TW201325109A - 光收發裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光收發裝置，包括一個光源模組，一個光電轉換模組，僅一條光纖，一個鏡頭模組以及一個光分路器。該光源模組用於發出第一光束，該光電轉換模組用於接收第二光束，該光纖用於傳輸該第一、第二光束。該鏡頭模組包括一個收容部，該收容部具有一個第一透鏡部、第二透鏡部以及第三透鏡部，該三個透鏡部分別和該光源模組、該光電轉換模組、該光纖光學對準。該光分路器位於該收容部內引導該第一光束進入該光纖以及引導自該光纖內傳出的第二光束至該光電轉換模組。

Description

光收發裝置

本發明涉及光纖通訊領域，尤其涉及光收發裝置。

先前技術中，光收發裝置同時要發出光束和接收光束，不同光束通過不同的光纖來傳輸，但當光源和光電轉換元件較多時，光收發裝置要使用多條光纖，或者還要使用多個光耦合器、光分波器等，增加了光收發裝置的體積。

有鑒於此，提供一種光纖數量較少、體積小的光收發裝置實為必要。

一種光收發裝置包括一個光源模組，一個光電轉換模組，僅一條光纖，一個鏡頭模組以及一個光分路器。該光源模組用於發出第一光束，該光電轉換模組用於接收第二光束，該光纖用於傳輸該第一、第二光束。該鏡頭模組包括一個收容部，該收容部具有一個第一透鏡部、第二透鏡部以及第三透鏡部，該三個透鏡部分別和該光源模組、該光電轉換模組、該光纖光學對準。該光分路器位於該收容部內引導該第一光束進入該光纖以及引導自該光纖內傳出的第二光束至該光電轉換模組。

相對於先前技術，本發明利用光分路器使不同路徑上的光束既能合在一條光纖內傳輸又能隔離不同路徑上的光束，能夠減少光纖的數量，縮小光收發模組的體積。

以下將結合圖式對本發明作進一步詳細說明。

請參閱圖1，本發明第一實施例提供的光收發裝置100包括一個光源模組12，一個光電轉換模組14，僅一條光纖16，一個鏡頭模組18以及一個光分路器20(也可以稱為分波多工器，WDM，wavelength divisional multiplexer)。

該光源模組12用於發出第一光束L1，該光電轉換模組14用於接收第二光束L2。該第一光束L1和該第二光束L2方向相反，例如，該第一光束L1屬於下行路線(down flow)，該第二光束L2屬於上行路線(up flow)。波長一般互不相等，例如，該第一光束L1波長為1300nm，該第二光束L2波長為1550nm。該光纖16用於傳輸該第一光束L1和第二光束L2。

該光源模組12包括一個或者多個雷射光源，例如雷射二極體(Laser diode，LD)，該光電轉換模組14包括一個或者多個光電二極體(photodiode，PD)。

該鏡頭模組18包括一個收容部180，該收容部180具有一個第一透鏡部181、第二透鏡部182以及第三透鏡部183，該三個透鏡部分別和該光源模組12、該光電轉換模組14、該光纖16光學對準。本實施例中的收容部180呈長方體結構，但也可以是除此之外的其他結構，例如球體，三稜柱等。該第一透鏡部181、第二透鏡部182、第三透鏡部183均突出於該收容部180，每個透鏡部的光學表面為會聚球面或者會聚非球面，每個透鏡部和該收容部180既可以是一體成型的，也可以是分別製造組合在一起的。該鏡頭模組18的材質可以是玻璃或者塑膠，製造方法可以是壓印成型也可以是射出成型等。

光分路器20一般形成在矽基底上。本發明各個實施例中，光分路器20形成在該收容部180內，其可以通過埋入成型等成型方式加工得到。由於該光分路器20形成在鏡頭模組18的內部，所以可以節省空間。

該光分路器20用以引導該第一光束L1進入該光纖16以及引導自該光纖16內傳出的第二光束L2至該光電轉換模組14。當雷射光源或者光電二極體為多個時，光分路器20的輸入/輸出端口的數量或者光分路器20的數量應做相應的調整。圖中光分路器20上帶箭頭的虛線代表光分路器的光學路徑(optical path)。

該光分路器20具體可以是一種平面波導型光分路器(Planar Lightwave Circuit Splitter)，例如，陣列波導光柵、密集波分複用器、1×N光分路器或雙向波分複用器等可以將不同方向的光區分開的光學元件。

該光分路器20根據光源模組的數量以及光電轉換模組的數量應該至少包括第一端口41、第二端口42、第三端口43，該第一端口41與該光纖16光學耦合，該第二端口42與該光源模組12光學耦合，該第三端口43與該光電轉換模組14光學耦合。

本實施例中的收容部180具有一個第一平面11和第二平面13，該第一平面11和該第二平面13相互平行。該第三透鏡部183位於該第一平面11。為節省空間，縮小體積，該第一、第二透鏡部181、182均位於同一個平面，即該第二平面13上的不同位置，而不是分別位於兩個平面。

該第三透鏡部183將光線會聚到該光纖16中或者將光纖16中發出的光線引導到光分路器20。

該第一光束L1是從該光源模組12中發出的，經過第一透鏡部181的會聚進入該收容部180，然後經過光分路器20、該第三透鏡部183進入該光纖16。

該第二光束L2從另一個光收發模組(圖未示)的光源模組發出後進入該光纖16，然後經過該第三透鏡部183進入該光分路器20，該光分路器20將該第二光束L2引導到該第二透鏡部182，會聚後進入該光電轉換模組14，該光電轉換模組14將光訊號轉換為電訊號。

該光分路器20還可以是薄膜濾光片(Thin Film Filter，TFF)。當包含多波長的光通過入射端口進入該薄膜濾光片後，該濾光片允許通過的波長通過透射端口輸出，反射光訊號通過反射端口輸出；再將反射光訊號引入另外一個分波多工器(例如還是薄膜濾光片)進行分光，使另外一路透射光訊號輸出；如此反復就可以將不同波長的光訊號進行分離。

請參閱圖2，本發明第二實施例提供的光收發模組300和光收發模組100基本相同，不同之處在於第一光束L1和第二光束L2的光路發生彎折，例如大致彎折90度，從而可以使光收發模組300的體積更緊湊。

設置有第三透鏡部183的第一平面31和設置有第一透鏡部181、第二透鏡部182的第二平面32相互垂直。光分路器40包括一個平面波導型光分路器和一個反射斜面45。該反射斜面45是一個反射體450的一個表面。該反射體450呈三稜柱結構，正好設置在該第一平面31和第二平面32交角的對面。該反射體450的結構不限於此，例如該反射體450可以是球體，總之，該反射體450可將該第一光束L1和第二光束L2進一步分離開，並將光路彎折到預定角度。

本實施例中，該平面波導型光分路器採用的是一個1×2光分路器46(與第一實施例所採用的光分路器相同)。該1×2光分路器包括一個第一端口51、第二端口52、第三端口53。該第一端口51與該光纖16光學耦合，該第二端口52與該光源模組12光學耦合，該第三端口53與該光電轉換模組14光學耦合，該反射斜面45相對該第一平面31及該第二平面32傾斜並使該光源模組12發出的光線經該反射斜面45反射後進入該第二端口52，使該第三端口53發出的光線經該反射斜面45反射後進入該光電轉換模組14。

本實施例中，該反射斜面45與該第二平面32之夾角為45度。該反射斜面45表面光滑，優選地，可以在反射面上鍍上高反射率層，例如銀層。與第一實施例相比，本實施例的光路在該反射斜面45處發生彎折，彎折角度可以根據需要設置。

請參閱圖3，本發明第三實施例提供的光收發裝置500與光收發裝置300相比基本相同，不同之處在於採用的光分路器70的具體結構不同。該光分路器70包括一個反射微結構60，該反射微結構60包括成型部600以及該成型部600的一個微結構面601。該反射微結構60放置的位置與該第二實施例中的反射體450放置的位置相同，該反射微結構60相對第一平面31、第二平面32傾斜。微結構面601通過超精密加工形成，控制該微結構面601的細微結構以使該第二光束L2反射到光電轉換模組14，而將第一光束L1反射到第三透鏡部。例如，在該微結構面601上，該第一光束L1的落點處是一個凸起結構，而第二光束L2的落點處是一個凹陷結構等，總之，結合該光源模組12和光電轉換模組14以及該第三透鏡部183的位置，並考慮第一光束L1和第二光束L2的波長來設計每個光束落點處的微結構，從而形成該反射微結構60整體。圖3採用階梯狀的凹凸不平的表面來示意該微結構面601。

該反射微結構60和該鏡頭模組18可以通過射出成型的方式一體成型，該反射微結構60的折射率小於該鏡頭模組18的折射率以防止任何一條光束從該反射微結構60處折射出去。該反射微結構60最主要的是其微結構面601，其他部份，例如本實施例中該反射微結構60大致呈三稜柱結構的成型部600可以去掉、可以縮小、或者變成其他形狀。

本發明利用各種不同形式的光分路器使不同路徑上的光束既能合在一條光纖內傳輸又能隔離不同路徑上的光束，能夠減少光纖的數量，縮小光收發模組的體積。另外，一般來說，光分路器作為被動光學元件在使用時需要與其他光學元件獨立使用，而本發明將光分路器直接形成在主動光學元件(即鏡頭模組)的內部，所以只需要在輸出/入端使用極少條的光纖就可以達到多通道的需求，以達到節省空間的效果。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100，300，500．．．光收發裝置

12．．．光源模組

14．．．光電轉換模組

16．．．光纖

18．．．鏡頭模組

180．．．收容部

20，40．．．光分路器

11，31．．．第一平面

13，32．．．第二平面

181．．．第一透鏡部

182．．．第二透鏡部

183．．．第三透鏡部

21，51．．．第一端口

22，52．．．第二端口

23，53．．．第三端口

45．．．反射斜面

450．．．反射體

46．．．1×2光分路器

60．．．反射微結構

600．．．成型部

601．．．微結構面

圖1係本發明第一實施例提供的光收發裝置的示意圖。

圖2係本發明第二實施例提供的光收發裝置的示意圖。

圖3係本發明第三實施例提供的光收發裝置的示意圖。

300．．．光收發裝置

12．．．光源模組

14．．．光電轉換模組

16．．．光纖

18．．．鏡頭模組

40．．．光分路器

31．．．第一平面

32．．．第二平面

181．．．第一透鏡部

182．．．第二透鏡部

183．．．第三透鏡部

51．．．第一端口

52．．．第二端口

53．．．第三端口

45．．．反射斜面

450．．．反射體

46．．．1×2光分路器

Claims (10)

1. 一種光收發裝置，包括一個光源模組用於發出第一光束，一個光電轉換模組用於接收第二光束，其改良在於，該光收發裝置還包括：
   僅一條光纖，用於傳輸該第一、第二光束；
   一個鏡頭模組，該鏡頭模組包括一個收容部，該收容部具有一個第一透鏡部、第二透鏡部以及第三透鏡部，該三個透鏡部分別和該光源模組、該光電轉換模組、該光纖光學對準；以及
   一個光分路器，位於該收容部內，用於引導該第一光束進入該光纖以及引導自該光纖內傳出的該第二光束至該光電轉換模組。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光收發裝置，其中：該收容部具有第一平面和第二平面，該第一、第二透鏡部均位於該第一平面的不同位置，該第三透鏡部位於該第二平面，該第一、第二光束分別經過對應的透鏡部進入該光電轉換模組或者自該光源模組發出。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光收發裝置，其中：該第一、第二平面相互平行。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光收發裝置，其中：該光分路器包括一個平面波導型光分路器，該平面波導型光分路器至少包括一個第一、第二、第三端口，該第一端口與該光纖光學耦合，該第二端口與該光源模組光學耦合，該第三端口與該光電轉換模組光學耦合。
5. 如申請專利範圍第4項所述之光收發裝置，其中：該平面波導型光分路器選自密集波分複用器、1×N光分路器或雙向波分複用器。
6. 如申請專利範圍第2項所述之光收發裝置，其中：該第一、第二平面相互垂直。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光收發裝置，其中：該光分路器包括一個平面波導型光分路器和一個反射斜面，該平面波導型光分路器至少包括一個第一、第二、第三端口，該第一端口與該光纖光學耦合，該第二端口與該光源模組光學耦合，該第三端口與該光電轉換模組光學耦合，該反射斜面相對該第一平面及該第二平面傾斜並使該光源模組發出的光線經該反射斜面反射後進入該第二端口，使該第三端口發出的光線經該反射斜面反射後進入該光電轉換模組。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光收發裝置，其中：該反射斜面與該第二平面之夾角為45度。
9. 如申請專利範圍第7項所述之光收發裝置，其中：該平面波導型光分路器選自密集波分複用器、1×N光分路器或雙向波分複用器。
10. 如申請專利範圍第6項所述之光收發裝置，其中：該光分路器包括一個反射微結構，該反射微結構具有一個微結構面，該微結構面用於將該第一光束反射至該第三透鏡部以及將該第二光束反射至該第二透鏡部。