TW424167B - Optical transmit-receive module, optical transmit-receive coupler and optical transmit-receive system using same - Google Patents

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424 1 Ό A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（1 ) 發明背景 本發明與用來執行特別是在兩個數位音頻裝置之間以及 在兩個資訊處理裝置之間的雙_^_(tw0-way)光學通信的― 種光學通信系統有關，並且與打算用於這樣—種光學通信 系統的光學收發模組和光學收發耦合器（c〇upler)有關β 圖31Α和31Β顯示：披露於日本專利申請待審公報等ΗΕΙ 6-140，106號（申請者：夏普株式會社（51131>13〖31^31^1^ Kaisha))中的一種技術之概念圖。這項技術是用來提供一 種具有孔洞（h ο 1 e)的光學收發模组，該孔洞容許通常有許 多型式的插塞插入，藉以容許使用：不但是一種光纖插塞， 而且疋諸多現存的電氣插塞（electric plugs)。並且，在孔 洞中提供有：許多電連接端子，藉以容許完全相同的光學收 發模組打算用於：不但是光信號的傳輸和接收，而卫是電信 號的傳輸和接收。圖3 1 A顯示：將一小型單頭式（singleheaded type) 電 氣插塞（適於類比電氣用途 ） 插入孔洞中的 情形；而圖3 1 B則顯示：將一光纖插塞插入孔洞中的情形。 圖31A中顯示：一小型單頭式電氣插塞71，適於電連接的 諸多端子 72，以及一發光段（light-emitting section) 73 。將經由電連接用途之端子段72所施加之一電信號傳送到 電氣插塞71，並且經由連接到電氣插塞71之一電纜而傳送 到另一端。當光學收發模组在電氣用途中操作時，發光段 73是在一種不操作狀態中。 - 圖3IB中顯示：一發光段73，一光纖段74，以及一光纖插 塞7 1。從黏裝在發光段73上之一半導體發光晶片79中所發 -4- 適 度 尺 張 紙 本 ¾ 公 97 2 X 10 (2 格 規 14 一说 S -N (c 準 標 ^ 一國 國 (請先Igtl*背面之注意事項办寫本頁) 裝 訂_ -線_ Α7 Β7 五、發明說明（2 ) 出的傳輸光（transmission nght)是由形成在一種封裝樹 脂（encapsulating resin)的表面上之一透鏡75所收集，進 而使之入射於光纖76之上。參考數字77表示一種用來驅動 半導體發光晶片79的積體f路晶片。經由光纖76所傳送的 光信號是由配備在另一端上的一種光學收發模组所接收p 在另一端上的光學收發模組幾乎與顯示於圖31：6中的光學收 發模組相似，其中：使用一種光接收元件來代替半導體發光 曰曰片，並且使用一種用來處理光接收信號的積體電路晶片 來代替驅動積體電路晶片。當光學收發模组在光學用途中 操作時’諸多電連接端子72都是在一種不操作狀態中。 其次將要描述在各種插塞與裝置端子之間的連接。圖32 是—種用來説明其中三個識別端子V 1，V2及V3都和連接 器區段接觸之一狀態的説明圖，其中：藉著使用相對於參考 電壓Vref和接地GND的電位差來識別目前插入之連接器區 段的型式。 圖3 4顯示：一種指示著插塞（連接器）型式與端子輸出之間 的對應表’其中大電位差是由” Η ”所指示，而小電位差則是 由"L ”所指示。當三個端子輸出ν 1，ν 2及ν 3分別爲l，l 及L時，插塞就是類比電氣用途；當三個輸出爲乙，[及η時 ’插塞就是數位電氣用途；當三個輸出爲L，η及Η時，插 塞ί尤疋數位光織插塞用途；而當三個輸出爲Η，η及η時， 則插塞未被插入。 _ 將不是小型單頭式電氣插塞，就是光纖插塞當作—種連 接器使用。小型單頭式電氣插塞包括：適於類比電信號之插 本紙張尺度適用中國國家標準（CNSJA4規格（210x297公釐） II--------------^ ^--- 請，先閲讀背面之注意事項(4寫本頁) i . --線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 6 7 A7 B7 五、發明說明（3 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 塞’以及適於數位電信號之插塞。光纖插塞包括適於數位 光k號之插塞，如圖33中所示。參考圖33，在適於類比電 信號之插塞的情形中，輸入側和輸出側的實例分別爲 :LINE IN MIC(線路輸入，麥克風）和LINE OUT HEADPHONE (線路輸出，頭戴式耳機）。在適於數位電 ^號之插塞的情形中，輸入側和輸出側的實例分別爲：數位 輸入（同軸輸入）和數位輸出（同軸輸出）。在適於數位光信號 之插塞的情形中，輸入侧和輸出側的實例分別爲：光數位輸 入和光數位輸出。 在上述先前技藝實例的情形中，已經藉由一條光纖來執 行單向光通信。就雙向通信而言，兩條光纖是必要的。在 這種情形下，因爲使用兩條光纖，所以會有一個問題是：安 裝兩條光纖並調整光接收元件與發光元件之間的光耦合都 會比在使用單一光纖之情形中的更困難。再者，在只使用 光的光通信中，爲了藉由一條光纖來執行雙向通信，就需 要有一種光學分支式光導以及適於光導之一特別光接收段 和發光段。在使用一種雙叉式（bifurcated)光導之一光學 收發模组中，設計雙叉式光導以便將一條光束分成兩條光 束’或者將兩條光束組合成一條光束；這樣會導致一個問 題是：對雙向通信而言挺重要之傳送和接收光方面的效率會 降低。 在曰本專利申請待審公報第HEI 8_13〇5〇7號中，一種用 來執行光纖傳輸和光學空間傳輸的光學收發模組是由夏普 株式會社所提議的。將這種模組顯示於圖35中。在這種光 -6- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公爱） I 閱 讀‘· 背 © 之 注 項 寫裝 頁 訂 線

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 __________B7____ 五、發明說明（4 ) 學收發模組中，將來自發光段197的一種光信號經由一光導 198，空間1〇〇，以及另一光導198而傳送到光接收段199 ’並且轉換成一種電信號。在光導丨98與光導198之間的傳 輸是一種由於發散光（divergent light)或平行光（parallel 1 i g h t)的空間傳輸。 在這種光學收發模組中，兩個光導段都需要用來避開發 光元件或光接收元件之前端的一個空間，這樣會導致一個 問題是：光學模組的大小會增加。 再者，光學入射直徑就是每個光導段的頂端直徑之事實 會導致一個問題是：無法拾取很多的信號光，因而導致傳輸 距離的減少。 照慣例會有另外一個問題是：塵埃和污物容易附著在光學 收發模組内的光導與光纖之間的連接，以及在光學收發耦 合器内的光纖與光纖之間的連接。 會有另外一個問題是：反射回光（refleeted return light)會因塵埃和污物而增加，該塵埃和污物會附著在光學 收發模組内的光導與光纖之間的連接部份以及光學收發耦 合器内的光纖與光纖之間的連接之表面。 發明概要 本發明之一主要目的是：提供一種容許光信號之多工型式 (m u 11 i p 1 e X t y p e)傳輸和接收的光學收發模組，該模組使 尽單一光纖電纜及一分支式光導，因而提供在光學傳輸和 接收方面之光利用效率的增加。 本發明之另一目的是：提供一種有利於分支式光導與發光 本紙張尺度適用中0國家標準（CNS)A4規格（210 « 297公釐） (請，先閲讀，背面之注意事項！cii,寫本頁) 裝 線· A7 B7 4241 6 7 w 五、發明說明（5 ) 和光接收元件之間對準的光學收發模组；該模組容易製造 ，並且能夠以低成本來生產。 本發明之另一目的是··提供一種能夠執行不但是光學傳輸 和接收’而且是電氣傳輸和辞收的光學收發模組。 本發明之另一目的是：提供能夠減少反射光的一種光學收 發模组和一種光學收發耦合器，該反射光分別在光纖插塞 與光導之間和在兩個光纖插塞之間容易發生，因此能夠以 低成本來實現一種全雙工（fully dUplex)通信；並且提供 一種利用這種光學收發模組和耦合器的光學收發系統。 —種根據本發明之一觀點的光學收發模組包括： 一殼體’它適於接收和容納（h 〇 1 d )與光纖連接之光纖插 塞； 一光學半導體元件，它配備在殼體内，當光纖插塞插入 殼體中時，就會發出一種光信號到光纖並接收來自光纖的 一種光信號；以及 一分支式光導，它具有至少兩個與光學半導體元件連接 的分支段，其中：在殼體中配備有分支式光導，以便將它佈 署在光學半導體元件與已插入殼體中的光纖插塞之間。 其中假定：相對於已插入光纖插塞，分支式光導的兩個分 支段之發散角（divergence angle)分別爲θ 1和Θ2 ;發散 角θ 1與發散角0 2不同，使得：分支式光導是非對稱的。 分支式光導的組態能夠增加在光學傳輸和接收方面的光 利用效率（稱爲："光學傳輸和接收效率"）。因此，能夠實現 多工方式傳輸和接收。 " 請- 先 閲 讀. 面 之 注 意 事 5裝 本· 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 ^24167 A7 ____；_ B7_______五、發明說明（6 ) 在一實施例中，分支式光導是一種雙又式光導。 在一實施例中，光學半導體元件包括：一發光段及一光接 收段；並且具有較小發散角的光導之兩個分支段中的一個 分支段與發光段有關聯，而具有較大發散角的光導之兩個 分支段的另一個分支段則與光接收段有關聯。 在一實施例中，將光學半導體元件和分支式光導形成在 —個完全相同的基底（substrate)上；並且使用一種相同的 塑模（molding die)，己經將光學半導體元件和分支式光導 加以樹脂模塑（resin-molded)。 在這種情形中，以精確方式並且以低成本來製造分支式 光導是可能的。 在一實施例中’使用了一種成組成（unitized)發光段和 一種成組式光接收段。 在這種情形中，模組變得容易組裝。此外，將諸多組件 部份之間的位置加以適當調整因而變得不需要了。因此， 能夠以低成本來生產一種高精度光學收發模組。 _在一實施例中’殼體也適於接收和容納單頭式電氣插塞 ’光學收發模組還包括：配備在殼體中的許多電氣端子，當 電氣插塞插入殼體中時，就會發出一種電信號到電氣插塞 並接收來自電氣插塞的一種電信號。 在這種情形中，只是藉著改變插塞，就能夠將相同模組 用於：不但是光信號，而且是電-信號之多工方式傳輸和接 收。 在那個時候，若光纖插塞與分支式光導之間有間隙（空氣 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝 訂： -線_ 424 1 〇 7 Α7 ------------Β7____ 五、發明說明（7 ) 隙）’當它們彼此加以光連接時，會由於空氣隙（airspace) 而發生被傳送光的反射。在這種情形中，使用一種全雙工 ^仏疋挺困難的。一種根據本發明之另一觀點的光學收發 模組打算解決這個問題。這種模組包括_ 一殼體； 一光纖插塞，將它可拆換地插入殼體中，光纖插塞與適 於光學傳輸之光纖連接； 一分支式光導，它配備於殼體内； 一光學半導體元件，它配備於殼體内，用來發出一種光 信號到分支式光導並接收來自分支式光導的一種光信號； 以及 一可透光構件，它具有大約等於光纖和分支式光導之折 射率的一種折射率，當插入殼體中時，藉由該構件而將光 纖插塞和分支式光導加以光連接。 關於這種佈置（£11：1^11§611^11〇，可透光構件與光纖插塞 和分支式光導接觸，而它們則是彼此加以光連接。於是， 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 丨—ί — ΙΓΙ —丨丨丨1_ --- (請先閲讀背面之注意事項^私寫本寅) -線. 實質上能夠不予考慮光纖插塞與分支式光導之間的空氣隙 。此外，可透光構件之折射率大約等於光纖和分支式光導 之折射率。因此，在光纖與可透光構件之間和在光導與可 透光構件之間的界面處產生反射光是挺困難的。結果是， 大幅減少光纖插塞與光導之間的反射光。這樣會致能—鍾 全雙工通信系統〇 — ,在一實施例中，可透光構件包括分別固定在光纖之頂端 和分支式光導之頂端的兩個部份，並且具有高於光纖之硬 •10- 本紙張尺度適用中國國家標準（〇^5)八4规格（210>(297公釐） A7 d 4 1 6 7 ___[_____B7___ 五、發明說明（8 ) 度（hardness)和分支式光導之硬度的一種硬度。 .I J— — ΙΓΙ— — — — ·· · I I (請、先閱讀t'面之注意事項寫本頁} 在這種情形中’導因於可透光構件之硬度大於光纖和光 導之硬度’’縱使光纖和光導都是樹脂材料製成的，光纖和 光導之頂端幾乎也不會有舌丨傷之虞；而該刮傷可能是由光 纖插塞的重複插入，移開及旋轉操作所造成的。於是，延 長一種使用這種模組之光學收發系統的壽命。 在一實施例中，可透光構件是一種彈性材料製成的。 若在光纖與光導之間的一個連接部份處存在有塵埃和污 物之細微粒子，則可透光構件會因其彈性（elasticity)和變 形’並且會分散由這種麈埃和污物所造成的應力（stress)。 因此，可透光構件幾乎不會受損。縱使可透光構件會因微 小刮傷而使得其表面變得不平坦（u n e v e η )，當光纖插塞插 入殼體中時，表面不平坦也會變形，進而接觸可透光構件 。結果是’導因於表面不平坦的空氣隙會消失，進而不予 考慮可能由這種空氣隙所造成的反射光。 線· 在一實施例中，可透光構件是一種凝膠（gel)材料製成的。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在這種情形中，縱使在可透光構件之表面上有··微小刮傷 ’塵埃或污物；包含於凝膠材料中之一液體成份，諸如水 或;由也適於填補表面之不平坦。因此，減少光纖插塞與分 支式光導之間的反射光。 在_一實施例中，將可透光構件放置在一種膜片 (diaphragm)上。 _ 在這種情形中，可透光構件的位置大半係依照光纖插塞 是否存在於殼體中，並且依照插塞的外形而能夠改變。因 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 24 1 67， A7 ____B7 五、發明說明（9 ) 此’增加在設計光學收發模組方面的自由度（degree 〇f freedom) »並且，將可透光構件當作一種雙面透鏡使用， 藉以增加光利用效率就會變成可能。 在一實施例中，可透光構件具有電導率並且被接地。 在這種情形中’當插入和拔出光纖插塞時，這種結構就 能夠避免在接觸部份中所產生的靜電。因此，這種結構會 預防塵埃和污物之附著。 在一實施例中，圍繞著可透光構件的外圍而配備一種光 吸收材料。 光吸收材料會吸收在可透光構件内所產生的反射回光。 因此，有可能減少反射回光。 在一實施例中，在光纖插塞與可透光構件毗連的狀態中 ，及/或在分支式光導與可透光構件毗連的狀態中，就會形 成一種錐形角（taper angle)0(0>〇)。 這種結構會抑制在可透光構件之一《Λ連表面（abutment surface)處所產生的反射回光。 在一實施例中，在儘可能接近光纖之一輸出端的位置處 ，配備一種用來去除反射回光的結構，而該回光是以一種 大於一數値孔徑（numerical aperture，簡稱NA)的直徑 加以傳送的。 這種結構有效地去除：敷層模式（cladding mode)，即，光 經由光纖之一敷層部份而傳送。於是，減少了反射回光。 一種根據本發明之又一觀點的光學收發耦合器包栝： 一殼體； .一 -12- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I —ί I I ^---!'-'^4--— — — — — — 訂--I--I---線 (請先閲讀背面之注意事項1=4寫本頁) 『 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424167 A7 ----B7__ 五、發明說明（10 ) 兩個光纖插塞，將它可拆換地插入殼體中，每個光纖插 塞都與適於光學傳輸之光纖連接； 一可透光構件，它具有大約等於光纖之折射率的一種折 射率，當插入殼體中時，藉由該構件而將兩個光纖插塞彼 此加以光連接。 關於這種佈置’可透光構件與兩個光纖插塞接觸，而它 們則是彼此加以光連接β於是，實質上在兩個光纖插塞之 間並沒有空氣隙。此外，可透光構件之折射率大約等於光 纖之折射率。因此，在光纖與可透光構件之間的界面處產 生反射光是挺困難的。這樣會致能一種全雙工通信系統。 本發明也會提供一種包括如上所述之光學收發模組和如 上所述之光學收發耦合器的光學收發系統。 這種光學收發系統能夠採用一種甚至使用商場上現有之 通用光纖電境的全雙工通信系統。這種系統能夠傳送的資 訊比一種半雙工通信系統能夠傳送的資訊多兩倍以上。 根據下列描述’本發明的另外一些目的，特點及優點將 會顯而易見的。 附圖概述 根據以下所載示的闡述’將會變得更加徹底瞭解本發明 ;該附圖都只是經由圖示例加以載示而已，於是不會對本 發明有所限制，且其中： 圖1 Α是：用來説明一種光學收發系統的操作之一圖示例， 該系統使用一種根據本發明之第一實施例的光學收發模組； 圖1 B是：沿著圖1 A中的直線1 B - 1 B所採取之一截面圖； -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ! — J--1 — II--裝 i I K <請先閱讀背面之注意事項C.4寫本頁〉 訂·- 線· 424 16 7 a?

五、發明說明（11 ) 圖2A是：顯示_種應用到光學收發模組的雙又式光導之一 圖示例； 圖2B是:·用來説明一種發散角0丨與在光學傳輸和接收方 面的光利用效率（光學傳輸和接收效率）之間的關係之一曲線 圖； 圖3 A和3 B都是：顯示分別從上面和從側面看的一種根據 第一貫施例的光學收發模組之内部結構的截面圖，其中光 纖插塞被插入一連接器區段中； 圖4 A和4 B都是：顯示分別從上面和從侧面看的一種根據 第三實施例的光學收發模组之内部結構的截面圖； 圖5A和5B分別是：顯示在製造第三實施例之光學收發模 組中之一晶粒接合（die bonding)過程步驟的平面和截面圖 ♦ 圖6A和6B分別是：顯示在製造第三實施例之光學收發模 组中之一引線接合（wire bonding)過程步驟的平面和截面 圖： 圖7A和7B分別是：顯示在製造第三實施例之光學收發模 組中之一傳遞模塑（transfer molding)過程步驟的平面和 截面圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖8A和8B分別是：顯示經由以上過程步驟所製造的第三 實施例之光學收發模组的諸多基本部份的平面和截面圖； 圖9 A，9 B及9 C分別是：顯示使用一種具有線性段的雙又 式光導之一修改實例，在小型單頭式電氣插塞被插入一連 接器區段中之一情形，在光纖插塞被插入之一情形及沒有 -14- 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ' 424167 ^ • A7 ______B7___ 五、發明說明（I2 ) 東西插入連接器區段中之一情形的示意圖； 囷1 0 A，1 0B及1 0C分別是：顯示使用一種沒有線性段的 雙又式光導之另一修改實例，在小型單頭式電氣插塞被插 入連接器區段中之一情形，在光纖插塞被插入之一情形及 沒有東西插入連接器區段中之一情形的示意圖； 圖11 A，1 1 B及1 1 C分別是：顯示使用一種由傳遞模塑過 程所製造的雙又式光導之一實施例，在小型單頭式電氣插 塞被插入一連接器區段中之一情形，在光纖插塞被插入之 一情形及沒有東西插入連接器區段中之一情形的示意圖 圖12A和12B分別是：顯示一種使用於本發明之光學收發 模組令的模塑封裝（mo Id-packaged)發光段的前視圖和側 視圖； 圖13A和13B分別是：顯示從上面看的一種根據第四實施 例的光學收發模組之内部結構，當光纖插塞和光導彼此接 觸時和當它們彼此不接觸時的截面圖； 圖14A和14B分別是：顯示從上面看的一種根據第五實施 例的光學收發模组之内部結構’當光纖插塞和光導彼此接 觸時和當它們彼此不接觸時的截面圖； 圖15A和15B分別是：顯示從上面看的一種根據第六實施 例的光學收發模組之内部結構，當光纖插塞和光導彼此接 觸時和當它們彼此不接觸時的截面圖； 圖丨6是：顯示從上面看的一種拫據第七實施例的光學收發 模組之内部結構，當光纖插塞未被插入時的戴面圖； 圖1 7 A和1 7 B分別是：顯示分別從上面和從侧面看的一種 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚〉 — nllhlll — 1— — — - I I '> 請先閲讀t面之注意事項(\寫本頁) is 丨線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Λ2Λ1 67 ^ Α7 ___Β7_______ 五、發明說明（13 ) 根據第八實施例的光學收發模組之内部結構，當光纖插塞 未被插入時的截面圖； 圖18A和18B分別是：顯示從上面看的一種根據第九實施 例的光學收發模組之内部結構，當光纖插塞和光導彼此接 觸時和當光纖插塞被拔出時的截面圖； 圖1 9是：顯示從上面看的一種根據第十實施例的光學收發 模組之内部結構，當光纖插塞未被插入時的截面圖； 圖20A和20B分別是：顯示從上面看的一種根據第--實 施例的光學收發耦合器之内部結構，在兩個光纖插塞都被 插入而彼此不接觸之一狀態和在兩個光纖插塞都被插入而 彼此接觸之一狀態中的截面圖； 圖21A和21B分別是：顯示從上面看的一種根據第十二實 施例的光學收發耦合器之内部結.構，在兩個光纖插塞都被 插入而彼此不接觸之一狀態和在兩個光纖插塞都被插入而 彼此接觸之一狀態中的截面圖； 圖22A和22B分別是：顯示從上面看的一種根據第十三實 施例的光學收發耦合器之内部結構，在兩個光纖插塞都被 插入而彼此不接觸之一狀態和在兩個光纖插塞都被插入而 彼此接觸之一狀態中的截面圖； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖23是：顯示一種根據本發明之第十四實施例的光學收發 系統之一示意圖： 圖2 4 A和2 4 B都是：顯示分別從上面和從側面看的一種根 據第十五實施例的光學收發模組之内部結構，當光纖插塞 被插入時的截面圖； -16- 本紙張尺度適用中圉國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

五、發明說明（14 ) 圖2 5 A和2 5 B都是：顯示分別從上面和從侧面看的—種根 -------：-------'裝--- (請先閱讀背面之注意事項t4寫本頁) 據第十六實施例的光學收發模组之内部結構，當光纖插塞 被插入時的截面圖； 圖25C是：顯示一種使用於第十六實施例之可透光構件的 構造之一説明圖； 圖2 6 A和26B都是：顯示分別從上面和從側面看的—種根 據第十七實施例的光學收發模组之内部結構，當光纖插塞 被插入時的截面圖； 圖26C是：顯示一種使用於第十七實施例之可透光構件的 構造之一説明圖； 1 圖27A是：在一種根據第十八實施例的光學收發模组中， 顯示一種光纖插塞與可透光構件彼此B比連的狀態以及一種 雙叉式光導與可透光構件彼此毗連的狀態之一説明圖； 圖27B顯示：在第十八實施例之可透光構件上所形成的— 種錐形角； --線 圖2 8是：一種根據第十九實施例的光學收發模缸的諸多基 本部份之一示意圖’用來説明在接近光纖之一輸出端的位 置處的一種結構，該結構用來去除以一種大於一數値孔徑 (NA)的直徑加以傳送的反射回光； 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖29A和29B分別是：用來説明一種折射率，錐形角0與 第十八實施例之可透光構件的回光強度之間的關係和一種 錐形角Θ與關於具有1 . 5之折射率的可透光構件的回光強度 之間的關係之曲線圖； — 圖30是：用來説明一種在光纖之徑向方向的距離χ(微米） -17. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） A7 B7 五、發明説明（15a) 與在第十八實施例中的連接器之一毗連表面的深度Z (微米） 之間的關係之一曲線圖； 圖31A和31B分別是：顯示在小型單頭式電氣插塞被插入 連接器區段中之一狀態中和在光纖插塞被插入連接器區段 中之一狀態中的一種先前技藝光學收發模组； 圖3 2是：用來說明一種使三個識別端子都和插塞接觸的狀 態之一圖示例； 圖33是：顯示在諸多不同插塞之輸入側與輸出侧之間的關 係之一示意圖； 圖3 4是：一種顯示在插塞型式與識別端子輸出之間'的對應 表；以及 圖35是：用來說明一種執行光纖傳輸和光學空間傳輸的先 前技藝光學收發模組之一截面圖= 諸多較佳實施例之闡述 元件符號說明 1 連接器區段 15 模塑封裝發光接收段 11 光纖段 16 殼體 11a 光纖段 16a 光纖插塞入口 lib 光纖段 17 導線架 12 2ud.k t.·*·- 无纖播基 18 驅動積體電路晶片 13 雙叉式光導 19 半導體發光元件 13a 分段 20 聚光鏡 13b 分段 2 1 導線架 14 模塑封裝發光段 22 光接收元件 本紙張尺度適用中國國家樣率（CNS ) A4g ( 210X297公釐） |_^——^-----^士衣------ΐτ------(束 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標芈局貝工消費合作社印簟 經濟部中央橾準局負工消费合作社印製 424167， A7 B7 五、發明説明（15b) 23 放大集體電路晶片 5 0 區域 24 聚光鏡. 5 1 佈線圖案 25 微小間隙 5 2 佈線圖案 26 光纖 53 金線 3 0a 光學收發模組 54 金屬塑膜 3 0b 光學收發模組 55 樹脂模塑區段 3 1 電連接端子 5 8 電纜 3 2 電連接端子 58a 中心線 3 3 電連接端子 58b 絕緣護罩 3 4 電連接端子 59 電氣插塞 3 5 電連接端子 60 光纖電纜 3 6 電連接端子 6 1 雙叉式光導 3 7 電氣控制電路 6 1a 螓性段 4 1 雙叉式光導 6 1b 分段 4 1a 光段 6 1c 分段 4 1b 光段 62 雙叉式光導 42 半導體發光元件 62a 線性段 43 光接收元件 62b 分段 44 驅動積體電路晶片 6 2c 分段 45 放大積體電路晶片 6 3a 小間隙 46 印刷電路板 63b 小間隙 47 殼體 7 1 電氣插塞 48 樹脂模塑部份 72 端子 49 樹脂模塑部份 73 發光段 -18α- --r--------衣-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -'I1' _'^ 本紙張尺度適用中國國家橾率（CNS ) A4规格（210X297公釐） 4241674 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（15c) 74 光纖段 25 6 光纖插塞 75 透鏡 257 光纖插塞 76 光纖 25 8 可透光構件 77 積體電路晶片 259 可透光構件 100 空間 260 殼體 197 發光段 26 1 頸部 19 8 光導 262 頸部 199 光接收段 265 可透光構件 225 可透光構件 266 可透光構件 225a可透光構件 270 耦合器 225b可透光構件 27 1 光纖插塞 23 1 可透光構件 272 光纖插塞 23 1 a可透光構件 273 膜片 23 1 b可透光構件 274 可透光構件 23 6 可透光構件 275 殼體 24 1 反射薄膜 283 可透光構件 242 光通量 286 可透光構件 245 膜片 287 絕緣可透光材料 246 可透光構件 28 8 導電材料 247 框架 29 1 可透光構件 25 1 可透光構件 292 可透光片段 25 2 殼體 293 光吸收薄膜 25 3 前端 296 可透光構件 254 光通量 297 護罩 -18b- ---- '1 !— Ί^— HI ^^1 -- -I - -^ f—— I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙伕尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 424167 ^ .^ A7 _ B7 五、發明説明（15d) 297a 未加護罩部份 C 端面 298 折射率匹配溝件 Cl 控制端子 299 光吸收材料 C2 控制端子 A 端面 D 端面 B 端面 LI 線性段6 1 a或6 2 a的長度 L2 分支段61b，61c，62b,或 62c 的長度 Θ1 61a與61b(或62a與62b)之間的發散角 Θ2 61a and 61C(或62a與62c)之間的發散角 <第一實施例> ' 一種根據本發明之第一實施例的光學收發模组被顯示於 圖1A和1B中。將這種光學收發模组應用到一種插塞一插孔 式（plug-jack type)組合的光學和電氣傳輸裝置，該裝置 使‘用適於模組之一連接器區段i的不是小型單頭式電氣插塞 就是光纖插塞。小型單頭式電氣插塞包括適於類比電氣用 途和數位電氣用途的插塞，而光纖插塞則適於數位光學用 途。藉由鑑別插塞的形狀，將該模組當作一種電氣傳輸裝 置或一種光學傳輸裝置使用。在這種情形中，使用完全相 同的光學收發模組。 ^ ^ 装 訂 '泉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局負工消费合作社印策 •18c-·* 本紙浪尺度逋用中8國家揉率（CNS> A4規格（ 210X297公釐） A7 B7 五、發明說明（16 ) 圖1 A是：小型單頭式電氣插塞被插入連接器區段i中之— 示意圖。顯示於圖1 A中的光學收發模組包括：—電境5 8， 一小型單頭式電氣插塞59，一雙又式光導13，一模塑封裝 發光段14，一模塑封裝光接收段15，具有連接器區段1之 一殼體16，適於電連接的諸多端子（稱爲”電連接端子"）31 到36 ’以及一電氣控制電路37 °電氣控制電路37具有.一 輸入端子IN，一輸出端子OUT，以及兩個控制端子〇1和 C2。經由一放大器電路而將來自輸入端子11^之一電傳輸信 號加以電連接到電連接端予3 6，然後再到電氣插塞5 9。當 需要時’其它電連接端子3 1到3 5中的每個端子都會被使用 。如圖1 B之截面圖中所示，電纜5 8具有：諸多中心線5 8a， 以及園繞著中心線的絕緣護軍（insuUting cover) 58b » 參考圖3，稍後將會描述：光纖插塞被插入本發明之第一實 施例的光學收發模組之連接器區段中的一種情形。 (雙叉式光導） 以下描述：關於使用於第一實施例的光學收發模組中之雙 叉式光導13的發散角之光學模擬結果。 圖2 A顯示：使用於光學收發模組中，使用在光學模擬中的 雙叉式光導之形狀。在一條光纖電纜6 〇的兩端處，分別經 由小間隙63a和63b而佈置雙叉式光導61和62。雙叉式光導 6 1是由：一線性段6 1 a ’ 一分支段6 1 b以及一分支段6 1 c的三 個部份所構成的。假定：在線性段^6 la與分支段61b之間的發 散角是0 1，在線性段6 1 a與分支碰6 1 c之間的發散角是Θ 2 ，線性段6 i a的長度是L 1，分支段6 1 b的長度是L 2，以及 -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） Ϊ* 閲 讀 背· 面 之 注 項 h I裝 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 17 2 4 16 7 五、發明說明（ 分支段61c的長度是L2。形成雙叉式光導6丨和雙又式光導 6 2，以便具有兩個相似圖形，進而假定：在線性段6 2 a與分 支段62b之間的發散角是0 1，在線性段62a與分支段62c之 間的發散角是Θ 2，線性段62a的長度是L1，分支段6 2b的 長度是L 2，以及分支段6 2 c的長度是L 2。也假定：線性段 61a和線性段62a都具有一端面（end face) A，分'支段61b 和分支段62b都具有一端面B，以及分支段61c和分支段 62c都具有一端面c。 將使用顯示於圖2A中之雙叉式光導的光學模擬結果顯示 於表1中。 ------：------- 裝--- (請先閲讀背面之注意事項〔备寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 表1 L1 L2 Θ 1 Θ2 光學傳輸率 光學傳輸率 光學傳輸和接收 (%) (%) 效率(％) 毫米 毫米 (。） (° ) V{A<—>B) -->〇 V 5 15 15 0 61 93 57 5 15 15 5 70 73 51 5 15 15 10 78 59 46 5 15 15 15 88 49 43- 5 15 30 0 83 77 64 0 15 15 0 68 97 66 transmission rate)表示爲π (A^—B)，將端面a與端面匸之 間的光學傳輸率表示爲？7 (A^—^C)，以及將光學傳輸率π (a— —B)和光學傳輸率 7? (A<*-->C)的一項乘積[π --^β)] χ [ ?7 (A— -20 ij· 線 本紙張尺度適用中國囤家標準（CNS)A4规格（210 * 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（18 ) —C)]稱爲••在光學傳輸和接收方面的光利用效率（此處只是稱 爲”光學傳輸和接收效率"）7。 如表1中所示’當Ll=5毫米，L2=15毫米，Θ 1 = 15。及 Θ 2 = 〇。時 ’ ” (A^>B)=61% > V(A<~-C)=93%，以及光學傳輸 和接收效率7=57%。同樣地，當li = 5毫米，L2 = 15毫米及 Θ 1 = 1 5 °時，相對於<9 2 = 5。 ，1 〇 β及1 5。，則分別爲：7? (A^-->Β)=70%，78% 及 88% ; ?； (A<--^C)=73%，59% 及 4 9 % ;以及光學傳輸和接收效率” =5〗％，4 6 %及4 3 %。當 Ll=5 毫米，L2=15 毫米，Θ1=30。及 Θ2 = 0。時，τ?(Α— 〜Β)=83%，7(Α——〇=77%，以及光學傳輸和接收效率" = 64%。當 L1=0 毫米，L2=I5 毫米，Θ 1 = 15。及 Θ2 = 0β 時，77(Α^~>Β)=6 8% » η(Α^-->C)=97%，以及光學傳輸和接 收效率？7 = 66%。 其次，圖2B顯示：在Ll = 5毫米，L2=15毫米及Θ 1 = 15。 之條件下所獲得的列示於表1中的結果；其中Θ 2 (。）被緣 示在水平軸上，而光學傳輸和接收效率^ % )則被繪示在垂 直軸上。圖2B顯示：光學傳輸和接收效率π大半係取決於雙 叉式光導的線性段與分支段之間的發散角Θ 2 ;以及當發散 角β 2減少時’光學傳輸和接收效率^就會增加。爲了獲得 4 0 %或更多的光學傳輸和接收效率π，線性段與分支段之間 的發散角Θ 2就必須爲1 5 °或更小；並且根據圖示，最好是 :發散角Θ2應該爲7。或更小。雖然在圖2Α中，02s〇e ，但疋當Θ2在¢1¾ 一邊時，採取θ2<〇。之一數値，實 際上是可接受的。 " •21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） I —ί 11 ^ ----I ----I--J 訂-------- (請先閱讀背面之注意事項G為寫本頁) ( i i A7

424167 五、發明說明（19 ) 在表1中，當兩個線性段61a和62a的每段長度L1都是 L1=0毫米時’光學傳輸和接收效率^ = 66% ;而當l丨毫 米時’則光學傳輸和接收效率芩=57% ;因而指示著：當 L 1 = 0毫米時的光學傳輸和接收效率π會變得比在其它情形 中的還大些.L1=〇毫米的設定値是指：光纖插塞觸及光導的 分岔點。因此，發散角0丨可以被定義爲：不是，，在線性段與 第一分支段之間的發散角"，就是"在光纖插塞與第一分支 段足間的發散角_'。同樣地，發散角02可以被定義爲：不是 "在線性段與第二分支段之間的發散角”，就是”在光纖插塞 與第二分支段之間的發散角"。 <第二實施例> 一種根據本發明之第二實施例的光學收發模組被顯示於 圖3 A·和乏」B中。 在這些圖中’與顯示於圖1 A中之組件相似的组件都由相 同參考數字表示。 在圖3A中，光學收發模組基本上是由：一光纖段n ; 一 光纖插塞12 ;具有兩個分支段i3a和13b之一雙又式光導13 ;一模塑封裝發光段〖4 ; 一模塑封裝光接收段15 ;以及用 來安置光纖插塞12，雙叉式光導13，發光段14及光接收段 I 5之一殼體1 6所構成的》 模塑封裝發光段1 4配備有：一半導體發光元件1 9 ;以及用 來處理傳輸信號並驅動半導體|光元件之一驅動積體電路 晶片1 8 ’兩者都被黏裝在具有一輸入端子之一導線架（丨e a d frame) 17 上；連同一聚光鏡（c〇ndenser lens) 20。在另 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公芨） ---,---^--------裝--- (靖先閲讀背面之注意事項寫本頁) 訂- 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

五、發明說明（2〇 ) 一方面，模塑封裝光接收段15配備有··用來接收一接收信號 並將該彳s號轉換成電信號之一光接收元件22 ;以及用來處 理接收#號並輸出結果信號之一放大積體電路晶片2 3，兩 者都被黏裝在具有一輸出端子之一導線架21上；連同一聚 光鏡2 4。然後’光學收發模組大致上被分成下列兩個部份· 包括光纖段11和光纖插塞12的可拆換部份；以及包括雙叉 式光導13，發光段14，光接收段15及殼體16的固定部份。 將要描述在傳輸階段中的操作。將一傳輸信號輸入到具 有輸入端子之導線架1 7 ’傳送到驅動積體電路晶片丨8，轉 換成用來驅動半導體發光元件之一電信號，進而施加到半 導體發光元件19。經由聚光鏡20而使藉由半導體發光元件 19將傳輸信號轉換成的光入射於雙叉式光導13之一分支段 13a的端面B之上；當因其内表面而全反射之際，就會經由 分支段1 3 a傳送；然後再從端面A射出（ej e c te d)。經由一 微小間隙（譬如説，大約0.1毫米）25而使出射光入射於配備 在光纖插塞12中之一光纖26上。將光纖26與光纖段11加以 整合，並且將光學傳輸信號經由光纖段11傳送，進而導引 到配備在另一端處的另一雙叉式光導。 其次，將要描述在接收階段中的操作。光接收信號經由 光纖段1 1的光纖26而傳送：經由一微小間隙（譬如説，大約 0.1毫米）25而使該信號從光纖插塞12的光纖26入射於雙又 式光導13之另一分支段13b的端‘ A之上：經由分支段13b 傳送；進而從端面C輻射出去》輻射光是由光接收段15的聚 光鏡24所聚光，而光接收信號則被導引到光接收元件22， -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公嫠） -----J------ 裝 i — {請先閱讀背面之注意事項一私寫本頁) _ •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印Μ 424 1 67 ^ A7 _________B7_____ 五、發明說明（21 ) 進而轉換成一種電接收信號。已轉換電接收信號是由放大 積體電路晶片2 3所處理，進而經由導線架2 1的輸出端子而 向外輸出。’ 於是，藉由使用雙又式光導13，就能夠建構一種雙工型 式光學收發模組。不用雙叉式光導13 ’而是藉由使用一種 二又式（trifurcated type)光導或一種多叉式（muiti-furcated type)光導， 就能夠 實現一種多工型式光學收發 模組。 <第三實施例> —種根據本發明之第三實施例的光學收發模组被顯示於 圖4A和4B中。在這些圖中，與顯示於圖3A和3B中之组件 相似的組件都由相同參考數字表示。 在圖4A和4B中，光學收發模組是由：一光纖段; 一光 纖插塞12 ; —雙叉式光導41 ;嵌入雙又式光導41之一分支 段4 1 a中之一半發光元件42 ;嵌入雙叉式光導41之另 ~分支段41b中之一光接收元件43 ;用來處理傳輸信號並 驅動半導體發光元件之一驅動積體電路晶片44 ;用來處理 接收信號並輸出結果信號之一放大積體電路晶片4 5 ;與雙 叉式光導41 ’半導體發光元件42及光接收元件43黏裝之一 印刷電路板4 6 ;以及安置這些組件之一殼體4 7所構成的。 分別將半導體發光元件4 2和光接收元件4 3加以電連接到驅 動積體電路晶片44和放大積體容路晶片4 5。然後，光學收 發模组大致上被分成兩個部份；包括光纖段丨丨和光纖插塞 12的可拆換部份；以及包括雙又式光導41，半導體發光元 -24- 本紙張尺度過用中國國家標準（CNS)A4规格（210x297公釐） ---------------'•裝1_ (請先閱讀背面之注意事項ρ^寫本頁) )5JI - i線· -I J·, A7 424167」 ______ B7 五、發明說明（22 ) 件42，光接收元件43，驅動積體電路晶片44，放大積體電 路晶片4 5，印刷電路板4 6及殼體4 7的固定部份。 i 丨*--I l· I ----裝 i I <請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 主要是基於諸多與第二實施例之光學收發模組不同操作 的部份’將要描述第三實辟例之光學收發模組的操作。首 先’將要描述在傳輸階段中的操作 從半導體發光元件42 所發出的傳輸信號光會因一種覆蓋著半導體發光元件42的 樹脂模塑部份48之表面而全反射（或者因一種形成在電路板 表面上的電鍍金屬膜（metal film plating)而反射）；會以 光軸（optical axis)表示之90。的一種角度偏轉；然後再 使之入射於雙又式光導41之一分支段4 la上。樹脂模塑部份 48具有一種凹鏡（concave mirr〇r)表面，因而具有一種對 應於第二實施例的光學收發模組之聚光鏡2 〇的功能。經由 —微小間隙（譬如説，大約〇 .丨毫米5而使入射於分支段 41a上的光k號入射於配備在光纖插塞12内的光纖26之上 。將光纖2 6與光纖段1 1加以整合，並且將光學傳輸信號經 線- 由光纖段1 1傳送’進而導引到配備在另一端處的雙又式光 導》 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 其次，將要描述在彳考收階段中的操作。接收操作幾乎與 傳輸階段中的操作相似。經由雙又式光導4丨之另—分支段 4lb所傳送的光接收信號會因一種形成覆蓋著光接收元件 43之一樹脂模塑部份49之凹鏡的表面而全反射（或者因一種 形成在電路板表面上的電鍍金屬漱而反射）：會以光軸表示 之90 °的一種角度偏轉；然後再每引到光接收元件43 ^來 自光接收元件4 3之一電接收信號是由故大積體電路晶片4 5 -25- 本纸張尺度適財關雜準（CNSM4規格·⑵Q χ 297公爱） Α7 Β7 五、發明說明（23 ) 所處理，進而經由輪出端子而向外輸出。 參考圖5A，5B ’ 8A及8B ;其次，將要描述一種將雙叉 式光導41 '，半導體發光元件42 ’光接收元件43，驅動積體 電路晶片44 ’放大積體電路晶片45等等製造在印刷電路板 4 6上的方法。 藉由以下方法來準備印刷電路板4 6 ;將銅箱層形成在由 一種玻璃環氧樹脂板（glass epoxy plate)或一種注模液晶 聚合物（injection molded liquid crystal polymer)所 形成之一基底上；藉由化學蚀刻法將銅箔施以圖案設計 (patterning);並且必要時，提供一種鍍金的電鍍佈線或 其同類者。雖然爲了描述而舉印刷電路板46當作在這種情 形中的一個實例；但是使用一種諸如陶瓷和玻璃的材料， 並且藉由絲網印刷法（s i 1 k s c r e e n p r i n t i n g)或其同類者來 形成佈線電路或晶片區（c h i p p a d)也是可以接受的。 圖5 A和5 B顯示：一種晶粒接合過程步驟》在印刷電路板 46上有兩個佈線圖案51和52 ;並且藉由一種導電黏著劑（ 譬如説，銀膏）而將半導體發光元件4 2，光接收元件4 3 ,驅 動積體電路晶片44以及放大積體電路晶片45加以晶粒接合 。參考數字50表示形成雙叉式光導41之一區域。 圖6 A和6 B顯示：一種引線接合過程步驟。半導體發光元 件42和驅動積體電路晶片44都是經由佈線圖案51而利用一 條金線5 3加以引線接合》而光接收元件4 3和放大積體電路 晶片4 5則都是經由佈線圖案5 2而Α用一條金線5 3加以引線 接合。驅動積體電路晶片44和放大積體電路晶片4 5都是利 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） if——-;------I (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) . · ί線. 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 ? 4 1 G 7 A7 -2Z----___ 五、發明說明（24 ) 用金綠5 3加以引線接合到印刷電路板4 6上的佈線圖案（未示 出）。引線接合會獲得所需的電連接。 圖7A和7B顯示：一種傳遞模塑過程步驟。將一種金屬塑 模5 4加以沖壓頂住印刷電垮板4 6 ;將一種可透光樹脂注入 金屬塑模之一空間中；並且在樹脂硬化之後，將此金屬塑 模移開。在圖7B中，參考數字55表示一種用來覆蓋驅動積 體電路晶片4 4的樹脂模塑區段。 圖8 A和8 B顯示··在印刷電路板4 6上之光學收發模組的佈 置。 參考圖9A ’ 9B和9C到圖UA，11B及11C，下列描述諸 多光學收發模組，其中：以一種可拆換方式，能夠將小型單 頭式電氣插塞和光纖插塞選擇性地插入殼體的連接器區段 中。 圖9A，9B及9C顯示：在雙叉式光導13具有一線性段之一 情形中’ 一種光學收發模組的一些不同狀態。圖9 A顯示：小 型單頭式電氣插塞（適於類比電信號）被插入連接器區段1中 之一情形。圖9B顯示：光纖插塞被插入連接器區段1中之— 情形。圖9 C顯示：沒有東西插入連接器區段1中之一情形。 雖然並未示出，但是也能夠使用一種適於數位電信號的小 型單頭式電氣插塞。顯而易見的，光學收發模組能夠執行 電信號的傳輸和接收；並且只是藉由改變插塞（一可拆換部 份）和使用完全相同的固定部份扰能獲得光信號。 圖1 〇 A，1 〇 B及1 0 C顯示：在雙乂式光導1 3沒有線性段之 一情形中，一種光學收發模組的一些不同狀態。囷1 〇 A顯 -27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---.---------- 裝 i (請先閱讀背面之注意事項一螇寫本頁) ^SJ_ 丨線· 4 2 4 1 6 7 4 A7 Λ __ _ Β7 五、發明說明（25 ) (請先閱讀背面之注意事項一c 示：小型單頭式電氣插塞（適於類比電信號）被插入連接器區 段1中之一情形。圖10B顯示：光纖插塞被插入連接器區段1 中之一情形。圖10C顯示：沒有東西插入連接器區段1中之一 情形。 圖11A，11B及11C顯示：一種使用顯示於圖4A和4B中的 第三實施例之構造的光學收發模組的一些不同狀態。圖 11A顯示：小型單頭式電氣插塞被插入連接器區段1中之一 情形。圖1 1 B顯示：光纖插塞被插入連接器區段1中之一情形 β圓11(：顯示：沒有東西插入連接器區段1中之一情形。 圖1 2 Α和1 2 Β分別是：模塑封裝（成組式）發光段丨4的前視 圖和側視圖*>在這些圖中顯示有：導線架17，驅動積體電路 晶片1 8，半導體發光元件1 9，以及聚光鏡2 0。 -線. 能夠藉由與發光段1 4相同的金屬塑模來形成模塑封裝光 接收段1 5。在這種情形中，分別使用光接收元件22和放大 積體電路晶片23來代替半導體發光元件19和驅動積體電路 晶片1 8。 <第四實施例> 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 參考圖13A和13B，將要描述一種根據本發明之第四實施 例的光學收發模组。與諸多前面實施例的组件相似的組件 都由相同參考數字表示。 在圖13A中，光學收發模组具有：一光纖段11，一光纖插 12 ;具有兩個分支段13a和13b之一雙叉式光導13 ; —模塑 封裝發光段14 ; 一模塑封裝光接政段15 ;以及用來安置光 纖插塞12，雙又式光導13，發光段14及光接收段15之一殼 -28- 本紙張尺度適用中囤國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 424167 ^ A7 ----B7_____ 五、發明說明（26 ) 體16。 模塑封裝發光段14配備有：一半導體發光元件19 ;以及用 來處理傳輸信號並驅動半導體發光元件之一驅動積體電路 晶片18，兩者都被黏裝在丹有一輸入端子之一導線架17上 ;連同一聚光鏡20。在另一方面，模塑封装光接收段15配 備有：用來接收一接收信號並將該信號轉換成電信號之一光 接收元件22 ;以及用來處理接收信號並輸出結果信號之一 放大積體電路晶片23，兩者都被黏裝在具有一輸出端子之 一導線架21上：連同一聚光鏡24。然後，光學收發模組大 致上被分成下列兩個部份：包括光纖段1 1和光纖插塞1 2的可 拆換部份：以及包括雙叉式光導13，發光段14，光接收段 1 5及殼體1 6的固定部份。 構成一種使用這種光學收發模组的光學收發系統，以便 藉由兩個光纖段，經由單一或許多光學收發耦合器而將兩 個光學收發模組加以光連接》關於顯示於圖2 3中的第十四 實施例，稍後將要描述此系統。 將要描述在傳輸階段中的操作。將一傳輸信號輸入到具 有輸入端子之導線架17，傳送到驅動積體電路晶片18，轉 換成用來驅動半導體發光元件之_電信號，進而施加到半 導體發光元件19。經由聚光鏡20而使藉由半導體發光元件 19將傳輸信號轉換的光入射於雙又式光導13之一分支段 13a的端面B之上；當因其内表面而全反射之際，就會經由 分支段13a傳送；然後再從另一端k之光導13的端面A輸出 。使出射光入射於配備在光纖插塞12中之一光纖26上。 -29· 冢紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公f ) ~ 一 請先閲讀背面之注§項〔备寫本頁) 裝 訂· -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印*1衣 424167 、 Λ Α7 五、發明說明（27 ) 在迢種情形中，光纖插塞12之光纖26的端面C和雙又式 光導13的端面A都分別配備有可透光構件2253和2251?，它 們都具有：大約等於光纖26或光導13之折射率的一種折射率 ，以及高於這些組件材料之磾度的一種硬度。 將光纖26與光纖段〗丨加以整合，並且將光學傳輸信號經 由光纖段1 1傳送，進而導引到配備在另一端處的雙叉式光 導。 其次’將要描述在接收階段中的操作。光接收信號經由 光纖段11的光纖26而傳送，使該信號從在光纖插塞12之光 纖26的端面D處的可透光構件225a入射於雙又式光導13之 另一分支段13b的端面A之上；經由分支段13b傳送；進而 從分支段1 3 b的端面C輸出。出射光是由光接收段丨5的聚光 鏡2 4所聚光，再導引到光接收元件2 2，進而轉換成一種電 接收信號。已轉換電接收信號是由放大積體電路晶片23所 處理’進而經由導線架2 1的輸出端子而向外輸出。 本實施例的特點是：光纖插塞1 2之光纖2 6和雙又式光導 i 3的兩個端面D和A都分別配備有可透光構件2 2 5 a和2 2 5 b ’它們都具有：大約等於光纖2 6或光導1 3之折射率的一種折 射率’以及高於這些組件材料之硬度的—種硬度。 相對於光纖或光導的折射率，將兩個可透光構件的折射 率限制在± 0 · 1的差別内是挺容易的；因此，在這種情形中 ’總反射率（t 〇 t a 1 r e f 1 e c t r a n c e)變成大約〇. 1 %。若譬如 説是一種市售的硬性塗層劑（譬如説，由新越化皋股份有限 公司（Shin-Etsu Chemical Co.，Ltd.)所生產的基於;g夕嗣 -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---*---l·------q 裝--- (請先閱讀背面之注意事項一4寫本頁) iTeJ, ' ，線- 7 A7 B7 五、發明說明（28 ) (Silicone-based)之型號KP-80產品）被使用於可透光構件 225 (225a和225b)，則結果的硬性塗層薄膜（hard c 〇 a t i n g Π1 m s )之厚度大約是幾十微米或較少。這些硬性 塗層薄膜都具有黏著性質；因此容許：藉由一種塗層方法或 其同類者，就很容易地固定到有關聯的組件部份。所以， 塗層薄膜既不需眞空没取法（vacuurn drawing)，也不需 薄膜厚度控制，該方法在形成一種抗反射薄膜中可能是需 要的，因而能夠以低成本來形成。 在可透光構件是由基於矽酮之型號KP-80產品製成的情 形中’該材料具有：1 .4的折射率和6H(由鉛筆硬度所指示） 的硬度。這種材料是藉由一種浸潰法（d i p p i n g m e t h 〇 d)， 流動塗層法（flow coating method)，喷塗法（spraying method)或其同類者來形成的e與這種材料相對照，若選 擇一種_^J|_(acrylic)材料用於光纖和光導，則該材料具 有：1 · 4 9的折射率和2 Η (由鉛筆硬度所指示）的硬度。假定： 可透光構件的折射率和光纖及光導的折射率分別爲η2和n i ’則垂直光反射率 Τγ 是 Tv = (nl-n2)2/(nl+n2)2：=:(1.49- 1·40)2/(1·49+1·40)2 = 〇·〇〇〇97，即：0.0970/〇。 ^選擇一種聚碳酸脂（polycarbonate)材料用於光纖和 光導’則該材料具有B(由鉛筆硬度所指示）的硬度，該硬度 小於可透光構件225的硬度。由於可透光構件的硬度高於光 纖和光導的硬度’故而可透光構件幾乎不會有刮傷之虞， 使得操作壽命得以延長。 — <第五實施例 > … -31 表紙狀&剌中國國家標i|MCNS)A4規格（210 X 297公楚- 請- 先 閱 讀 背· 面 之 注 項 r'N 寫裝 本衣 頁 訂 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424 1 67 -«» A7

五、發明說明（29 ) 參考圖14A和14B ’將要描述一種根據本發明之第五實施 例的光學收發模组。在這些圖中，與顯示於圖和ΐ3β中 -------------裝—— (請先閱讀背面之注音¥赉(^寫本頁) 之组件相似的組件都由相同參考數字表示，並且不會針對 它們加以描述。 -線· 參考圖14A和14B ’只有與第四實施例不同的諸多要點才 會加以描述於下。第五實施例的特點在於：可透光構件 23 1 (23 la和23丨b)是由一種彈性材料所形成。因此，若微 小塵埃或污物侵入兩個構件231之間，則因這些構件都是由 彈性材料製成而很容易地變形，以便分散應力。於是，可 透光構件幾乎不會受損。再者，縱使在可透光構件中因產 生微小刮傷或凹痕而造成其中的不平坦，該不平坦也會因 這些構件的相互接觸而變形，使得空氣隙消失，進而不予 考慮由於空氣隙的光反射β藉著將兩個可透光構件231&和 231b的前面部份形成一種凸面形狀，在接觸變形過程期間 ，接觸就會從中心開始而向四周擴展。所以，在變形過程 期間，被包含的空氣就會向四周逃漏出去。因此，甚至是 微小空亂隙都不會殘留，因而導致一種增強式效能。 經濟部~慧財產局員工消費合作社印製 在第五實施例的傳輸階段和接收階段中的操作都和關於 第四實施例所描述的操作相同。 當作一種適於可透光構件23 1的具體材料，能夠列舉出： 矽酮橡膠（SilUone rubber)，氨基甲酸乙酯橡膠 (urethane rubber)等等。這些材科具有下列特性。 (矽酮橡膠） — 折射率：1.4 ' -32- &張尺度咖中關家標準（CNS)A4規格（21D X 297公爱）

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ---------- 五、發明說明（3〇 ) 硬度（JlS-A):20-50 相對於丙浠酸的總表面反射率：〇 9 7 塗層或提供方法：浸潰法，流動塗層法，噴塗法，或其同 類者。 (氨基甲酸乙酯橡膠） 折射率：1 . 5 硬度（JIS-A):35-70 相對於丙烯酸的總表面反射率j 1 % 塗層或提供方法；浸潰法，流動塗層法，噴塗法，或其 同類者β 藉由塗層法或其同類者而能夠將具有黏著性質的矽酮橡 膠和氧基甲酸乙醋橡膠直接固定到諸多部份。也能夠藉由 一種具有大約相等之折射率的透明黏著劑而將這些材料接 合到接觸表面。 若藉由灌注法（potting method)，或其同類者而將適量 的可透光彈性材料附著於有關聯部份，則由於表面張力 (surface t e n s i ο η)而產生一種凸面形狀。因此，若在此狀態 中可透光彈性材料硬化，則能夠很容易地形成凸面形狀。 <第六實施例> 參考圖15Α和15Β，將要描述一種根據本發明之第六實施 例的光學收發模組。在這些圖中，與顯示於圖13Α和14Β中 之組件相似的組件都由相同參考數字表示，並且不會針對 它們加以描述。 參考圖15Α和15Β，只有與第四實施例和第五實施例不同 !:--------!'1裝--- (請先閱讀背面之注专m-項一%寫本頁) 訂· ，線. 1 33- 本纸張尺度遶用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 2 4 ί 6 7 雩 A? __.__Β7 _ 五、發明說明（31 ) 的諸多要點才會加以描述於下。第六實施例的特點灰於：可 透光構件34只是配備在光纖26的端面D上，並且是由一種 可透光彈性材料的凝膠材料所形成。凝膠材料是一種在其 分子之間包含有水或油的材料〇因此，即使在可透光構件 的表面上有一微小刮傷，塵埃或污物，包含在凝膠材料中 的液體也會填補間隙（具有折射率=1的空氣隙），因而減少 了反射。塵埃或污物會因液體的表面張力而容易附著於凝 膠材料，如圖示，藉著只在光纖插塞12那邊固定凝膠材料 ’附著在光導13上的塵埃或污物就會朝向光纖插塞12那邊 移動，這樣會容許使用者很容易地執行清理工作。 當作一種可透光彈性材料的凝膠材料有：矽酮凝膠，聚乙 晞（polyethylene)凝膠，或其同類者。藉由一種塗層方法 或其同類者，能夠很容易地將具有黏著性質的該材料固定 到有關聯部份。 聚乙烯凝膠和矽酮凝膠具有下列特性。 (聚乙烯凝膠） 折射率：1 . 5 1 硬度（JI S - A): 1 - 1 2 相對於丙烯酸的總表面反射率：0.0 〇 4 4 % 塗層或提供方法：塗刷法（b r u s h i n g m e t h o d)，噴塗法， 浸潰法，或其同類者 (矽酮凝膠） 折射率：1 .4 ^ 硬度（JIS-A):l-20 34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼) II.--I ^-------''裝·!-----訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項^岑寫本頁) f A7 B7 4 2416 7 五、發明說明（32 ) 相對於丙缔酸的總表面反射率：〇 9 7 % 塗層或提供方法：塗刷法，噴塗法，浸潰法，或其同類者 能夠藉由一種具有大約相等之折射率的透明黏著劑而將 凝膠之一模塑可透光構件接合到光纖的接觸表面。 <第七實施例> 參考圖16，將要描述一種根據本發明之第七實施例的光 學收發模组。在圖1 6中，與顯示於圖丨3 a到丨5 B中之組件 相似的组件都由相同參考數字表示，並且不會針對它們加 以描述。 只有與第四到第七實施例不同的諸多要點才會加以描述 於下。這種光學收發模組的特徵爲：爲了容許獲得光學空間 傳輸’可透光構件236是由一種由可透光彈性材料製成的透 鏡所構成的β 就大體而論，光學透鏡必須精確地形成一種經過光學設 計的曲面形狀（curved shape)，而不只是一種凸面形狀而 已β爲此緣故，藉由一種使用金屬塑模的注模法 (injection molding)來形成透鏡。藉由一種具有折射率大 約等於光導1 3之折射率的透明黏著劑，將具有透鏡形狀的 模塑組件固定到光導1 3的端面A。 光導1 3可能藉由一種可透光彈性材料的注模法來形成， 當作修改本發明之實施例。從光導之端面A處的可透光構件 2 3 6射出的信號光被頂端部份處的透鏡形狀加以發散，並且 經由光學收發模組之一光纖插塞入口 16a而向模組外傳送。 在另一方面，入射光會經由反向路徑進入光導13。參考數 -35- 本紙張K度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公t ) ---·----------.\|裝--- (請先閱讀背面之注意事項t填寫本頁) 訂‘ -線 經濟部智慧財產局員工湞費合作社印私农 A7 五、發明說明（33 ) 字37表示入射和出射光通量（Hght flux)。 當作適於可透光構件236的可透光彈性材料之一實例有： 矽酮橡膠。矽酮橡膠的諸多性質，諸如：折射率，橡膠硬度 (JIS-A) ’塗層或提供方法，相對於丙烯酸的總表面反射率 ，都像關於第五實施例所描述的那樣。 可透光構件236是由一種彈性材料製成的。因此，縱使當 某一光纖插塞被插入時，塵埃或污物的微小粒子侵入光纖 26與光導1 3之間；該構件2 3 6也會變形以分散應力。於是 ’構件2 3 6幾乎不會有刮傷之虞。再者，縱使因產生微小刮 傷而造成構件表面的不平坦，該不平坦也會因與相對物 (counterpart)接觸而變形；使得空氣隙消失，進而不予考 慮由於空氣隙的光反射。 因爲將可透光構件236形成一種凸透鏡（convex lens)形 狀，若光纖插塞被插入，則接觸從中心開始，因而接觸部 份會向四周擴展，進而在變形過程期間，被包含的空氣就 會向四周逃漏出去。所以沒有空氣隙殘留。 若插塞被插入’則由可透光彈性材料所形成的透鏡會變 成具有一種平面表面，因而對和光纖的光耗合沒有影響。 若插塞被移開，則透鏡會恢復其原來的透鏡形狀，使得射 出光導的光能夠形成平行光或發散光。 <第八實施例> 參考圖17Α和17Β，將要描述-種根據本發明之第八實施 例的光學收發模組。在這些圖中，與顯示於圖1 6中之組件 相似的组件都由相同參考數字表示，並且不會針對它們加 -36 表紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 公釐） (請先閱讀背面之注意事項CM寫本頁) 裝 -丨線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 424167 ------------- 五、發明說明（34 ) 以描述。 本實施例與第七實施例不同是在於：在殼體16的内表面上 配備有一種反射薄膜241。在藉由注模法或其同類者加以形 成殼體16之後，就會藉由電鍍法（pUting)或其同類者，將 反射薄膜241形成在殼體16的内表面上。如圖17A和17B中 所示，當由於殼體16的内表面而造成重複反射之際，信號 光就會傳播，這樣會致能較寬光通量的傳輸和接收。參考 數字242表示入射和出射光通量。 <第九實施例> 參考圖18A和18B，將要描述一種根據本發明之第九實施 例的光學收發模組。本發明之第九實施例的特徵爲：將一種 由可透光彈性材料製成的可透光構件246配備在一膜片245 上。只有與第七實施例不同的諸多要點才會加以描述於下。 爲了也會致能光學空間傳輸，這種光學收發模组的可透 光構件246具有一種透鏡形狀。將具有藉由插入模塑法 (insert molding)或其同類者所形成的這種透鏡形狀的可 透光構件246形成在由不錄鋼或辦青銅（phosphor bronze)之一薄板所形成的膜片245上。參考數字247表示 —種用來將膜片245安裝並固定在殼體16中的框架。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 若在其頂端處沒有可透光構件的光纖插塞12被插入，則 具有透鏡形狀的可透光構件246會因被插塞壓擠而使膜片 245變形。所以，可透光構件244移動到光導13的端面A側 。可透光構件2 4 6 (透鏡形狀）不久就會與光導1 3的端面A接 觸，使得：將光纖2 6和光導1 3彼此加以光連接而沒有任何間 -37- 本紙張尺度適用卡國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公笼） 424167 a7 _；___B7___ 五、發明說明（35 ) 隙（沒有空氣隙介入其間）〇若光纖插塞被移開，則可透光構 件246會因膜片245的回復力（restoring force)而與光導 1 3的頂端部份A分開，進而返回到它的原來位置。在這個 時候，因爲在具有透鏡形狀之可透光構件246的兩邊上都會 形成空氣隙，所以透鏡會執行如一種雙面透鏡般的功能。 因此，能夠使本實施例中的光學透鏡效能比關於第七實施 例所描述的單面透鏡形狀之可透光構件236的還高。 再者，藉由提供許多透鏡/膜片組，就會增加設計的自由 度。當然，使用一種螺旋彈簧或其同類者來代替膜片是可 以接受的。 / <第十實施例> 參考圖1 9，將要描述一種根據本發明之第十實施例的光 學收發模組。也是在這種光學收發模组中，爲了也會致能 光學空間傳輸，可透光構件2 5 1是由一種與第七實施例相似 之可透光彈性材料的透鏡所構成的β 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 這個第十實施例與第七實施例不同只是在於：殼體2 5 2是 由一種可透光材料所形成的；以及將圍繞著供光纖插塞12 插入用之一孔隙（aperture)的殼體252之前端253形成一種 透鏡形狀。根據這個第十實施例，該殼體252容許：在一非 常寬廣範圍内的光傳輸和接收。參考數字254表示入射和出 射光通量。 〈第十一實施例> _ v * 參考圖20A和20B，將要描述一#根據本發明之第十一實 施例的光學收發耦合器。本實施例的特徵爲：它優越的耦合 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2〗0 X 297公爱） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424167 Α7 ______Β7 五、發明說明（36 ) 光纖插塞256和光纖插塞257的功能《只有本實施例的特徵 要點才會加以描述於下。 如圖20A中所示，光纖插塞256之頂端E和光纖插塞257 之頂端F都分別配備有可透光構件258和259，它們都具有: 大約等於光纖26之折射率的一種折射率，以及高於光纖26 之硬度的一種硬度。參考數字Ua和11b表示兩個光纖段， 而參考數字260則表示一殼體。 ‘ 如圖20B中所示，當兩個光纖插塞256和257都被插入殼 體260中時，藉由兩個可透光構件258和259而將經由插塞 延伸的兩個光纖2 6彼此加以光連接。相對於光纖的折射率 ，將兩個可透光構件2 5 8和2 5 9的折射率限制在土 〇 . 1的差 別内是挺容易的；因此，在這種情形中，總反射率變成大 約0 1 %。譬如説’一種商場上現有的硬性塗層劑（譬如説， 由新越化學股份有限公司所生產的型號KP-80產品）被使用 於兩個可透光構件258和259 ;在這種情形下，塗層厚度大 約是幾十微米或較少。在基於矽酮樹脂之型號KP-80產品 的情形中，這種材料具有··折射率n=l .4和6H(由鉛筆硬度 所指示）的厚度；而兩個構件2 5 8和2 5 9則都是由：浸潰法， 流動塗層法，噴塗法或其同類者所形成的。 硬性塗層薄膜都具有黏著性質，因此能夠藉由塗層方法 或其同類者而很容易地固定到有關聯部份β於是，塗層薄 膜既不需眞空汲取法，也不需落膜厚度控制，該方法在形 成一種抗反射薄膜中可能是需要馮，因而能夠以低成本來 形成。 -39· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公愛） I--------—'·裝--- (請先閱讀背面之注意事項t"寫本頁) 訂： •線· A7 B7 4?41S7 五、發明說明（37 ) 假定：殼體260的總長度是La，以及當兩個光纖插塞256 和257都被放置在殼體260中的適當位置時，在光纖段lla 的頸部2 6 ί與光纖段1 1 b的頸部2 6 2之間的長度是L p，如圖 20B中所示，形成了耦合器，以便滿足La龜Lp的條件，它 是一種兩個光纖插塞頂端之間接觸的條件》 <第十二實施例> 參考圖21A和21B，將要描述一種根據本發明之第十二實 施例的光學收發耦合器。 第十二實施例與第十一實施例同只是在於：本實施例的 兩個可透光構件265和266都是各由一種由可透光彈性材料 製成的凸透鏡所構成的。在圖21A和21B中，與顯示於圖 2 0 A和2 0 B中之組件相似的组件都由相同參考數字表示，並 且不會針對它們加以描述。 關於這種佈置，若塵埃或污物的微小粒子侵入可透光構 件265和可透光構件266之間，則因這些構件都是由彈性材 料製成而以容積角度看會有所變形，以便分散應力。於是 ’這些構件幾乎不會有刮傷之虞。縱使因產生微小刮傷而 造成表面不平坦’該不平坦也會由可透光構件265和可透光 構件266的直接接觸所補償，使得空氣隙消失，進而總反射 率減少。由於凸面形狀，故而在接觸變形過程期間，在兩 個可透光構件之間的接觸就會從中心開始，進而接觸部份 會向四周擴展；因此，在變形—通程期間，被包含的空氣就 會向四周逃漏出去。所以，微小空氣隙不會殘留，因而導 致一種增強式光學傳輸效能。 -40- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---Γ I-----裝 il (請先閱讀背面之注意事項CiF寫本頁) 訂‘ .線_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

A2A 6 ί 五、發明說明（38 ) 當作可透光彈性材料有：砍酮橡膠，4基甲㉟乙醋橡膠等 等；並且，藉由一種塗層方法或其同類者，能夠很容易地 將具有黏著性質的這些材料固定到有關聯部份。 若藉由灌注法或其同類考而將適量的可透光彈性材料放 置在有關聯部份之上，則由於表面張力而產生一種凸面形 狀。因此，若在此狀態中材料硬化，則能夠很容易地形成 凸面形狀可透光構件。 <第十三實施例> 參考圖22Α和22Β，將要描述一種根據本發明之第十三實 施例的光學收發耦合器。本實施例與第十二實施例不同只 是在於：將一種由可透光彈性材料製成的可透光構件274配 備在一膜片（支撑構件）273上，該膜片被安裝在一殼體275 之中心部份内；以供光纖插塞271與光纖插塞272之間的光 連接之用。 關於這種佈置，縱使將適於光纖電纜的現存先前技藝光 纖插塞插入殼體中，藉由可透光彈性材料製成的可透光構 件274，也會將在一光纖插塞内之光纖26的頂端加以光連 接到另一光纖2 6的頂端。因此，抑制了總反射率，並且， 兩條光纖26的端面會因構件274的彈性而幾手不會有刮傷 之虞。 <第十四實施例> 參考圖23，將要描述一種根據本發明之第十四實施例的 光學收發系统。經由單一或許多是學收發耦合器，藉由兩 個或更多光纖段1 1，藉著將兩個光學收發模組彼此加以連 41- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------I---Λιΐι^ --------訂--------* . (請先閱讀背面之注意事項c:i)t寫本頁) π 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 424 1 67 Jfi A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 _B7___五、發明說明（39 ) 接來構成光學收發系統- 圖23顯示一個實例，其中：藉由諸多先前技藝之技術的已 經普及化光纖段（光纖電纜）1 1以及關於第十三實施例所描 述的光學收發耗合器，將闞於第五實施例所描述的兩個光 學收發模組3 0 a和3 0 b彼此加以連接，以便執行依照全雙工 通信系統的光信號傳輸（傳輸和接收）。 在將適於光纖段（光纖電纜）11的光纖插塞271和光纖插塞 272加以光連接方面，藉由可透光彈性材料製成的可透光構 件274來執行光連接，該構件則是在耦合器270之殼體275 内的膜片273上。因此，在兩個插塞271與272之間沒有間 隙（空氣隙）產生，使得：防止來自譬如説是光學收發模組 30a的傳輸光因空氣反射回到相同模組3〇a而進入它自己的 接收器中。 因此’第十四實施例的光學收發系統是一種能夠有效地 執行依照全雙工通信系統之傳輸和接收的光學收發系統。 <第十五實施例> 參考圖24A和24B，將要描述一種根據本發明之第十五實 施例的光学收發模組。 第十五實施例與第四實施例（圖13A和13B)不同只是在於 :將可透光構件配備在經由光纖插塞所插入之光纖的端面與 光導的端面之問。因此，在圖24A和24B中，與第四實施例 之組件相似的組件都由用於圖丨3·Α和13B中的相同參考數字 表示’並且不會針對它們加以描述。 在第十五實施例中的可透光構件283具有I電性，並且是 -42- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210x297公釐〉 <請先閱讀背面之注意事項寫本頁)

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五、發明說明（4〇 ) .絕緣可透光材料和導電可透光材料的積層結構 Uamlnated struciure)，可透光材料和導電材料的混合物 :或者具有導電性的可透光材料所構成的◦可透光構件283 二一種具有"折射率大約等衿"光導1 3以及適於光纖段丨丨的 光纖插塞12之折射率的可透光構件，當將它置於其間之際 ，就會與光導13和光纖插塞12加以光連接。 "大約相等之折射率"意謂著：將可透光構件之折射率與光 纖和光導之折射率的差別限制在士 〇 .丨内，就像關於本發明 之第四貫施例等等的諸多光學收發模組所描述的那樣。在 這種情形中，總反射率變成大约〇 . i % β明確地説，將一種 基於珍酮材料或其同類者用於可透光構件283。 在圖24Α和24Β中’與可透光構件2 83不同的諸多組件以 及其中的操作都已經參考圖13Α和13Β等等而加以描述了， 因而不會針對它們加以描述。 <第十六實施例> 參考圖25Α ’ 25Β及25C ’將要描述一種根據本發明之第 十六實施例的光學收發模组。 如圖25C中所示，在第十六實施例中的可透光構件286是 由一種積層結構所構成的，該結構則是藉著將導電材料288 配備在絕緣可透光材料2 8 7的兩個表面上而獲得的。 就絕緣可透光材料2 8 7而言，能夠使用與以上已經描述的 可透光構件225和可透光構件2 3J之材料相同的材料。在另 一方面’導電材料288是一種配備有諸如導電銦錫氧化物 (Indium Tin Oxide ,簡稱ΙΤΟ)薄膜之薄膜導電膜的可透 -43- 本紙張尺度適闬中國國家標準（CNS)A4規格¢210 X 297公釐） -----------κ,裝--- (請先閱讀背面之注意事項f4寫本頁) 訂· -線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（41 ) 光薄膜。當作一種適於導電材料288之薄膜導電膜的基底薄 膜（base film)，就會使用：聚乙烯對苯二酸酯（p〇lyethyiene terephtha’late，簡稱 PET)，聚碳酸酯（p〇lycarb〇nate，簡 稱PC)，聚甲基丙缔酸甲酯（p〇iymethyi methacry丨ate，簡 稱PMMA)或其同類者。 藉著將具有導電性的可透光構件286接地，就能夠避免當 插入和拔出光纖插塞12時而在接觸部份中所產生的靜電。 因此，縱使在多次插入和拔出操作期間，微小塵埃會與導 電薄膜接觸；該塵埃，污物或其同類者也幾乎不會附著在 薄膜’使得：高品質的光學特性能夠維持。 再者，縱使將光纖插塞插入和拔出許多次，因爲藉由可 透光構件286，光纖插塞12的光纖26也總是與雙叉式光導 13接觸，所以不會在兩者上面造成刮傷。導電材料288(薄 膜）通常是一種硬性材料，它會產生—種用來機械性保護通 常是一種軟性材料之絕緣可透光材料287的附加效應。<第十七實施例> 參考圖26A，26B及26C，將要描述—種根據本發明之第 十七實施例的光學收發模組。第十七實施例與第十六實施 例不同只是在於：可透光構件的構造。 可透光構件291具有一種結構，其中：圍繞著可透光片段 2 9 2配備有一種光吸收薄膜（—種具有很高的光學吸收係數 )2 93。當作一種光吸收薄膜293_之材料的具體實例，能夠 列舉出：將適量的碳溶解在一種對可透光構件2 9 2展現牢固 附著力而用於油漆中的有機樹脂（譬如説，托雷，道唐/寧功 % 請先閲讀背面之注意事項 裝 J5J. -線 -44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公爱） A7 B7 五、發明說明（42 ) 氣么司」Toray Dow Corning Silicone Inc.)的型號 SH804產品），一種對可透光構件292展現牢固附著力的黑 色樹脂（譬如説，道康寧矽酮股份有限公司的—種型 號CY52-211之灌注劑）等等材料之中；光吸收薄膜是藉由 塗層法，灌注法或其同類者而由這些材料其中之一所形成 的。 具有圍繞著可透光片段292之光吸收薄膜293的可透光構 件291之所以能夠減少反射回光，其理由是：若在可透光片 段292中有反射光發生，則入射（jmpjngin.g)在其外圍之上 的光幾乎完全被光吸收材料2 9 3所吸收，使得：信號對雜訊 比得以改善。 根據本發明之第十七實施例的光學收發模組，利用使光 吸收材料2 9 3進入非反射狀態中來執行一種光學模擬。結果 是，發現到：當與發生簡單的佛瑞奈反射（Fresnei reflection)的情形比較，能夠減少反射回光大約〇1 5% β <第十八實施例> 參考圖27 Α和27Β，將要描述一種根據本發明之第十八實 施例的光學收發模组。 ^ 在圖27 A和27B中，在可透光構件296的兩個相向毗連部 份上形成一種錐形角，而該構件則分別與光纖插塞的光纖 26和雙又式光導13毗連。藉著在可透光構件296的兩個毗 連表面上提供這樣一種錐形角Θ-之錐形形狀或截錐形狀， 就能夠以虚擬方式（spuriously)，使發生在可透光構件 2 9 6的兩個毗連表面上的佛瑞奈反射進入一種接近於非反射 • 45- 本紙張尺度適用中國國家標準<CNS)A4規格<210 X 297公釐） • I!丨！丨 — !ΛΙ裝 i — (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 訂- -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 424167 A7 _B7__ 五、發明說明（43 ) 狀態的狀態中，使得：能夠防止可能是在先前技藝實例中之 回光的光分量直接朝向光纖26返回。 圖29A’29B及30顯示；關於本發明之第十八實施例的 光學收發模組的光學模擬結果。 在圖29A中，可透光構件296的折射率是沿著水平軸加以 繪示的，錐形角Θ被當作一項參數使用；而回光強度則是 沿著垂直軸加以繪示的。在圖2 9 A中，若錐形角Θ被設定 成：0度，5度，10度，15度，30度，45度以及60度；當折 射率從1 · 3增加到1.4時，回光強度就會從〇 · 4 %單調地 (monotonously)減少到0.0 1 %或更低。在折射率是1.4到 1.55的區域中，回光強度幾乎是平直地偏移而具有大約〇 % 到0 · 2 %的數値。在折射率高於1 _ 5 5的區域中，回光強度會 單調地增加。 在圖29B中，可透光構件296的折射率被設定成1.5而當 作一項參數’錐形角Θ是沿著水平軸加以續示的，而回光 強度則是沿著垂直軸加以繪示的。在這種情形中，指示出： 在錐形角Θ的1 5度到4 5度之一範圍内，回光強度幾乎變成 0%。 爲了達到一種如圖2 9 B中所示之回光強度幾乎是〇 %的狀 態，就得要適當地設定連接器（插塞）的毗連深度及可透光構 件的硬度。當作一種適於可透光構件296之材料的具體實例 ，有一種基於氨基甲酸乙酯（ur ethan e - base d)材料（由猛虎 聚合物公司（Tigers Polymer Corp)所生產，氨基曱酸乙 酯不會變黃，折射率n=l.513)。 -46- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

If i---------—°裝 i — (請先閱讀背面之注意事項^寫本頁) --線· 4 2 4 1 G 7 A7 __B7___ 五、發明說明（44 ) 圖30是錐形角Θ之測量的一個實例，它顯示用於可透光 構件296的基於氨基甲酸乙酯材料（由猛虎聚合物公司所生 產，氨基甲酸乙酯不會變黃）的數據。在圖30中，距離在光 纖之徑向方向之一參考位置的距離X (微米）是沿著水平軸加 以繪示的，而連接器（插塞）與可透光構件毗連的毗連深度 Z (微米）則是沿著垂直軸加以繪示的。當距離X大約是4 〇 〇 到900微米時以及當它大約是1900到2400微米時，毗連深 度Z就會大約從0械米增加到160微米，而這種增加的傾角 (inclination)就是錐形角Θ。常有的情形是：雖然端視毗連 的狀態而定，但是錐形角Θ會採取大約等於在左側和右侧 上的數値。當距離X大約是9 0 0到1 9 0 0微米時，在大約1 6 0 微米處’她連深度Z就會幾乎變成定値《一個[大約丨9 〇 〇微 米-大約900微米=大約1〇〇〇微米（大約1毫米的數値對應 於光纖直徑的數値。在光纖之大約1 000微米的直徑範圍外 所形成的錐形角Θ並不會分岐地（p ar t w ay)改變，因而展現 一種大約2 0度的近似均勻角度。 這種不透光構件296的材料具有等於普通桌墊之硬度的— 種硬度。爲了達到2 0到4 0度的雖形角θ，就需要選擇一種 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - ---------7 裝--- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 線· 材料，當與矽酮凝膠或其它軟性材料比較時，該材料具有 一種相對高的硬度9 決定著錐形角之另一因數的毗連深度，也能夠藉由調整 在殼體内之一連接器固定夾具（j i_g.)的位置來加以調整。 <第十九實施例> — 參考圖28，將要描述一種根據本發明之第十九實施例的 -47- 本纸張K度適用中0國家標準（CNS)A4規輅（210 X 297公爱〉 A7 ____B7____ 五、發明說明（45 ) 光學收發模組。 在圖2 8中，在位於儘可能接近光纖之輸出端的末端部份 中，將光纖插塞之内部纖蕊的光纖26之護套（sheath)或護 罩（covering) 297加以去除。然後，園繞著護罩297已被 去除之一未加護罩部份297a而佈置一種折射率匹配構件 298，它具有大約等於光纖敷層之折射率的一種折射率，並 且，將一種光吸收材料299配備在折射率匹配構件298的周 圍表面上。在相同的圖中，參考數字283表示可透光構件， 而參考數字13則表示雙叉式光導。 藉由採用這種構造，就能夠有效地去除敷層模式β敷層 模式是指：光經由光纖之敷層而傳送；並且，其中的比率是 蠻大的，特別是在一種多模式（m u 11 i - m 〇 d e)光纖中。 在本實施例之光學收發模组中的光纖與光導的光耦合方 面，在光纖與光導之間發生位移或偏移的一種情形中，從 光纖射出的一部份光，會以佛瑞奈反射方式而被可透光構 件所反射，進而返回到光纖。返回到光纖的大多數光都具 有一種大的數値孔徑（N A)，因而原本就不是變成回光的光。 然而，常有的情形是：爲了加強目的而將光纖覆罩著黑色 聚乙烯材料（折射率n==l.54以及大約0%的透射率 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (transmittance))或其同類者；然後具有大的NA而且在沒 有這樣一種護軍下可能會適當地逃漏的光，會因這種護罩 而經由敷層加以傳送。打算將本發明之第十九實施例的光 學收發模組用來去除因而造成的敷模式。 爲了獲得這樣一種效應，當作一種適於折射率匹配構件 -48- 本纸張疋度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） A7 -~~---^--- 五、發明說明（46 ) 29 8的材料，會有一些軟性透明凝膠材料’諸如：一種基於 矽酮凝膠材料(譬如説，具有折射率n=l4Q5之托雷.道康 _寧石夕_ & ^的型號SE!740產品；或者，具有折射率 n L 4 0 7之股份有限公g的型號KE1031產品）。 當作一種適於固繞著反射率匹配構件298而配備的一種光 吸收材料299之材料的實例，能夠列舉出：將適當的碳溶解 在一種對反射率匹配構件298展現牢固附著力的一種塗漆用 途有機樹脂（譬如説，托雷·道康寧矽酮公司的型號s Η 8 0 4 產抑）’ 一種對反射率匹配構件298展現牢固附著力的黑色 樹脂（譬如説’起_雷·道康寧矽酮公司的型號CY52-211之 灌}王劑）等等材料之中；該構件是藉由塗層法，灌注法或其 同類者而由這些材料其中之一所形成的。 表2用數字顯示本發明之第十九實施例的光學收發模組之 效應°當未加護罩部份2 9 7 a的長度，或者護軍去除量被設 定成1厘米，3厘米及5厘米時，在無可透光構件283時的回 光比率分別爲：2 · 1 2 %，1 . 7 1 °/〇及1.1 6 %，而在有可透光構 件2 8 3時的回光比率則分別爲：0,1 6 %，0 _ 〇 4 %及0 . 〇 2 %， 因而展現顯著的改善。 表2 護軍去除量 回光比率（％) 無可透光構件 有可透光構件 1 cm 2，m 0.16% 3 cm 1.71% 0.04% 5 cm 1.16% 0.02% -49- 經 濟 部 智 慧 財 產 員 工

消 費 合 作 社 印I Μ 本纸張尺度剌t闕家標準（CNS)A伐格⑵G χ 297公爱）

在形f圍繞著折射率匹配構件298的光吸收材料299之前 最好疋’可能藉由-種利用沙紙或其同類者的物理方法 戈者種適田的有機溶劑處理法而使折射率匹配構件a” 々表面變粗糙。然後，表面面積會增加，使得:敷層模式得 以更有效地去除。 於疋述了本發明，將會顯而易I的是：本發明可能以很 多方式加以變化。這樣的變化並不會被视爲背離本發明的 精神及gj ’並且打算將對熟習於此技藝者而言應該是顯 而易見的所有這樣的修改都包括在下列申請專利範園的範 圍内〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中_國家標承（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. ^24167 M as C8 D8 六、申請專利範圍 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1_ 一種光學收發模组，包括： 一殼體，它適於接收和容納與光纖連接之光纖插塞； 一光學半導體元件，它配備在殼體内，當光纖插塞插 入殼體中時，就會發出一種光信號到光纖並接收來自光 纖的一種光信號；以及 一分支式光導，它具有至少兩個與光學半導體元件連 接的分支段，其中：在殼體中配備有分支式光導，以便 將它佈置在光學半導體元件與已插入殼體中的光纖插塞 之間； 其中假定：相對於已插入光纖插塞，分支式光導的兩個 分支段之發散角分別爲θ 1和Θ2 ;發散角θ 1與發散角 Θ 2不同，使得：分支式光導是非對稱的。 2·根據申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中分支式 光導是一種雙叉式光導。 3. 根據申請專利範圍第1項之光學收發模组，其中光學半 導體元件包括：一發光段及一光接收段；並且具有較小 發散角的光導之兩個分支段中的一個分支段與發光段有 關聯，而具有較大發散角的光導之兩個分支段的另一個 分支段則與光接收段有關聯。 4. 根據申請專利範圍第】項之光學收發模组，其中：將光學 半導體元件和分支式光導形成在一個完全相同的基底上 ;並且使用一種相同的塑模，-已經將光學半導體元件和 分支式光導加以樹脂模塑。 5·根據申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中光學半 51- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閒讀背面之注意事項4^寫本K) 、装 訂· --線- A8 B8 C8 D8 424167 ^ 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事項各与寫本頁) 導體元件包括：至少一個成組式發光段和至少一個成组 式光接收段。 6. 根據申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中殼體也 適於接收和容納單頭式電氣插塞，光學收發模组還包括： 配備在殼體中的許多電氣端子，當電氣插塞插入殼體 中時，就會發出一種電信號到電氣插塞並接收來自電氣 插塞的一種電信號。 7. —種光學收發系統，包括： 根據申請專利範圍第1項之光學收發模組；以及 打算選擇性地插入模組之殼體中之一光纖插塞及一單 頭式電氣插塞。 8. —種光學收發模組，包括： 一殼體； 一光纖插塞，將它可拆換地插入殼體中，光纖插塞與 適於光學傳輸之光纖連接； 一分支式光導，它配備於殼體内； 一光學半導體元件，它配備於殼體内，用來發出一種 光信號到分支式光導並接收來自分支式光導的一種光信 號；以及 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 一可透光構件，它具有大約等於光纖和分支式光導之 折射率的一種折射率，當插入殼體中時，藉由該構件而 將光纖插塞和分支式光導加光連接。 9. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中可透光 構件包括分別固定在光纖之頂端和分支式光導之頂端的 -52- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 U4 167糰 哉 ' C8 ____ DS 六、申請專利範圍 兩個部份，並且具有高於光纖之硬度和分支式光導之硬 度的一種硬度。 1〇_根據申請專利範圍第8項之光學收發模组，其中可透光 構件是一種彈性材料製成的。 11. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中可透光 構件是一種凝膠材料製成的。 12. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中：將可透 光構件放置在一種膜片上。 13. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模组，其中可透光 構件具有電導率並且被接地。 14. 根據申請專利範圍第13項之光學收發模組，其中：可透 光構件具有一種可透光絕緣材料和導電材料的積層結構 ，將該導電材料配備在可透光絕緣材料的兩個相對表面 上。 15. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中：圍繞著 可透光構件的外圍而配備一種光吸收材料。 16. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中：在光纖 插塞與可透光構件毗連的狀態中，及/或在分支式光導 與可透光構件毗連的狀態中，就會形成一種錐形角Θ ( β > 0 ) 〇 17. 根據申請專利範圍第8項之光學收發模組，其中：在儘可 能接近光纖之一輸出端的位1處，配備一種用來去除反 射回光的結構，而該回光是以一種大於一數値孔徑 (ΝΑ)的直徑加以傳送的。 -53- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i'-i·--- ί 裝—-----訂—!線 (請先閱讀背面之注意事項'/¾寫本頁) 4 2 4 16 7^« AS B8 C8 D8 六、申請專利範圍 18. —種光學收發耦合器，包括： 一殼體； 兩個'光纖插塞，將它可拆換地插入殼髏中， 插塞都與適於光學傳輸冬光纖連接； 光 一可透光構件，它具有大約等於光纖之折射率的— 折射率，當插入殼體中時，藉由該構件將兩個光纖插= 彼此加此光連接。 19. 根據申請專利範圍第18項之光學收發耦合器，其中可透 光構件是一種彈性材料製成的。 20_根據申請專利範圍第18項之光學收發耦合器，其中可透 光構件是一種凝膠材料製成的。 21. 根據申請專利範圍第1 8項之光學收發耦合器，其中：將 可透光構件放置在殼體内之一連接兩個光纖插塞的位置。 22. —種光學收發系統包括：根據申請專利範圍第8項之光學 收發模組以及根據申請專利範圍第18項之光學收發耦合 器。 纖 種 -'ίίί!\裝--- Γ靖先閱讀背5Ϊ事項^^寫本頁) 訂· -線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 54 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格χ 297公釐）