0，並以例如黏著、焊接等方式將光學封裝2 〇固定 於套筒26内側，而套筒26的另一端接收套圈30，其中套圈 30係用以容置定位外部光纖。套圈3〇内具有c扣36，用以 夾持固定外部光纖。另外，在套圈3 〇内也可以安置光纖殘 段3 2，以增加使用便利性及穩定性。為使光學元件2丨所發 射之光彳§號可聚焦於光纖殘段3 2，也可以在光學元件21和 光纖殘段3 2之間使用一聚焦元件以減少光信號之損失。再 者，傳送光學組件1 0經常藉由光纖連接器iber optic connector)42與外部光纖相連接。在本較佳實施例中，一 量測光纖40係作為一外部光纖。 在此實施例中，如第5圖所示，夾持結構5〇包括一上蓋 54二一夾手56、與一了蓋52。下蓋52具有一卡溝53以嚙合 傳送光學組件10。夾手56具有一中空孔洞57及兩夾臂58。 傳送光學組件10穿過中空孔洞57而和量測光纖4〇連接，而 兩夾臂58夾住光纖連接器42以固定量測光纖4〇，其中兩失 ^ 58之型式係隨著光纖連接器42之型式而定。上蓋54與下 蓋結合而包覆並固定傳送光學組件1〇、夾手56及光纖連 接器42。此外，失持結構5〇所包含的元件可以為相互分

第12頁 200528695 五、發明說明（8) 〜--------- 離、部分組裝、部分一體成型或全部一體成型。再者，如 果沒有夾持結構5 0 ’也可以其他方式將量測光纖4 〇與傳送 光學組件1 0固定於固定結構5 1上。另外，當光收發結構本 身即可固定量測光纖40時，則夾持結構5〇也可以變更為可 夾持光收發結構之型式，例如是具有扣鉤夾具。 再者，请參照第4圖，此炎持結構5 〇所預定之光收發中心 係與光收發結構（傳送光學組件10)固定於此夾持結構5〇中 時之光收發部相重疊。此時，光收發中心到中空部位6 2之 中心的延伸線與光收發中心到中空部位62之邊緣的延伸線 定義出一移動角度Θ。此移動角度0可視實際需求而定， 較佳係為5 -1 3度。在此實施例中，此移動角度0約等於8 · 9度。當移動角度0愈大時，則表示檢測結果佳的待測物 可以承受較大之最低機械外力。 另一方面，中空部位62的周緣與中心之間有最大距離7， 而光收發中心與中空部位62的中心之間有距離D。最大距 離y除以距離D約介於0· 08到0· 25之間。可藉由改變最大距 離y和/或距離D，以改變最大距離y跟距離〇的比值。在此 實施例中，距離D為48毫米（mm)，而最大距離7為7· 5毫 米，故此最大距離y除以此距離D約等於〇·丨56。當最大距 離y除以距離D之比值愈大時，則表示檢測結果佳的待測物 可以承受較大之最低機械外力。 接著說明本較佳實施例的檢測方法。首先，將量測光纖4〇 插入傳送光學組件10，使量測光纖4〇之端面和光纖殘段32 相接觸’以使傳送光學組件1 〇和光纖殘段32之光傳送路徑

200528695 五、發明說明（9) 相互導通。 — 然後，固定此量測光纖40與傳送光學組件10於固定結構51 上。固定的方式係利用固定結構5 1之夾持結構5 0，以失持 傳送光學組件10及光纖連接器42以使傳送光學組件10及量 測光纖40固定於一定點。此時此量測光纖40穿過界定結構 60的中空部位62，而且此傳送光學組件1〇之光信號傳輸路 徑和中空部位62所定義的量測區域之中心係位於同一水平 線上。 接著’夏測光纖4 0的另一端連接一光檢測器。在此實施例 中’光檢測器例如為光功率量測裝置6 4。此光功率量測裝 置64例如為功率計（power meter )。另外，當傳送光學組 件1 0換為其他光收發結構時，也可以視實際之需要而改接 光發射裝置或同時連接光發射裝置及光檢測器。此時檢測 裝置更包括一光發射裝置。在檢測時此光發射裝置和量測 光纖的另一端耦合並發射光進入量測光纖。同時，光檢測 裔係和光收發結構相耦合，且用以檢測此光收發結構所接 收之光信號強度。 然後，在此量測區域内移動此量測光纖4 〇，並量測此量測 光纖40内部所傳遞之光信號的強度變化。再以此強度變化 判斷此傳送光學組件1〇之良#。為了判斷傳送光學組件1〇 之良ί ^事先需根據傳送光學組件1 0所發射之光信號強 度1 ”又定所里測之光馆號強度可容許的誤差範圍。如果所 測得的信號強度在可容許的誤差學 組件π的品質良好。反<，則判定傳送光二二質不

200528695 五、發明說明（ίο) 良。 以上所述移動此量測光纖40的方式例如上下、左右移動量 測光纖40或將量測光纖40沿中空部位62的周緣順時針或逆 時針繞圈。如此移動方式配合量測此光信號強度主要可檢 測出傳送光學組件1 0的光信號傳輸路徑是否因機械性外力 而產生偏移，而造成品質不良。 移動此量測光纖40的方式也可旋轉量測光纖40 ’以直接改 變量測光纖40和傳送光學組件10之輛合方向。此方式可檢 測出傳送光學組件1 0的同心度是否良好’並可檢測出光信 號傳輸路徑是否產生偏移而造成品質不良。量測光纖4 〇之 旋轉角度例如町選自90度、180度、270度、360度所組成 之族群其中之—。 另外，本發明更包括量測光纖檢驗方法。將光收發結構更 換為標準光纖，再以相同的檢測步驟測試’以在檢測光收 發結構前確認量測光纖是否正常’以確保檢測結果之正確 性。進行檢驗量測光纖時，可安排此標準光纖傳送光信號 (或接收光信號）’而量測光纖接收光信號（或傳送光信 號），再以所量測的光信號強度變化判斷此量測光纖之良 莠。 須理解的是，本發明可用以檢測各種不同的光收發結構， 例如光學組件、光學元件、光學封裝、光纖或光收發模 組，其中光學元件例如為發光二極體、半導體雷射或光電 二極體。 應用本發明具有下列優點。進行此檢測方法可在光收發結

第15頁 200528695 五、發明說明（11) 構之各製程中判斷出光收發結構的光信號傳輸路徑是否偏 移。檢驗出不良的光收發結構後即可即時加以改善，以提 高其良率。再者，本發明可以在光收發結構組裝前、組裝 過程中、組裝後進行檢測，所以能確保在製造中各階段的 品質，進而提升產品良率。 =然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用以限 ί ί ί明二任何熟習此技藝者’在不脫離本發明之精神和 内，當可作各種之更動與潤飾，因 圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準 保濃.

200528695 圖式簡單說明 一 【圖式簡單說明】 〜 為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易 懂’下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下： 〜α 第1 Α圖繪示習知光收發結構之一傳送光學組件丨〇之组 件的接合示意圖。 " 第1B圖為第1A圖中套圈的放大圖。 第2圖繪示進行本發明之檢測方法的配置。 第3圖繪示在一實施例中進行本發明之檢測方 分檢測裝置。 β用的部 第4圖繪示使用第3圖中的部分檢測裝置檢測第丨Α 送光學組件之良莠的配置。 中的傳 第5圖繪示第3圖中的部分檢測裝置之夾持結構 之一實例。 、、且成元件 第6 Α-6D圖分別繪示本發明的檢測裝置之界定結 部位所定義不同形狀的量測區域。 、中空 【元件代表符號簡單 10傳送光學組件 2 1光學元件 2 6套筒 32光纖殘段 36 C扣 說明】 20 光學封裝 22光學封裝20之罐狀蓋 30套圈 34軸向的洞 4 0量測光纖 4 2光纖連接器

200528695 2 0 2 量測光纖 5 1固定結構 53卡溝 56夾手 5 8兩炎臂 6 2 中空部位 圖式簡單說明 2 0 0 光收發結構 2 0 4 中空部位 50夾持結構 52下蓋 54上蓋 5 7中空孔洞 6 0 界定結構 64 光功率量測裝置 66環形區域

第18頁

Claims (1)

1. 200528695

   ι· 一種檢測一光收發結構良莠的方法，該方法至少勺人· 耦合一量測光纖的一端與該光收發結構； 夕匕s: 固定該量測光纖與該光收發結構於一固定結構上，▲ 測光纖穿過一界定結構的一中空部位，該中空部位^ ^ 量測區域，其中該光收發結構之光信號傳輸路徑和^ ^ = 區域之中心係位於同一水平線上； λ里測 内部 在該量測區域内移動該量測光纖，並量測該量測光纖 所傳遞之光信號的強度變化；以及 以前述強度變化判斷該光收發結構之良莠。 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該量测區域 内移動該量測光纖的方式包含上下、左右移動該量測光為 或將該量測光纖沿該中空部位的周緣順時針或逆時針繞' 圈。 . 3 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該量測區域 内移動該量測光纖的方式包含旋轉該量測光纖，以改變該 量測光纖和該光收發結構之耦合方向。 4 ·如申請專利範圍第3項所述之方法，其中該量測光纖之 旋轉角度係選自90度、180度、270度、360度所組成之族 群其中之一。 ~ 5·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該量測區域的

   200528695 六、申請專利範圍 形狀為圓形 多邊形、環形或橢圓形 其中該光收發結構 光學封裝、一光纖與 6.如申請專利範圍第述之方法 係選自-光學級件、—光學元件、一 一光收發模組所組成之族群其中之_ 7·如申請專利範圍第β 發光二極體、一半導體雷射或—光 項所述之方法，其中該光學元件為 電 體 8 ·如 構為 美0 申晴專利範圍第6項所述之方法， 一標準光纖時，以前述強度變化 其中當該光收發結 判斷該量測光纖之良 =明專利範圍第1項所述之方法，其中量測該強度 <方式為利用一光功率量測裝置 —種供檢測一光收發結構良秀之较置，該裝置至少包 以=^結構，該固定結構具有一失持結構，該夾持結構用 _尺待該光收發結構； 該ί ΐ結構，該界定結構的一中空部位定義一量測區域， :空部位之中心係與該夾持結構所預定之一光收發中心 =於同一直線上；以及 檢測結構，包含一量測光纖及一光檢測器，該量測光纖

   200528695 六、申請專利範圍 之一端係穿過該中空部位而與該光收發結構耦合，該光檢 測器用以檢測該光收發結構所傳遞之光信號強度變化。 11 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之裝置’其中該光檢測器 和該量測光纖的另一端搞合。 12·如申請專利範圍第1〇項所述之裝置，更包含一光發射 裝置，該光發射裝置和該量測光纖的另一端耦合。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項所述之裝置，其中該光檢測器 係和該光收發結構相耦合，該光檢測器係用以檢測該光收 發結構所接收之光信號強度。 14·如申請專利範圍第1〇項所述之裝置，其中該光收發中 心係與該光收發結構固定於該夾持結構上時之光收發部相 重疊。 15·如申請專利範圍第14項所述之裝置，其中該直線與該 光收發中心到該中空部位之邊緣的延伸線定義出一移動角 度0 1 6·如申請專利範圍第1 5項所述之裝置，其中該移動角度 係至少5度，最高1 3度。 X

   200528695 六、申請專利範圍 1 7 ·如申請一專一利範圍第1 4項所述之裝置，其中該中空部位 的周緣與中心之最大距離除以該光收發中心到該中空部位 的中心之距離介於0. 0 8至0. 2 5之間。 1 8 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之裝置，其中該量測區域 的形狀為圓形、多邊形、環形或橢圓形。 1 9 ·如申請專利範圍第1 〇項所述之裝置，其中該光收發結 構係選自一光學組件、一光學元件、一光學封裝、一光纖 與一光收發模組所組成之族群其中之一。 2 〇 ·如申請專利範圍第1 9項所 為一發光二極體、一半導體雷射或一—光電、二極體/。 2^.:-種供檢測一光收發結構良赛之震置，該裝置至少包 一固定結構，該固定結構具有一 以夾持該光收發結構； 九持結構，該夾持結構用 一界定結構，該界定結構的— 該中空部位之中心係與該爽持社二邛位定義一量測區域， 位於同一直線上；以及 、、"毒所預定之一光收發中心 一檢測結構’包含一量測光纖，θ 該中空部位而與該光收發結構二置測光纖之一端係穿過

   200528695 六、 申請專利範圍 22·如申請專利範圍第21項所述之裝置，其中該1測結構 更包含一光檢測器，該光檢測器係用以檢測該光收發結構 所傳遞之光信號強度變化。 2 3.如申請專利範圍第22項所述之裝置，其中該光檢測器 和該量測光纖的另一端耦合。 2 4 ·如申請專利範圍第2 2項所述之裝置，更包含一光發射 裝置，該光發射裝置和該量測光纖的另一端耦合。 I 25·如申請專利範圍第24項所述之裝置，其中該光檢測器 係和該光收發結構相耦合，該光檢測器係用以檢測該光收 發結構所接收之光信號強度。 2 6.如申請專利範圍第21項所述之裝置，其中該光收發中 心係與該光收發結構固定於該夾持結構上時之光收發部相 重疊。 2 7 ·如申請專利範圍第2 6項所述之裝置，其中该直線與該 光收發中心到該中空部位之邊緣的延伸線定義出—移動角 度0 其中該移動角度 28·如申請專利範圍第27項所述之裝置 係至少5度，最高1 3度。

   200528695 六、申請專利範圍 29·如申請專利範圍第26項戶斤述之裝置，其中該中工 的周緣與中心之最大距離除以該光收發中心到該中工口 的中心之距離介於〇 · 〇 8至〇 · 2 5之間。 3 0 ·如申請專利範圍第2 1項所述之裝置，其中該量測區域 的形狀為圓形、多邊形、環形或橢圓形。 3 1 \如申請專利範圍第2 1項所述之裝置，其中該光收發結 f係自光學組件、一光學元件、一光學封裝、一光纖 一—光收發模組所組成之族群其中之一。 為一發光θ二專托利軏圍第31項所述之裝置，其中該光學元件 體、一半導體雷射或一光電二極體。