TW201610498A - 光耦合透鏡及光纖耦合連接器 - Google Patents

光耦合透鏡及光纖耦合連接器 Download PDF

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Abstract

一種光耦合透鏡包括本體部、複數第一會聚部及複數第二會聚部。該本體部包括頂面、與該頂面相背的第一光學面以及與該第一光學面垂直的第二光學面。該頂面開設由複數盲孔，每個盲孔均包括設置於底部的反射面，該第一光學面與每個反射面之間的夾角為45度，該第二光學面與每個反射面之間的夾角為45度。該複數第一會聚部形成於該第一光學面上並與該複數盲孔一一對準。該複數第二會聚部形成於該第二光學面上並與該複數第一會聚部及該複數盲孔一一對應。每個第一會聚部的光軸與對應的第二會聚部的光軸相交於對應的盲孔的反射面上。

Description

光耦合透鏡及光纖耦合連接器
本發明涉及通用串列匯流排(Universal Serial Bus, USB)領域，尤其涉及一種光耦合透鏡及具有該光耦合透鏡的光纖耦合連接器。
目前，利用光訊號傳輸資料逐漸應用至個人電腦的USB領域，而具體的形式體現為光纖耦合連接器的使用。光纖耦合連接器通常包括發光模組、收光模組以及光纖。該發光模組與該光纖進行光學耦合，該收光模組與該光纖進行光學耦合。然而，因為安裝與使用等等的局限性，該發光模組及該收光模組的光耦合方向與對應的光纖的光耦合方向往往處在相互垂直的兩個平面內，如此在該發光模組與對應的光纖進行光學耦合時或者對應的光纖與該收光模組進行光學耦合時需要利用光耦合透鏡將光線的傳輸路徑改變90度。
傳統的光耦合透鏡一般包括第一表面、第二表面及連接該第一表面及該第二表面之反射面。第一表面上設置複數第一會聚部，第二表面上設置複數與該複數第一會聚部一一對應的第二會聚部。反射面用於將被第一會聚部會聚後出射的光線反射至對應的第二會聚部，還用於將被第二會聚部會聚後出射的光線反射至對應的第一會聚部。只有該複數第一會聚部及該複數第二會聚部處在最佳位置時，該第一會聚部射出的光線才能全部射入對應的第二會聚部及該第二會聚部射出的光線才能全部射入對應的第一會聚部，此時光耦合效率最高。因此，設計具有自我監測該複數第一會聚部及該複數第二會聚部是否處於最佳位置的光耦合透鏡及具有該光耦合透鏡的光纖耦合連接器成為本領域技術人員需要解決的問題。
有鑒於此，有必要提供一種能夠解決上述技術問題的光耦合透鏡及具有該光耦合透鏡之光纖耦合連接器。
一種光耦合透鏡包括本體部、複數第一會聚部及複數第二會聚部。該本體部包括頂面、與該頂面相背的第一光學面以及與該第一光學面垂直的第二光學面。該頂面開設由複數盲孔，每個盲孔均包括設置於底部的反射面，該第一光學面與每個反射面之間的夾角為45度，該第二光學面與每個反射面之間的夾角為45度。該複數第一會聚部形成於該第一光學面上並與該複數盲孔一一對準。該複數第二會聚部形成於該第二光學面上並與該複數第一會聚部及該複數盲孔一一對應。每個第一會聚部的光軸與對應的第二會聚部的光軸相交於對應的盲孔的反射面上。
一種光纖耦合連接器，包括電路板、複數發光模組、複數收光模組、複數光纖以及如上所述之光耦合透鏡。該複數發光模組及該複數收光模組相互間隔地固設於該電路板上。該光耦合透鏡設置於該電路板上並位於該複數發光模組及該收光模組上方。該複數第一會聚部與該複數發光模組及該複數收光模組分別對準，該複數光纖與該複數第二會聚部分別對準。
相較於先前技術，本發明提供的光耦合透鏡及光纖耦合連接器利用觀察第一會聚部與反射面是否對準，及觀察第二會聚部與反射面是否對準來判斷第一會聚部及該第二會聚部是否處於最佳位置，從而實現自我監測。
圖1係本發明實施方式提供的光纖耦合連接器的立體示意圖。
圖2係圖1中光纖耦合連接器沿II-II線的剖面示意圖。
圖3係圖1中光耦合透鏡的俯視圖。
圖4係圖1中光耦合透鏡的主視圖。
下面結合附圖將對本發明實施方式作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明實施方式提供的光纖耦合連接器100。該光纖耦合連接器100包括一個電路板10、六個發光模組20、六個收光模組30、一個光耦合透鏡40以及十二根光纖50。
該電路板10包括一個上表面12及一個下表面14。該上表面12及該下表面14位於該電路板10的相背兩側，且該上表面12與該下表面14平行。
該六個發光模組20及該六個收光模組30相互間隔地固設於該上表面12上並與該電路板10電性連接。具體地，該六個發光模組20及該六個收光模組30依次排列成一條直線。本實施方式中，發光模組20可為垂直共振面雷射二極體，其用於將電訊號轉換為光訊號並向外發出光線。收光模組30用於接收來自外部的光線並將光訊號轉換為電訊號。
請一並參閱圖1及圖2，該光耦合透鏡40包括一個本體部42、十二個第一會聚部44以及十二個第二會聚部46。
該本體部42呈立方體結構，包括一個頂面422、一個第一光學面424以及一個第二光學面426。該頂面422與該第一光學面424分別位於該本體部42相背的兩側，該頂面422與該第一光學面424平行。該第二光學面426垂直連接該第一光學面424及該頂面422。該頂面422上開設有十二個圓形盲孔4220，該十二個圓形盲孔4220配列成一條直線並與該六個發光模組20及該六個收光模組30一一對準。每個盲孔4220均垂直該第一光學面424並包括設置於底部的反射面4222。該第一光學面424與每個反射面4222之間的夾角均為45度，該第二光學面426與每個反射面4222之間的夾角均為45度。
請一併參閱圖2及圖3，該十二個第一會聚部44形成於該第一光學面424上並與該十二個盲孔4220一一對準。每個第一會聚部44與該第一光學面424的第一相交面440均為圓形，每個反射面4222於該第一光學面424上的投影亦均為圓形。每個第一相交面440的半徑R1與每個反射面4222於該第一光學面424上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R1 > Rref > 0.8 R1。
請一併參閱圖2及圖4，該十二個第二會聚部46形成於該第二光學面426上並與該十二個盲孔4220的十二個反射面4222一一對準。每個第二會聚部46與該第二光學面426的第二相交面460均為圓形，每個反射面4222於該第二光學面426上的投影亦均為圓形。每個第二相交面460的半徑R2與每個反射面4222於該第二光學面426上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R2 > Rref > 0.8 R2。本實施方式中，每個第一會聚部44的光軸與對應的第二會聚部46的光軸相交於對應的盲孔4220的反射面4222上，且交點為反射面4222的中心。
本實施方式中，第一會聚部44與第二會聚部46均為凸透鏡，第一會聚部44、第二會聚部46及該本體部42為一體成型結構。該十二根光纖50與該十二個第二會聚部46一一對準。
組裝該光纖耦合連接器100時，首先，該光耦合透鏡40固設於該電路板10的上方。此時，該十二個第一會聚部44與該六個發光模組20及該六個收光模組30分別對準。接著，該十二根光纖50與該十二個第二會聚部46一一對應。可以理解，該光耦合透鏡40固設於該電路板10的上方可以藉由採用卡合、膠合或螺紋連接等方式。另外，第一會聚部44、第二會聚部46、盲孔4220及光纖50的數量並不局限於本實施方式中為十二個，還可以係兩個以上的任意個數，並與發光模組20及收光模組30個數之和相同。
工作時，請參閱圖2，該電路板10給該發光模組20通電，該發光模組20將電訊號轉換成光訊號並向外發出光線L1。該發光模組20發出的光線L1經對應的第一會聚部44轉換為平行光線L2進入該本體部42中，隨後該平行光線L2被該反射面4222反射形成平行光線L3，最後平行光線L3被對應的第二會聚部46會聚進入對應的光纖50內。
相應地，來自光纖50的光線經對應的第二會聚部46後以平行光線的形態進入該本體部42中，再被該反射面4222反射並被對應的第一會聚部44會聚至對應的收光模組30中。該收光模組30將光訊號轉換為電訊號以傳輸至後端進行處理。
該光耦合透鏡40成形後，觀察者可以藉由顯微鏡觀察第一會聚部44與反射面4222是否對準，及觀察第二會聚部46與反射面4222是否對準來判斷第一會聚部44及該第二會聚部46是否處於最佳位置，從而實現自我監測。
本發明提供的光耦合透鏡40及光纖耦合連接器100利用觀察第一會聚部44與反射面4222是否對準，及觀察第二會聚部46與反射面4222是否對準來判斷第一會聚部44及該第二會聚部46是否處於最佳位置，從而實現自我監測。
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‧‧‧光纖耦合連接器
10‧‧‧電路板
12‧‧‧上表面
14‧‧‧下表面
20‧‧‧發光模組
30‧‧‧收光模組
40‧‧‧光耦合透鏡
42‧‧‧本體部
422‧‧‧頂面
4220‧‧‧盲孔
4222‧‧‧反射面
424‧‧‧第一光學面
426‧‧‧第二光學面
44‧‧‧第一會聚部
440‧‧‧第一相交面
46‧‧‧第二會聚部
460‧‧‧第二相交面
50‧‧‧光纖
無
100‧‧‧光纖耦合連接器
10‧‧‧電路板
20‧‧‧發光模組
40‧‧‧光耦合透鏡
42‧‧‧本體部
422‧‧‧頂面
4220‧‧‧盲孔
4222‧‧‧反射面
424‧‧‧第一光學面
426‧‧‧第二光學面
44‧‧‧第一會聚部
46‧‧‧第二會聚部
50‧‧‧光纖

Claims (10)

  1. 一種光耦合透鏡，包括：
    本體部，包括頂面、與該頂面相背的第一光學面以及與該第一光學面垂直的第二光學面，該頂面開設由複數盲孔，每個盲孔均包括設置於底部的反射面，該第一光學面與每個反射面之間的夾角為45度，該第二光學面與每個反射面之間的夾角為45度；
    形成於該第一光學面上的複數第一會聚部，該複數第一會聚部與該複數盲孔一一對準；及
    形成於該第二光學面上並與該複數第一會聚部及該複數盲孔一一對應的複數第二會聚部，每個第一會聚部的光軸與對應的第二會聚部的光軸相交於對應的盲孔的反射面上。
  2. 如請求項1所述之光耦合透鏡，其中，每個第一會聚部與該第一光學面的第一相交面均為圓形，每個第二會聚部與該第二光學面的第二相交面均為圓形，每個反射面於該第一光學面上的投影均為圓形，每個反射面於該第二光學面上的投影均為圓形。
  3. 如請求項2所述之光耦合透鏡，其中，每個第一相交面的半徑R1與每個反射面於該第一光學面上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R1 > Rref > 0.8 R1，每個第二相交面的半徑R2與每個反射面於該第二光學面上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R2 > Rref > 0.8 R2。
  4. 如請求項1所述之光耦合透鏡，其中，該複數盲孔均為圓形通孔，該複數盲孔均垂直該第一光學面。
  5. 如請求項1所述之光耦合透鏡，其中，該複數第一會聚部與該複數第二會聚部均為凸透鏡。
  6. 一種光纖耦合連接器，包括電路板、複數發光模組、複數收光模組、複數光纖以及如請求項1所述之光耦合透鏡，該複數發光模組及該複數收光模組相互間隔地固設於該電路板上，該光耦合透鏡設置於該電路板上並位於該複數發光模組及該收光模組上方，該複數第一會聚部與該複數發光模組及該複數收光模組分別對準，該複數光纖與該複數第二會聚部分別對準。
  7. 如請求項6所述之光纖耦合連接器，其中，每個第一會聚部與該第一光學面的第一相交面均為圓形，每個第二會聚部與該第二光學面的第二相交面均為圓形，每個反射面於該第一光學面上的投影均為圓形，每個反射面於該第二光學面上的投影均為圓形。
  8. 如請求項7所述之光纖耦合連接器，其中，每個第一相交面的半徑R1與每個反射面於該第一光學面上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R1 > Rref > 0.8 R1，每個第二相交面的半徑R2與每個反射面於該第二光學面上的投影的半徑Rref之間滿足關係式：R2 > Rref > 0.8 R2。
  9. 如請求項6所述之光纖耦合連接器，其中，該複數盲孔均為圓形通孔，該複數盲孔均垂直該第一光學面。
  10. 如請求項6所述之光纖耦合連接器，其中，該複數第一會聚部與該複數第二會聚部均為凸透鏡。
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