TW201405189A - 光學耦合透鏡以及光學通訊模組 - Google Patents

光學耦合透鏡以及光學通訊模組 Download PDF

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Abstract

一種光學耦合透鏡，包括依次首尾相連之入射面、出射面、第一全反射面、第二全反射面以及第三全反射面。該第入射面上設置有第一準直部以及第二準直部，該出射面上設置有第三準直部。該第一準直部將一光信號轉換為平行光束後分別投射至該第一全反射面形成第一光信號及投射至該第二反射面以形成第二光信號。該第一全反射面將該第一光信號反射至該第三準直部後耦合至該光纖。該第二全反射面將該第二光信號反射至該第三全反射面。該第三全反射面將該第二反射面反射之第二光信號反射至該第二準直部。該第二準直部將第二光信號聚焦至該光偵測器。

Description

光學耦合透鏡以及光學通訊模組
本發明涉及一種光學耦合透鏡以及光學通訊模組，尤其設計一種具有光訊號回饋功能之光學耦合透鏡以及具有該光學耦合透鏡之光學通訊模組。
在光學通訊領域，光學通訊裝置包括光信號發射端以及光信號接收端，所述光信號發射端一般包括光信號發射源、傳輸光信號之光纖以及設置於所述光信號發射源以及所述光纖之間之光學耦合透鏡。所述光學耦合透鏡用於將所述光信號發射源所發射之光信號耦合至所述光纖。
已有之光學通訊裝置，所述光信號發射源發射之光信號直接被所述光學耦合透鏡耦合至所述光纖，並無法得知所述光信號強度是否符合預期及光信號強度是否穩定情況，導致無法保證光學通訊裝置之穩定性。
有鑒於此，有必要提供一種可以保證光學通訊之穩定性之光學耦合透鏡以及光學通訊裝置。
一種光學耦合透鏡，用於將一個光信號發射源發射之光信號分別耦合至一個光纖以及一個光偵測器。所述光學耦合透鏡包括依次首尾相連之一個入射面、一個出射面、一個第一全反射面、一個第二全反射面以及一個第三全反射面。所述第入射面上設置有一個第一準直部以及一個第二準直部，所述出射面上設置有一個第三準直部。所述第一準直部與所述光信號發射源相對設置。所述第二準直部與所述光偵測器相對設置。所述第三準直部與所述光纖相對設置。所述第一準直部用於將所述光信號發射源所發射之光信號轉換為平行光束後分別投射至所述第一全反射面以形成第一光信號及投射至所述第二反射面以形成第二光信號。所述第一全反射面用於將所述第一光信號反射至所述第三準直部後耦合至所述光纖。所述第二全反射面用於將所述第二光信號反射至所述第三全反射面。所述第三全反射面用於將所述第二反射面反射之第二光信號反射至所述第二準直部。所述第二準直部用於將第二光信號聚焦至所述光偵測器。
一種光學通訊裝置包括一個光信號發射單元、一個光學耦合透鏡、一個光纖以及一個電連接至所述光信號發射單元之光偵測器。所述光學耦合透鏡包括依次首尾相連之一個入射面、一個出射面、一個第一全反射面、一個第二全反射面以及一個第三全反射面。所述第入射面上設置有一個第一準直部以及一個第二準直部，所述出射面上設置有一個第三準直部。所述第一準直部與所述光信號發射源相對設置。所述第二準直部與所述光偵測器相對設置。所述第三準直部與所述光纖相對設置。所述第一準直部用於將所述光信號發射源所發射之光信號轉換為平行光束後分別投射至所述第一全反射面以形成第一光信號及投射至所述第二反射面以形成第二光信號。所述第一全反射面用於將所述第一光信號反射至所述第三準直部後耦合至所述光纖。所述第二全反射面用於將所述第二光信號反射至所述第三全反射面。所述第三全反射面用於將所述第二反射面反射之第二光信號反射至所述第二準直部。所述第二準直部用於將第二光信號聚焦至所述光偵測器。所述光偵測器用於將所述第二光信號之強度回饋至所述光信號發射單元。
相對於已有技術，所述之光學通訊裝置藉由所述光學耦合透經所述光信號發射源發射之光信號分為第一光信號及第二光信號，並將第一光信號耦合至所述光纖，將第二光信號轉至所述光偵測器，因此能夠即時對所述光信號發射源所發射之光信號進行偵測。所述光信號發射源可依據所述光偵測器回饋之偵測結果，調整其所發射之光信號，因此能夠確保所述光學通訊裝置之穩定性。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1，為本發明實施方式之光學通訊裝置100之示意圖，所述光學通訊裝置100包括一個光信號發射源10、一個光學耦合透鏡20、一個光纖30以及一個光偵測器40。
所述光信號發射源10用於將電信號轉換為相應之光信號L並將所述光信號L射向所述光學耦合透鏡20。所述光信號發射源10可以為鐳射光源或者其他類型之光源，本實施方式中，所述光信號發射源10為表面垂直腔面鐳射發射器(vertical cavity surface emitting laser, VCSEL)。
所述光學耦合透鏡20用於將所述光信號發射源10發射之光信號L之一部分耦合至所述光纖30並將另一部分轉至所述光偵測器40。所述光學耦合透鏡20包括一個入射面21、一個出射面22、一個第一全反射面23、一個第二全反射面24以及一個第三全反射面25。所述入射面21、出射面22、第一全反射面23、第二全反射面24以及第三全反射面25依次首尾相連。
所述入射面21所述出射面22垂直連接。所述第一全反射面23與所述出射面22之間成45度夾角相連接。所述第二全反射面24與所述第一全反射面23垂直連接。所述第三全反射面25與所述第二全反射面24垂直連接。所述第三全反射面25與所述入射面21之間成45度夾角相連。
請同時參閱圖2及3所述光學耦合透鏡20還包括一對相背之垂直連接所述入射面21之側面26。所述入射面21上設置有一個第一準直部211以及一個第二準直部212，所述第一準直部211與所述第二準直部212相互間隔設置，所述第一準直部211之中心對準所述第一全反射面23與所述第二全反射面24之交界線。所述第一準直部211與所述光信號發射源間隔相對且所述第一準直部211之中心與所述光信號發射源10之中心相互對準。所述第二準直部212位於所述第三全反射面25之反射光路上。所述出射面22設置有一個第三準直部221。所述第三準直部221設置於所述第一全反射面23之反射光路上。本實施方式中，所述第一準直部211、所述第二準直部212以及所述第三準直部221均為凸透鏡。在其他實施方式中，所述第一準直部211、所述第二準直部212以及所述第三準直部221也可以為菲涅爾透鏡(Fresnel lens)。
本實施方式中，所述第一準直部211以及所述第二準直部212均與所述入射面21一體成型，所述第三準直部221與所述出射面22一體成型。
所述光纖30設置於所述光學耦合透鏡20之出射面22一側。所述光纖30之一端朝向所述出射面22並且與所述第三準直部221相互間隔對準。
所述光偵測器40位於所述光學耦合透鏡20之入射面21一側並且與所述第二準直部212相互對準。所述光偵測器40電連接至所述光信號發射源10。本實施方式中，所述光偵測器40為光電二極體(photo diode)。
所述光學通訊裝置100之工作原理如下：所述光信號發射源10將電信號轉換為相應之光信號L，並將所述光信號L射向所述光學耦合透鏡20；所述第一準直部211將所述光信號發射源10發射之光信號L轉換為平行光束；所述平行光束分別投射至所述第一全反射面23以形成第一光信號L1及投射至所述第二全反射面24以形成第二光信號L2。本實施方式中，由於所述第一準直部211之中心對準所述第一全反射面23與所述第二全反射面24之交界線，所述第一準直部211與所述光信號發射源10間隔相對且所述第一準直部211之中心與所述光信號發射源10之中心相互對準，所述第一光信號L1之光強度與所述第二光信號L2之光強度之比例為1比1。所述第一全反射面23將所述第一光信號L1反射至所述第三準直部221，所述第三準直部221將所述第一光信號L1彙聚後耦合至所述光纖30。所述第二全反射面24將所述第二光信號L2反射至所述第三全反射面25。所述第三全反射面25將所述第二全反射面24反射之第二光信號L2再次反射至所述第二準直部212。所述第二準直部212將第二光信號L2彙聚至所述光偵測器40。所述光偵測器40將所述第二光信號L2之強度回饋至所述光信號發射源10。本實施方式中，由於所述第一光信號L1之光強度與所述第二光信號L2之光強度比例為1比1，因此，所述第二光信號L2之強度即所述第一光信號L1之強度。所述光信號發射源10可以根據所述第二光信號L2之強度調整其發出之光信號L之強度。
在其他實施方式，也可以改變所述第一準直部211之中心相對於所述第一全反射面23與所述第二全反射面24之交界線之位置並保持所述第一準直部211之中心與所述光信號發射源10之中心相互對準，如此，可以改變所述第一光信號L1之強度與所述第二光信號L2之強度之間之比例。
所述之光學通訊裝置100藉由所述光學耦合透鏡20經所述光信號發射源10發射之光信號L分為第一光信號L1及第二光信號L2，並將第一光信號L1耦合至所述光纖30，將第二光信號L2耦合至所述光偵測器40，因此能夠即時對所述光信號發射源10所發射之光信號L進行偵測。所述光信號發射源10可依據所述光偵測器40回饋之偵測結果，調整其所發射之光信號L，因此能夠確保所述光學通訊裝置100之穩定性。
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援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．．．光學通訊裝置
10．．．光信號發射源
20．．．光學耦合透鏡
21．．．入射面
211．．．第一準直部
212．．．第二準直部
22．．．出射面
221．．．第三準直部
23．．．第一全反射面
24．．．第二全反射面
25．．．第三全反射面
26．．．側面
30．．．光纖
40．．．光偵測器
L．．．光信號
L1．．．第一光信號
L2．．．第二光信號
圖1係本發明實施方式之光學通訊裝置之結構原理圖。
圖2係本發明實施方式之光學通訊裝置之光學耦合透鏡立體示意圖。
圖3係圖2所示之光學耦合透鏡之另一角度之立體示意圖。
100．．．光學通訊裝置
10．．．光信號發射源
20．．．光學耦合透鏡
21．．．入射面
211．．．第一準直部
212．．．第二準直部
22．．．出射面
221．．．第三準直部
23．．．第一全反射面
24．．．第二全反射面
25．．．第三全反射面
30．．．光纖
40．．．光偵測器
L．．．光信號
L1．．．第一光信號
L2．．．第二光信號

Claims (10)

  1. 一種光學耦合透鏡，用於將一個光信號發射源發射之光信號分別耦合至一個光纖以及一個光偵測器；所述光學耦合透鏡包括依次首尾相連之一個入射面、一個出射面、一個第一全反射面、一個第二全反射面以及一個第三全反射面；所述第入射面上設置有一個第一準直部以及一個第二準直部，所述出射面上設置有一個第三準直部；所述第一準直部與所述光信號發射源相對設置；所述第二準直部與所述光偵測器相對設置；所述第三準直部與所述光纖相對設置；所述第一準直部用於將所述光信號發射源所發射之光信號轉換為平行光束後分別投射至所述第一全反射面以形成第一光信號及投射至所述第二反射面以形成第二光信號；所述第一全反射面用於將所述第一光信號反射至所述第三準直部後耦合至所述光纖；所述第二全反射面用於將所述第二光信號反射至所述第三全反射面；所述第三全反射面用於將所述第二反射面反射之第二光信號反射至所述第二準直部；所述第二準直部用於將第二光信號聚焦至所述光偵測器。
  2. 如請求項第1項所述之光學耦合透鏡，其中，所述入射面所述出射面垂直連接；所述第一全反射面與所述出射面之間成45度夾角相連接；所述第二全反射面與所述第一全反射面垂直連接；所述第三全反射面與所述第二全反射面垂直連接；所述第三反射面與所述入射面之間成45度夾角相連。
  3. 如請求項第1項所述之光學耦合透鏡，其中，所述第一準直部、所述第二準直部以及所述第三準直部為凸透鏡。
  4. 如請求項第1項所述之光學耦合透鏡，其中，所述第一準直部之中心對準所述第二全反射面與所述第三反射面之間之交界線。
  5. 如請求項第4項所述之光學耦合透鏡，其中，所述第一準直部之中心與所述光信號發射源之中心相互對準，所述第一光信號之光強度與所述第二信號之光強度之比例為1比1。
  6. 一種光學通訊裝置，包括一個光信號發射單元、一個光學耦合透鏡、一個光纖以及一個電連接至所述光信號發射單元之光偵測器；所述光學耦合透鏡包括依次首尾相連之一個入射面、一個出射面、一個第一全反射面、一個第二全反射面以及一個第三全反射面；所述第入射面上設置有一個第一準直部以及一個第二準直部，所述出射面上設置有一個第三準直部；所述第一準直部與所述光信號發射源相對設置；所述第二準直部與所述光偵測器相對設置；所述第三準直部與所述光纖相對設置；所述第一準直部用於將所述光信號發射源所發射之光信號轉換為平行光束後分別投射至所述第一全反射面以形成第一光信號及投射至所述第二反射面以形成第二光信號；所述第一全反射面用於將所述第一光信號反射至所述第三準直部後耦合至所述光纖；所述第二全反射面用於將所述第二光信號反射至所述第三全反射面；所述第三全反射面用於將所述第二反射面反射之第二光信號反射至所述第二準直部；所述第二準直部用於將第二光信號聚焦至所述光偵測器；所述光偵測器用於將所述第二光信號之強度回饋至所述光信號發射單元。
  7. 如請求項第6項所述之光學通訊裝置，其中，所述入射面所述出射面垂直連接；所述第一全反射面與所述出射面之間成45度夾角相連接；所述第二全反射面與所述第一全反射面垂直連接；所述第三全反射面與所述第二全反射面垂直連接；所述第三反射面與所述入射面之間成45度夾角相連。
  8. 如請求項第6項所述之光學通訊裝置，其中，所述第一準直部、所述第二準直部以及所述第三準直部為凸透鏡。
  9. 如請求項第6項所述之光學通訊裝置，其中，所述第一準直部之中心對準所述第二全反射面與所述第三反射面之間之交界線。
  10. 如請求項第9項所述之光學通訊裝置，其中，所述第一準直部之中心與所述光信號發射源之中心相互對準，所述第一光信號之光強度與所述第二信號之光強度之比例為1比1。
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