TW201802510A - 光學連接模組 - Google Patents

Abstract

一種光學連接模組包含底座、光源、光偵測器、至少一第一光通道、至少一第二光通道、斜面與導光元件。光源係設置於底座，用以發射第一光束，第一光通道係用以傳遞第一光束，且導光元件係用以將來自光源之第一光束以光穿透的形式導引至第一光通道。光偵測器係設置於底座，用以接收第二光束，第二光通道係用以傳遞第二光束，且斜面係用以將來自第二光通道之第二光束以光反射的形式導引至光偵測器。

Description

光學連接模組

本揭露係關於一種光學連接模組。

近年來，隨著光通訊領域蓬勃發展，光學連接模組也日益受到重視。一般而言，光學連接模組可設置於電子裝置中且可包含發送端與接收端。發送端之光源可發射光束且傳遞光訊號予其他裝置，且接收端之光偵測器可接收來自其他裝置之光束而偵測光訊號，故藉由光學連接模組可作為連結電子裝置與其他裝置之橋梁。然而，隨著科技的進步，電子裝置也日益多樣化，連帶地，光學連接模組也逐漸朝向多樣化之趨勢發展。因此，如何增加光學連接模組之元件選用的多樣化，且維持光學連接模組之光學耦合效率便成為一個重大課題。

一般而言，邊射型雷射(Edge-emitting laser；EEL)具有高輸出功率，適合應用於長途通訊之中。然而，邊射行雷射的發光發散角度大，容易降低光學耦合效率。

本揭露提供一種光學連接模組，其可增加光學連接模組之元件選用的多樣性且增加光學連接模組之光學耦合 效率。

依據本揭露之部分實施方式，一種光學連接模組包含一底座、一光源、一光偵測器、至少一第一光通道、至少一第二光通道、一斜面與一導光元件。光源係設置於底座，用以發射第一光束，第一光通道係用以傳遞第一光束，且導光元件係用以將來自光源之第一光束以光穿透的形式導引至第一光通道。光偵測器係設置於底座，用以接收第二光束，第二光通道係用以傳遞第二光束，且斜面係用以將來自第二光通道之第二光束以光反射的形式導引至光偵測器。

依據本揭露之部分實施方式，光學連接模組更包含一蓋體。斜面係設置於蓋體，且第二光通道係固定於蓋體與底座之間。

依據本揭露之部分實施方式，底座具有凹部，光偵測器係置於凹部中。

依據本揭露之部分實施方式，底座具有一突起部以及一基底部，突起部係突起於基底部，且斜面係連接突起部與基底部，光偵測器係設置於突起部上，且第二光通道係設置於基底部上。

依據本揭露之部分實施方式，底座與蓋體分別具有一凹件或凸件，形成一卡合結構，用以固定第一光通道或第二光通道。

依據本揭露之部分實施方式，底座或蓋體具有複數個凹槽，用以容置第一光通道或第二光通道。依據本揭露之部分實施方式，底座具有一凹槽結構，導光元件係容納於凹槽 結構。

依據本揭露之部分實施方式，導光元件為一透鏡，用以將來自光源的第一光束聚集至第一光通道中。

依據本揭露之部分實施方式，光源與光偵測器係位於底座的同一邊緣處。

依據本揭露之部分實施方式，一種光學連接模組包含一底座、一光源、一光偵測器、至少一第一光通道、至少一第二光通道與一斜面。光源係設置於底座，用以發射第一光束，第一光通道係用以傳遞第一光束。光偵測器係設置於底座，用以接收第二光束，第二光通道係用以傳遞第二光束，且第二光通道具有一入光部以及一出光部，入光部與出光部係沿著第一排列方向排列的，且斜面係用以將來自第二光通道之第二光束導引至光偵測器，其中斜面與光偵測器係沿著一第二排列方向排列的，且第一排列方向與該第二排列方向相交。

依據本揭露之部分實施方式，光學連接模組更包含一導光元件，用以將來自光源之第一光束導引至第一光通道，其中導光元件在底座的表面上的投影係位於光源在表面上的投影與第一光通道在表面上的投影之間。

於上述實施方式中，光學連接模組係利用導光元件，使得來自底座上的光源之第一光束被引導至第一光通道，且利用一斜面，使得來自第二光通道之第二光束被轉向至底座上的光偵測器。也就是說，光學連接模組係藉由導光元件與斜面分別增加光學連接模組之光學耦合效率。就發送端而言，導光元件可聚集來自光源的第一光束，使得光源所發射之第一光 束的發散角度、強度與光源之發射面可較不受限制，俾利於增加發送端之光源選用的多樣性。就接收端而言，斜面可調整第二光束之前進方向，故光偵測器之接收面無須垂直於第二光通道的出光路徑，使得光偵測器上的電路無須刻意地設計成從接收面轉折至光偵測器的側面，以防止電路的非共平面轉折，而助於高頻訊號的傳輸。

以上所述僅係用以闡述本揭露所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本揭露之具體細節將在下文的實施方式及相關圖式中詳細介紹。

10‧‧‧光學連接模組

100‧‧‧發送端

100a‧‧‧發送端

100b‧‧‧發送端

110‧‧‧光源

112‧‧‧光源載台

114‧‧‧出光邊緣

120‧‧‧第一光通道

122‧‧‧入光部

130‧‧‧導光元件

132‧‧‧基底部

200‧‧‧接收端

200a‧‧‧接收端

210‧‧‧光偵測器

210a‧‧‧光偵測器

212‧‧‧接收面

212a‧‧‧接收面

214‧‧‧背面

214a‧‧‧背面

220‧‧‧第二光通道

224‧‧‧出光部

230‧‧‧斜面

230a‧‧‧斜面

300‧‧‧底座

300a‧‧‧底座

302‧‧‧突起部

304‧‧‧基底部

306‧‧‧表面

308‧‧‧背面

310‧‧‧第一邊緣處

320‧‧‧第二邊緣處

330‧‧‧卡合結構

350‧‧‧凹槽結構

400‧‧‧蓋體

500‧‧‧電路板

600‧‧‧驅動元件

700‧‧‧載板

A‧‧‧光軸

D1‧‧‧第一方向

L1‧‧‧連線

L2‧‧‧連線

P1‧‧‧第一排列方向

P2‧‧‧第二排列方向

M‧‧‧導線

閱讀以下詳細敘述並搭配對應之圖式，可了解本揭露之多個樣態。需留意的是，圖式中的多個特徵並未依照該業界領域之標準作法繪製實際比例。事實上，所述之特徵的尺寸可以任意的增加或減少以利於討論的清晰性。

第1圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組的分解圖。

第2圖為依據第1圖之部分實施方式之光學連接模組組裝後沿線段2-2的剖面圖。

第3圖為依據第1圖之部分一實施方式之光學連接模組組裝後沿線段2-2的剖面圖。

第4圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組之另一發送端的剖面示意圖。

第5圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組之另 一發送端的剖面示意圖。

第6圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組之另一接收端的剖面示意圖。

以下將以圖式及詳細說明清楚說明本揭露之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭露之實施例後，當可由本揭露所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭露之精神與範圍。

另外，空間相對用語，如「下」、「下方」、「低」、「上」、「上方」等，是用以方便描述一元件或特徵與其他元件或特徵在圖式中的相對關係。除了圖式中所示之方位以外，這些空間相對用語亦可用來幫助理解元件在使用或操作時的不同方位。當元件被轉向其他方位(例如旋轉90度或其他方位)時，本文所使用的空間相對敘述亦可幫助理解。

參照第1圖，第1圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組的分解圖。光學連接模組10可包含光源110、第一光通道120、光偵測器210、第二光通道220、底座300與蓋體400。光源110與光偵測器210係設置於底座300，進一步來說，光源110與光偵測器210係設置於同一底座300上。第一光通道120與第二光通道220係固定於底座300與蓋體400之間。於部分實施方式中，底座300具有一卡合結構，其可為凹部結構亦可為凸部結構，而蓋體400亦有一卡合結構，其位置相對於底座300之卡合結構且構造為一相對的凸部或凹部結 構。舉例來說，底座300的卡合結構是一凹件，蓋體300的卡合結構是一凸件，蓋體400之凸件可與底座300之凹件相卡合。如此一來，可藉由底座300之凹件與蓋體400之凸件幫助底座300上的光源110對準第一光通道120，且幫助底座300上的光偵測器210對準第二光通道220，因此可提升光學連接模組10之對位的精準度，俾利於提升光學連接模組10之光學耦合效率。舉例而言，於部分實施方式中，蓋體400與底座300之卡合結構係藉由光微影製程或蝕刻製程等半導體製程技術而形成，但本揭露不以此為限。值得注意的是，由於半導體製程技術之元件尺寸與精度可較傳統射出、壓模等技術精確，故可幫助增加蓋體400底座300之卡合結構的精度，從而利於縮小光學連接模組10之尺寸。此外，利用結合底座300與蓋體400之方式固定第一光通道120與第二光通道220，能降低組裝光學連接模組10的時間，提升加工的精度，有利於生產。光通道120或220可以為光纖、波導管等任何可以導光之元件，其可以透過半導體製程形成於底座300或蓋體400上，亦可為一分離式元件組裝於底座300或蓋體400之間。在一實施方式中，底座300或蓋體400上還形成有複數個凹槽(圖中未顯示)，用以容置和固定光通道120或220。

於部分實施方式中，底座300之周邊具有相對的第一邊緣處310與第二邊緣處320。光源110與光偵測器210皆係設置於底座300之同一邊緣處。舉例而言，光源110與光偵測器210皆係設置於底座300之第一邊緣處310，從而利於光學連接模組10連結兩個裝置，亦即光學連接模組10所連接之裝 置(未繪示於圖中)可鄰設於第一邊緣處310，從而便於直接連接光源110與光偵測器210。第一光通道120與第二光通道220可跨越第二邊緣處320。於部分實施方式中，至少部分之第一光通道120與至少部分之第二光通道220可從第一邊緣處310延伸至第二邊緣處320。第一光通道120係設置於光源110的照射範圍內，且第二光通道220係設置於光偵測器210的偵測範圍內。第一光通道120係用以傳遞第一邊緣處310上之光源110所發出的第一光束，第二光通道220係用以將第二光束傳遞至第一邊緣處310上的光偵測器210，且第一光通道120之長度方向與第二光通道220之長度方向係不相交的，亦即第一光通道120所傳遞之第一光束與第二光通道220所傳遞之第二光束係不相交的。如此一來，可防止第一光束與第二光束免於互相干擾或干涉，幫助光學連接模組10較精確地傳遞訊號。

同時參照第2及3圖，第2圖為依據第1圖之光學連接模組10組裝後沿線段2-2的剖面圖。第3圖為依據第1圖之光學連接模組10組裝後沿線段3-3的剖面圖。如第2及3圖所示，光學連接模組10包含發送端100與接收端200。發送端100具有光源110、第一光通道120、導光元件130，且接收端200具有光偵測器210、第二光通道220與斜面230。如第2圖所示，光源110係用以發射第一光束，第一光通道120係用以傳遞第一光束，且導光元件130係用以將來自光源110之第一光束以光穿透的形式導引至第一光通道120。如第3圖所示，光偵測器210係用以接收第二光束，第二光通道220係用以傳遞第二光束，且斜面230係用以將來自第二光通道220之第二光束以光 反射的形式導引至光偵測器210。也就是說，光學連接模組10之發送端100係透過導光元件130將第一光束導引至第一光通道120，且光學連接模組10之接收端200係透過斜面230將第二光束導引至第二光通道220。如此一來，導光元件130與斜面230可分別增加光學連接模組10之發送端100與接收端200之光學耦合效率。

就發送端100而言，如第2圖所示，由於導光元件130可有效地將第一光束導引至第一光通道120，因此光源110之選用可更為多樣化。舉例而言，於部分實施方式中，導光元件130可收斂來自光源110之第一光束，因此光源110之發光角度、強度與光源110之發光面可較不受限，從而增加光源110之選擇性，例如光源110可為邊射型雷射(Edge-emitting laser；EEL)，俾利於光學連接模組10之光訊號的長途傳送，但本揭露不以此為限制。於部分實施方式中，光源110可為一種將電轉光之元件，亦可為將光轉為光之元件，但本揭露不以此為限制。

於部分實施方式中，底座300包含相對的表面306與背面308，表面306係比背面308更靠近導光元件130。導光元件130係用以將來自光源110之第一光束導引至第一光通道120，且導光元件130在底座300之表面306上的投影係位於光源110在表面306上的投影與第一光通道120在表面306上的投影之間。亦即光源110、導光元件130與第一光通道120係沿著第一方向D1依序排列於底座300。如此一來，來自光源110的第一光束可大致上沿著第一方向D1通過導光元件130而前進 至第一光通道120，而不會被偏折成沿著與第一方向D1垂直甚至相反的方向前進。

於部分實施方式中，第一光通道120包含相對的入光部122與出光部124，入光部122比出光部124更接近光源110。入光部122係用以接收來自導光元件130的第一光束，且第一光束係經由出光部124而離開第一光通道120。底座300具有卡合結構330，在一實施方式中，卡合結構330係為一凸件，其可與蓋板上之另一卡合結構互相卡合以固定第一光通道120，因卡合結構330可利用半導體製程形成於底座300上，故可精準地控制相對位置，能夠精確控制第一光通道120之入光部122與出光部124的連線L1與導光元件130之光軸A同軸，從而進一步地提高來自導光元件130之第一光束導引至第一光通道120的效率。在一實施方式中，底座300上形成有複數個凹槽(圖中未顯示)，用以容置和固定第一光通道120，其亦可提升第一光通道位置之精準度。

於部分實施方式中，導光元件130可為一透鏡，用以將來自光源110之第一光束聚集至第一光通道120中，在一實施方式中，導光元件130可為一分離式元件，亦可透過半導體製程形成於底座300上。舉例而言，導光元件130可為一具有正屈光能力(refractive power)之透鏡，例如：雙凸透鏡、平凸透鏡或凹凸透鏡，以更有效地聚集第一光束至第一光通道120，但本揭露不以此為限。於部分實施方式中，當光源110發射之第一光束之發散角度較大時，透鏡可有效地收斂第一光束，亦即調整第一光束之行徑光路，使得第一光束可較精確地 導引至第一光通道120之入光部122，俾利於增加光學連接模組10之光學耦合效率，且增加光源110之選用的多樣性。

於部分實施方式中，發送端100具有一光源載台112，光源載台112係設置於光源110與底座300之間，用以調整光源110之水平高度，從而幫助光源110與導光元件130的對位，因此可增加光源110之選用的多樣性。舉例而言，於部分實施方式中，由於光源載台112之厚度係可被調整，而對應地改變設置於光源載台112之上的光源110之水平高度，使得光源110可經由光源載台112而對準導光元件130，故可俾利於選用各種不同尺寸的光源110。藉由光源載台112，可使光源110之出光邊緣114位於導光元件130之光軸A上，從而進一步地提高來自光源110之第一光束導引至導光元件130的效率。

就接收端200而言，如第3圖所示，光偵測器210具有相對的接收面212與背面214。背面214係接合於底座300，在本實施方式中，底座300具有一凹部，而光偵測器210即置於此凹部中。接收面212係比背面214更遠離底座300。至少部分的接收面212係位於斜面230正下方，如此可利於斜面230將第二光束利用反射的方式轉向至光偵測器210之接收面212。值得注意的是，由於斜面230可有效地將第二光束轉向至光偵測器210，因此光偵測器210之接收面212無須垂直於第二光通道220之出光路徑，使得光偵測器210上的電路無須刻意地設計成從接收面212轉折至光偵測器210的側面，以防止電路的非共平面轉折，而助於高頻訊號的傳輸。也就是說，光學連接模組10之接收端200可利用斜面230使得來自第二光通 道220之第二光束轉向至光偵測器210，故可防止光偵測器210上的電路產生非共平面的轉折，而助於高頻訊號的傳輸。

於部分實施方式中，第二光通道220包含相對的入光部222以及出光部224，且入光部222與出光部224係沿著第一排列方向P1排列的。入光部222係用以接收來自其他裝置(未繪示於圖中)之第二光束，且第二光束係經由出光部224而離開第二光通道220。斜面230係相對出光部224遠離入光部222，且斜面230與光偵測器210係沿著第二排列方向P2排列的，其中第一排列方向P1與第二排列方向P2相交。如此一來，當第二光束離開第二光通道220之出光部224而抵達斜面230時，第二光束可藉由斜面230反射至斜面230下方的光偵測器210。。第一排列方向P1與第二排列方向P2實質上垂直，使得第二光束在斜面230可發生約90度的轉折，藉此達成第二光束之非共平面轉折，使得光偵測器210上的電路無須刻意地設計成從接收面212轉折至光偵測器210的側面，從而避免光偵測器210之電路之非共平面轉折。

於部分實施方式中，底座300包含表面306與背面308，表面306比背面308更靠近蓋體400。斜面230之至少一部分與光偵測器210於底座300之表面306的投影係重疊的，斜面230係設置於蓋體400，且第二光通道220係固定於蓋體400與底座300之間。類似於第2圖所示，第3圖中，底座300與蓋體400同樣都具有一卡合結構(圖中未顯示)，舉例來說，底座300之卡合結構為一凸件，蓋體400的為一相對的凹件，卡合結構可精準地固定第二光通道220、斜面230、光偵測器210 之相對位置。。於部分實施方式中，蓋體400可為矽、半導體、或陶瓷，且可蓋體400可藉由光微影技術或蝕刻等半導體製程技術而產生斜面230，但本揭露不以此為限。值得注意的是，由於半導體製程技術之元件尺寸與精度可較傳統射出、壓模等技術良善，因此可縮短第二光通道220之第二光束傳遞至斜面230的距離，藉此減少光能的損失。在一實施方式中，底座300或蓋體400上還形成有複數個凹槽(圖中未顯示)，用以容置和固定第二光通道220，其亦可提升第二光通道位置之精準度。

此外，於部分實施方式中，如第1至3圖所示，光學連接模組10更包含電路板500與驅動元件600，底座300係設置於電路板500之上。驅動元件600係設置於電路板500，且驅動元件600係用以驅動光源110與光偵測器210，或提供電訊號予光源110與光偵測器210。驅動元件600與光偵測器210係經由導線M電性連接，且驅動元件600與光源110係經由導線M電性連接。於部分實施方式中，光源110與光偵測器210可具有相同的驅動元件600。於部分實施方式中，光源110與光偵測器210可分別具有不同的驅動元件600。舉例而言，於部分實施方式中，驅動元件600可為驅動電路晶片、控制晶片或轉阻放大器(Trans-impedance Amplifier：TIA)晶片…等，但本揭露不以此為限。

第4圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組10之另一發送端100a的剖面示意圖。如第4圖所示，本實施方式與前述實施方式的主要差異在於：底座300a具有一凹槽結構350，且導光元件130係容納於凹槽結構350。具體而言， 如第4圖所示，導光元件130具有基底部132，基底部132係位於底座300之凹槽結構350。由於凹槽結構350可調整導光元件130之基底部132之水平高度，而對應地調整導光元件130之水平高度以對準光源110與第一光通道120，故可利於選用各種不同尺寸的導光元件130，從而增加導光元件130之選用的多樣性。

第5圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組10之另一發送端100b的剖面示意圖。如第5圖所示，本實施方式與前述實施方式的主要差異在於：光學連接模組10之發送端100b具有一載板700，而承載第二光通道120與光源110之底座300可分離式地分別置於載板700上。。此外，載板700可為一具有散熱材料之結構，以增加載板700所接觸之電路板500之散熱程度。

第6圖為依據本揭露之部分實施方式之光學連接模組10之另一接收端200a的剖面示意圖。如第6圖所示，本實施方式與第3圖實施方式的主要差異在於：底座300a具有突起部302與基底部304，突起部302係突起於基底部304，且斜面230a係位於底座300a上並連接突起部302與基底部304，光偵測器210a係設置於突起部302上，且第二光通道220係設置於基底部304上。也就是說，光偵測器210a之接收面212a係比背面214a更接近底座300a，且接收面212a係用以偵測被斜面230a所反射之來自第二光通道220之第二光束。

綜上所述，本揭露之光學連接模組係分別藉由導光元件與斜面，使得第一光束以光穿透的形式精確地傳遞至第 一光通道，且使得第二光束以光反射的形式精確地轉向至光偵測器，從而增加光學連接模組之發送端與接收端之光學耦合效率。就發送端而言，導光元件可聚集來自光源的第一光束，使得光源所發射之第一光束的發散角度、強度與光源之發射面可較不受限制，俾利於增加發送端之光源選用的多樣性。就接收端而言，斜面可調整第二光束之前進方向，故光偵測器之接收面無須垂直於第二光通道的出光路徑，使得光偵測器上的電路無須刻意地設計成從接收面轉折至光偵測器的側面，以防止電路的非共平面轉折，而助於高頻訊號的傳輸。雖然本揭露已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本揭露，任何熟習此技藝者，在不脫離本揭露之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本揭露之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧光學連接模組

110‧‧‧光源

120‧‧‧第一光通道

210‧‧‧光偵測器

220‧‧‧第二光通道

300‧‧‧底座

310‧‧‧第一邊緣處

320‧‧‧第二邊緣處

400‧‧‧蓋體

500‧‧‧電路板

M‧‧‧導線

Claims (11)

1. 一種光學連接模組，包含：一底座；一光源，設置於該底座，用以發射一第一光束；一光偵測器，設置於該底座，用以接收一第二光束；至少一第一光通道，用以傳遞該第一光束；至少一第二光通道，用以傳遞該第二光束；一導光元件，用以將來自該光源之該第一光束以光穿透的形式導引至該第一光通道；以及一斜面，用以將來自該第二光通道之該第二光束以光反射的形式導引至該光偵測器。
2. 如請求項1所述的光學連接模組，更包含：一蓋體，該斜面係設置於該蓋體，且該第二光通道係固定於該蓋體與該底座之間。
3. 如請求項2所述的光學連接模組，其中該底座具有一凹部，該光偵測器係置於該凹部中。
4. 如請求項2所述的光學連接模組，其中該底座具有一突起部以及一基底部，該突起部係突起於該基底部，且該斜面係連接該突起部與該基底部，該光偵測器係設置於該突起部上，且該第二光通道係設置於該基底部上。
5. 如請求項2所述的光學連接模組，其中該底 座與該蓋體分別具有一凹件或凸件，形成一卡合結構，用以固定該第一光通道或該第二光通道。
6. 如請求項2所述的光學連接模組，其中該底座或該蓋體具有複數個凹槽，用以容置該第一光通道或該第二光通道。
7. 如請求項1所述的光學連接模組，其中該底座具有一凹槽結構，該導光元件係容納於該凹槽結構。
8. 如請求項1所述的光學連接模組，其中該導光元件為一透鏡，用以將來自該光源的該第一光束聚集至該第一光通道中。
9. 如請求項1所述的光學連接模組，其中該光源與該光偵測器係位於該底座的同一邊緣處。
10. 一種光學連接模組，包含：一底座；一光源，設置於該底座，用以發射一第一光束；一光偵測器，設置於該底座，用以接收一第二光束；至少一第一光通道，用以傳遞該第一光束；至少一第二光通道，用以傳遞該第二光束，該第二光通道具有一入光部以及一出光部，該入光部與該出光部係沿著一第一排列方向排列的；以及 一斜面，用以將來自該第二光通道之該第二光束導引至該光偵測器，該斜面與該光偵測器係沿著一第二排列方向排列的，該第一排列方向與該第二排列方向相交。
11. 如請求項10所述之光學連接模組，更包含：一導光元件，用以將來自該光源之該第一光束導引至該第一光通道，其中該導光元件在該底座的該表面上的投影係位於該光源在該表面上的投影與該第一光通道在該表面上的投影之間。