TW201732338A

TW201732338A - 光學連接器

Info

Publication number: TW201732338A
Application number: TW105106505A
Authority: TW
Inventors: 吳欣潔
Original assignee: 源傑科技股份有限公司
Priority date: 2016-03-03
Filing date: 2016-03-03
Publication date: 2017-09-16
Also published as: US10234643B2; US20170254970A1

Abstract

光學連接器包含基板、複數個光通道、光源、斜面結構與光偵測器。光通道用以傳遞光訊號。光源位於基板上，用以發射第一光訊號。斜面結構具有光學反射面，用以將光源發射之第一光訊號反射至光通道中之至少其一。光偵測器位於基板上，用以接收自光通道之至少其一所射出之第二光訊號。光學反射面具有至少一間隙，使光學反射面被此間隙分隔出至少二區段，且被分割之區段彼此電性上不連接。

Description

光學連接器

本案是有關於一種光學連接器。

一般而言，光學連接器可包含光源與光纖。在一種型式的光學連接器中，光源可直接對準光纖的端面。這樣的設計，當光源發光時，光源的出光方向與光纖的光傳輸方向相同，互為同軸光。此外，在另一種型式的光學連接器中，會於光學連接器設計光學反射面，光源位於光學反射面下方。這樣的設計，當光源發光時，光學反射面可將光源的光線反射至光纖中。光源的出光方向與光纖的光傳輸方向垂直，也就是光軸垂直。

然而，當光傳輸之頻率愈往高頻發展，在多通道之光傳輸系統中愈容易發生各通道之串音干擾(crosstalk)的問題。此外，習知的光學連接器零件眾多，組裝複雜，加工不易，因此增加了封裝與耦合的困難度，不利於生產。

本發明之一技術態樣為一種光學連接器。

根據本發明一實施方式，一種光學連接器包含基板、複數個光通道、光源、斜面結構與光偵測器。光通道用以傳遞光訊號。光源位於基板上，用以發射第一光訊號。斜面結構具有光學反射面，用以將光源發射之第一光訊號反射至光通道中之至少其一。光偵測器位於基板上，用以接收自光通道之至少其一所射出之第二光訊號。光學反射面具有至少一間隙，使光學反射面被此間隙分隔出至少二區段，且被分割之區段彼此電性上不連接。

在本發明上述實施方式中，由於光學連接器的光學反射面被間隙分隔出至少二區段，因此光學反射面其中一區段可將光源的第一光訊號反射至部分的光通道，且光學反射面的另一區段可將另一部分光通道的第二光訊號反射至光偵測器。如此一來，當光源發光時，用來反射光源第一光訊號之光學反射面的區段不會將電磁雜訊傳導到用來反射光通道第二光訊號之光學反射面的區段，且用來反射光通道第二光訊號之光學反射面的區段也不會將電磁雜訊傳導到用來反射光源第一光訊號之光學反射面的區段。本發明之光學連接器具有低電磁串擾與低雜訊干擾的功效。

本發明之另一技術態樣為一種光學連接器。

根據本發明一實施方式，一種光學連接器包含基板、斜面結構、至少一雜訊吸收膜、複數個光通道、光源與光偵測器。斜面結構具有光學反射面。雜訊吸收膜位於光學反射面上。光通道設置於基板上。光源位於基板上，用以發射第一光訊號透過光學反射面之反射進入光通道中之至少其一。光偵測器位於基板上，用以接收自光通道之至少其一所射出，並經光學反射面反射之第二光訊號。

在本發明上述實施方式中，由於光學連接器的雜訊吸收膜位於光學反射面上，因此當光源發光時，雜訊吸收膜不僅可吸收光源耦合至光學反射面的雜訊，亦可吸收從光學反射面耦合至光偵測器的雜訊。本發明之光學連接器具有低電磁串擾與低雜訊干擾的功效。

100、100a、100b‧‧‧光學連接器

110‧‧‧基板

112‧‧‧邊緣

120、120a‧‧‧上蓋

122‧‧‧斜面結構

130、130a、130b、130c‧‧‧光學反射面

131‧‧‧雜訊吸收膜

132、132a、132b、132c‧‧‧間隙

133‧‧‧雜訊吸收膜

134、134a、134b、134c‧‧‧區段

135‧‧‧表面

136、136a、136b、136c‧‧‧區段

137‧‧‧表面

140‧‧‧光通道

150‧‧‧光源

152‧‧‧導電凸塊

154‧‧‧導線

160‧‧‧光偵測器

162‧‧‧導電凸塊

164‧‧‧導線

170‧‧‧電路板

180‧‧‧驅動器

190‧‧‧轉阻放大器

3-3、4-4、10-10‧‧‧線段

D1、D2‧‧‧方向

L1‧‧‧第一光訊號

L2‧‧‧第二光訊號

W1、W2‧‧‧寬度

θ‧‧‧夾角

第1圖繪示根據本發明一實施方式之光學連接器的分解圖。

第2圖繪示第1圖之上蓋翻轉後的立體圖。

第3A圖繪示第1圖之光學連接器組裝後沿線段3-3的剖面圖。

第3B圖繪示第1圖之光學連接器組裝後沿線段4-4的剖面圖。

第4A圖繪示根據本發明另一實施方式之光學連接器靠近光源側的剖面圖。

第4B圖繪示第4A圖之光學連接器靠近光偵測器側的剖面圖。

第5A圖繪示根據本發明又一實施方式之光學連接器靠近光源側的剖面圖。

第5B圖繪示第5A圖之光學連接器靠近光偵測器側的剖面圖。

第6圖繪示根據本發明另一實施方式之光學反射面的局部放大圖。

第7圖繪示根據本發明又一實施方式之光學反射面的局部放大圖。

第8圖繪示根據本發明另一實施方式之上蓋之斜面與光學反射面的局部放大圖。

第9圖繪示根據本發明又一實施方式之上蓋之斜面與光學反射面的局部放大圖。

第10圖繪示根據本發明另一實施方式之上蓋的立體圖。

第11圖繪示第10圖之上蓋沿線段10-10的剖面圖。

第12圖繪示第11圖之上蓋的另一實施方式。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示根據本發明一實施方式之光學連接器100的分解圖。第2圖繪示第1圖之上蓋120翻轉後的立體圖。同時參閱第1圖與第2圖，光學連接器100包含基板110、上蓋120、斜面結構122、複數個光通道140、光源150與光偵測器160(Photo Detector；PD)，其中光源150可以為一種將電轉光之元件，亦可為將光轉為光之元件，而光偵測器160可以為一種將光轉電或光轉光之元件。光通道140可傳遞光訊號。在本實施方式中，斜面結構122位於上蓋120上，且光通道140設置於上蓋120上。斜面結構122具有光學反射面130。此外，光學反射面130具有至少一間隙132，使光學反射面130被間隙132分隔出至少二區段134、136。光通道140位於基板110與上蓋120之間。光源150與光偵測器160位於基板110上，且光源150與光偵測器160均位於基板110的同一邊緣112。

第3A圖繪示第1圖之光學連接器100組裝後沿線段3-3的剖面圖。同時參閱第2圖與第3A圖，待上蓋120組裝於基板110後，光學反射面130之區段134位於光源150上方。也就是說，光學反射面130之區段134在基板110上的正投影與光源150在基板110上的正投影至少部分重疊。當光源150發光時，光學反射面130之區段134可將光源150發射的第一光訊號L1反射至部分的光通道140。由於光學連接器100的光學反射面130被間隙132分隔出區段134、136，因此用來反射光源150第一光訊號L1之光學反射面130的區段134不會將電磁雜訊傳導到區段136。在本發明之一實施例中，光學反射面130為一種含金屬成分的薄膜，此薄膜可為金屬合金層，亦可為多層結構，也可為非導電性之薄膜中散布複數個導電粒子，而此一薄膜被間隙132所分隔出來的區段，彼此間電性不相連接，因此可以確保個別區段所反射的訊號、電磁雜訊不會互相干擾。

第3A圖之光通道140的一端朝向光學反射面130之區段134且光學耦接光源150，另一端可延伸到另一光學連接器中，且光學耦接另一光學連接器的光偵測器。在本發明一實施例中，光通道140可為光纖，其朝向光學反射面130之端面可以垂直光路徑，如第3A圖所示，亦可為一傾斜面(圖示未標示)。在在本發明之另一實施例中，光通道140可為一透鏡結構，其可將光聚焦後傳遞至其他光傳輸元件，如光纖、光波導等。

在本實施方式中，間隙132的長度方向D1垂直光學反射面130的長度方向D2。間隙132的寬度W1大於等於50μm，以確保電磁雜訊不會於區段134、136間傳導，造成干擾。此外，基板110與上蓋120的材質可包含矽、半導體、或陶瓷，基板110與上蓋120的構造可由光微影技術(photolithography)產生，例如上蓋120可經蝕刻製程而產生斜面結構122的斜面，且斜面結構122的斜面與水平面之間可具有35度至55度的夾角θ，例如45度。在本發明一實施例中，基板110與上蓋120分別具有一對位部(圖示未標示)，便於兩個基板之結合。能降低組裝的時間，提升加工的精度，有利於生產。

光源150可以為重直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser；VCSEL)，光學反射面130的材質可以包含金，但並不用以限制本發明。在本實施方式中，光學反射面130可以為形成在斜面結構122之斜面上一種含金屬成分之薄膜。在其他實施方式中，斜面結構122之材質可以為金屬，則斜面結構122本身之斜面便能直接作為光學反射面，不需另外形成含金屬成分的薄膜。

第3B圖繪示第1圖之光學連接器100組裝後沿線段4-4的剖面圖。同時參閱第2圖與第3B圖，待上蓋120組裝於基板110後，光學反射面130之區段136位於光偵測器160上方。也就是說，光學反射面130之區段136與光偵測器160在基板110上的正投影至少部分重疊。光學反射面130的區段136可將另一部分光通道140的第二光訊號L2反射至光偵測器160。也就是說，光偵測器160可接收自光通道140所射出之第二光訊號L2。

第3B圖之光通道140的一端朝向光學反射面130之區段136且光學耦接光偵測器160，另一端可延伸到另一光學連接器中，且光學耦接另一光學連接器的光源。在本發明一實施例中，光通道140朝向光學反射面130之端面可以垂直光路徑，如第3B圖所示，亦可為一傾斜面(圖示未標示)。

同時參閱第3A圖與第3B圖，由於光學連接器100的光學反射面130被間隙132分隔出至少二區段134、136，且光學反射面130的區段134與光源150在基板110上的正投影至少部分重疊，光學反射面130的區段136與光偵測器160在基板110上的正投影至少部分重疊，因此用來反射光源150第一光訊號L1之光學反射面130的區段134不會將電磁雜訊傳導到用來反射光通道140第二光訊號L2之光學反射面130的區段136，且用來反射光通道140第二光訊號L2之光學反射面130的區段136也不會將電磁雜訊傳導到用來反射光源150第一光訊號L1之光學反射面130的區段134。如此一來，本發明之光學連接器100具有低電磁串擾與低雜訊干擾的功效。

光學連接器100還可包含電路板170、驅動器180與轉阻放大器190(Transimpedance Amplifier；TIA)，驅動器180可將輸入之電或光之訊號處理後傳遞至光源150，以使光源150發射出載有訊號之光，轉阻放大器190則可接收光偵測器160之光或電之訊號，再將訊號處理後輸出。電路板170承載基板110，電路板170之材料可以但不限定為矽、半導體、陶瓷、樹脂、塑膠等。驅動器180位於電路板170上，且電性連接光源150。轉阻放大器190位於電路板170上，且電性連接光偵測器160。在本發明之一實施例中，驅動器180可置於基板110上。在本發明之一實施例中，驅動器180其與光源150和偵測器160之電性連接方式可為打線(wire bonding)，如第3A圖與第3B圖所示，亦可透過基板110上的矽穿孔(through silicon via)結構，以覆晶(Flip Chip)方式連接。

第4A圖繪示根據本發明另一實施方式之光學連接器100a靠近光源150側的剖面圖。第4B圖繪示第4A圖之光學連接器100a靠近光偵測器160側的剖面圖。光學連接器100a包含基板110、上蓋120、斜面結構122、複數個光通道140、光源150與光偵測器160。與第3A圖、第3B圖實施方式不同的地方在於：光學連接器100a的光源150與光偵測器160未設置在基板110上，而是直接設置在電路板170上。這樣的設計，斜面結構122之光學反射面130仍可將光源150發射的第一光訊號L1反射而進入光通道140中，且光偵測器160可接收自光通道140所射出並經光學反射面130反射之第二光訊號L2。

第5A圖繪示根據本發明又一實施方式之光學連接器100b靠近光源150側的剖面圖。第5B圖繪示第5A圖之光學連接器100b靠近光偵測器160側的剖面圖。光學連接器100b包含基板110、斜面結構122、複數個光通道140、光源150與光偵測器160。與第3A圖、第3B圖實施方式不同的地方在於：光學連接器100b不具有上蓋120，且光學連接器100b之斜面結構122位於基板110上，而光通道140也設置於基板110上。在本實施方式中，基板110可為電路板或由電路板承載之基板，且其材質可以選擇性包含塑膠、矽、半導體、陶瓷。此外，光學連接器100b之光源150可透過導電凸塊152、導線154與打線電性連接驅動器180，而光偵測器160可透過導電凸塊152、導線154與打線電性連接轉阻放大器190。當光學連接器100b使用時，斜面結構122之光學反射面130可將光源150發射的第一光訊號L1反射而進入光通道140中，且光偵測器160可接收自光通道140所射出並經光學反射面130反射之第二光訊號L2。

應瞭解到，已敘述過的元件材料與元件連接關係將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他型式的光學反射面130。

第6圖繪示根據本發明另一實施方式之光學反射面130a的局部放大圖。與第2圖實施方式不同的地方在於：光學反射面130a具有複數個間隙132a、132b，且間隙132a、132b彼此交錯。在本實施方式中，間隙132a的長度方向D1垂直光學反射面130a的長度方向D2，而間隙132b的長度方向D2平行光學反射面130a的長度方向D2。如此一來，光學反射面130a 可被間隙132a、132b分隔出四區段134a、134b、136a、136b。光學反射面130a可取代第2圖至第5B圖的光學反射面130，依設計者需求而定。

第7圖繪示根據本發明又一實施方式之光學反射面130b的局部放大圖。與第2圖實施方式不同的地方在於：光學反射面130b具有複數個間隙132c，且所有間隙132c的寬度W2之和大於等於50μm，以確保電磁雜訊不會於光學反射面130b的區段134c、136c間傳導，造成干擾。在本發明之一實施例中，複數個間隙132c所見隔開來之光學反射面130b區段可各自對應一光通道140，可進而使得各光通道140所傳導之訊號不會互相干擾。光學反射面130b可取代第2圖至第5B圖的光學反射面130，依設計者需求而定。

第8圖繪示根據本發明另一實施方式之斜面結構122的斜面與光學反射面130的局部放大圖。與第2圖實施方式不同的地方在於：斜面結構122之斜面還可具有凸肋124，且凸肋124凸出於光學反射面130的間隙132。也就是說，凸肋124的位置對應間隙132的位置，凸肋124之表面可以形成有光學反射面130的材質，亦可不形成有光學反射面130的材質。凸肋124可應用於第2圖至第5B圖的斜面結構122。

第9圖繪示根據本發明又一實施方式之斜面結構122之與光學反射面130的局部放大圖。與第2圖實施方式不同的地方在於：斜面結構之122之斜面還可具有溝槽126，且溝槽126凹陷於光學反射面130的間隙132。也就是說，溝槽126的位置對應間隙132的位置，溝槽126之表面可以形成有光學反射面130的材質，亦可不形成有光學反射面130的材質。溝槽126可應用於第2圖至第5B圖的斜面結構122。

第10圖繪示根據本發明另一實施方式之上蓋120a的立體圖。第11圖繪示第10圖之上蓋120a沿線段10-10的剖面圖。同時參閱第10圖與第11圖，光學反射面130c形成於斜面結構122之斜面表面，而雜訊吸收膜131形成於光學反射面130c上。與第2圖實施方式不同的地方在於：光學反射面130c不具有第2圖的間隙132，但光學反射面130c由雜訊吸收膜131覆蓋。此外，雜訊吸收膜131的材質可包含可透光的非金屬。

當雜訊吸收膜131與不具間隙132的光學反射面130c應用於第3A圖與第3B圖的光學連接器100時，雜訊吸收膜131與光源150在基板110上的正投影至少部分重疊，且雜訊吸收膜131與光偵測器160在基板110上的正投影至少部分重疊。這樣的設計，當光源150發光時，雜訊吸收膜131不僅可吸收光源150耦合至光學反射面130c的雜訊，亦可吸收從光學反射面130c耦合至光偵測器160的雜訊。如此一來，光學連接器100仍可具有低電磁串擾與低雜訊干擾的功效。在本實施方式中，光學反射面130c可以為形成在斜面結構122之斜面上的含金屬成分的薄膜，且含金屬成分的薄膜位於雜訊吸收膜131與斜面結構122之斜面之間，此種薄膜可為金屬合金層，亦可為多層結構，也可為非導電性之薄膜中散布複數個導電粒子。在其他實施方式中，斜面結構122之材質可以為金屬，則斜面結構122本身之斜面便能直接作為光學反射面，不需形成含金屬成分的薄膜。

第12圖繪示第11圖之上蓋120a的另一實施方式。光學反射面130c為形成在斜面結構122之斜面上的含金屬成分的薄膜。與第11圖實施方式不同的地方在於：雜訊吸收膜131、133分別位於含金屬成分的薄膜的相對兩表面135、137上。其中，雜訊吸收膜133位於斜面結構122的斜面與含金屬成分的薄膜的表面137之間。

當雜訊吸收膜131、133與不具間隙132的光學反射面130c應用於第3A圖與第3B圖的光學連接器100時，雜訊吸收膜131、133與光源150在基板110上的正投影至少部分重疊，且雜訊吸收膜131、133與光偵測器160在基板110上的正投影至少部分重疊。這樣的設計，當光源150發光時，雜訊吸收膜131、133不僅可吸收光源150耦合至光學反射面130c的雜訊，亦可吸收從光學反射面130c耦合至光偵測器160的雜訊。如此一來，光學連接器100仍可具有低電磁串擾與低雜訊干擾的功效。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

120‧‧‧上蓋

122‧‧‧斜面

130‧‧‧光學反射面

132‧‧‧間隙

134‧‧‧區段

136‧‧‧區段

D1、D2‧‧‧方向

W1‧‧‧寬度

Claims

一種光學連接器，包含：一基板；複數個光通道，用以傳遞光訊號；一光源，位於該基板上，用以發射一第一光訊號；一斜面結構，具有一光學反射面，用以將該光源發射之該第一光訊號反射至該些光通道中之至少其一；以及一光偵測器，位於該基板上，用以接收自該些光通道之至少其一所射出之一第二光訊號：其中該光學反射面具有至少一間隙，使該光學反射面被該間隙分隔出至少二區段，且被分割之該些區段彼此電性上不連接。
如請求項1所述的光學連接器，更包含：一上蓋，該斜面結構位於該上蓋上。
如請求項2所述的光學連接器，其中該些光通道設置於該上蓋上。
如請求項1所述的光學連接器，其中該光學反射面為一含金屬成分之薄膜形成於該斜面結構之斜面上。
如請求項1所述的光學連接器，其中該斜面結構之材質為金屬，且該光學反射面為該斜面結構之斜面。
如請求項1所述的光學連接器，其中該間隙的長度方向垂直該光學反射面的長度方向。
如請求項1所述的光學連接器，其中該間隙的長度方向平行該光學反射面的長度方向。
如請求項1所述的光學連接器，其中該間隙的寬度大於等於50μm。
如請求項1所述的光學連接器，其中該間隙的數量為複數個，且該些間隙彼此交錯。
如請求項1所述的光學連接器，其中該間隙的數量為複數個，且該些間隙的寬度之和大於等於50μm。
如請求項1所述的光學連接器，其中該斜面結構之斜面具有至少一凸肋，且該凸肋凸出於該間隙。
如請求項1所述的光學連接器，其中該斜面結構之斜面具有至少一溝槽，且該溝槽凹陷於該間隙。
如請求項1所述的光學連接器，其中該些光通道為光纖。
如請求項1所述的光學連接器，其中該基板的材質包含矽、半導體、陶瓷、樹脂、塑膠。
如請求項1所述的光學連接器，更包含：一電路板，承載該基板；以及一驅動器，位於該電路板上，且電性連接該光源。
如請求項15所述的光學連接器，更包含：一轉阻放大器，位於該電路板上，且電性連接該光偵測器。
如請求項1所述的光學連接器，其中該光源與該光偵測器位於該基板的同一邊緣。
如請求項1所述的光學連接器，其中該光源為重直共振腔面射型雷射。
如請求項1所述的光學連接器，其中該光學反射面的材質包含金。
一種光學連接器，包含：一基板；一斜面結構，具有一光學反射面；至少一雜訊吸收膜，位於該光學反射面上；複數個光通道，設置於該基板上；一光源，位於該基板上，用以發射一第一光訊號透過該光學反射面之反射進入該些光通道中之至少其一；以及一光偵測器，位於該基板上，用以接收自該些光通道之至少其一所射出，並經該光學反射面反射之一第二光訊號。
如請求項20所述的光學連接器，其中該光學反射面為一含金屬成分之薄膜形成於該斜面結構之斜面上。
如請求項21所述的光學連接器，其中該含金屬成分之薄膜位於該雜訊吸收膜與該斜面結構之斜面之間。
如請求項21所述的光學連接器，其中該雜訊吸收膜的數量為二，且該二雜訊吸收膜分別位於該含金屬成分之薄膜的相對兩表面上。
如請求項20所述的光學連接器，其中該斜面結構之材質為金屬，且該光學反射面為該斜面結構之斜面。
如請求項20所述的光學連接器，其中該光源與該光偵測器位於該基板的同一邊緣。
如請求項20所述的光學連接器，其中該雜訊吸收膜的材質包含可透光的非金屬。