TW586031B - Bidirectional optical transmission device - Google Patents

Description

586031 五、 發明說明 ( 1 ) 本 發 明 係有 關一 種 應用 在光學發報機及光學微型插座 的 雙 向 光 傳 輸 裝置 特別 適用於短距離傳輸的雙向光傳 輸 裝 置 〇 光 纖 的 優 點 有諸 如 直徑 很小，重量很輕（玻璃的比重大 約 是 銅 比 重 的 1/4)， 彈性 優良；也就是說曲率半徑小於 數 釐 米 ， 具 有 對抗 電 磁感 應及串話的高阻抗，大約例如 1 分 貝 /公里的很小耗損而可進行寬能帶傳輸，且具有 和 資 源 相 關 的 很小 問 題。 因此光纖電纜傳輸系統不僅廣 泛 地 用 在 諸 如 寬廣 域網 路（WAN)之類的公共傳輸領域 而 且 也 可 用 在所 =田 5闫 地區 區域網路（LAN)的傳輸系統及 資 料 排 流 資 料連 結 及各 種量測及控制系統上。 此 外 在 個 人區 域 網路 (PAN)中，已使用一種具有單 —· 光 纖 電 纜 的 光傳 輸 模組 ，該光纖電纜的直徑大約1毫 米 且 係 用 以 連 接設 置 於一 外殼內的光放射裝置和光接收 裝 置 〇 該 光 傳 輸模 組 係用 在光學發報機上以便進行單向 傳 輸 0 此 外 組合 兩 組單 一橫向光傳輸模組以形成一雙 磁 心 雙 向 光 傳 輸模 組 〇 過’尙未提出一種具有單一磁 心 且 可用 在 精巧丨 雙1 句光傳輸模組上的雙向光傳輸裝置。 以 下 將 參 照 第6 圖 的截 面圖示說明一種習知雙磁心雙 向 光 傳 輸 模 組 的實 例 〇 參 照 第 6 圖 ， -- 種 雙磁 心雙向光傳輸模組（插座）80係 包 括 • 一 外 殻 81， 係 :具有 ‘一水平間隔82因而將外殼分 割 成 — 下 邊 部 分及 一 上邊 部分。於該下邊部分內設置有 光 放 射 裝 置 83及- -光接收裝置8 4。 -3-

586031 五、發明說明（2) 該光放射裝置83係包括：一基板85a，係裝設於外殻 81的底部上；一 IC86，係裝設於該基板85a上以便將 某一邏輯位準的電氣信號轉換成一發光元件驅動信號； 以及一發光元件87，係裝設於基板85a且包括一 LED 以便將該驅動信號轉換成光學信號。該IC86及發光元 件87係由透明樹脂加以封裝的。 該光接收裝置84係包括：一基板85b係裝設於該外 殻81底部以及一光接收IC 89，係裝設於該基板8 5b上 ，而依合倂方式結合一光電二極體以便將光學信號轉換 成電氣信號，以及一 IC係用以將電氣信號轉換成一邏 輯位準。該光接收1C 89也是由透明樹脂88加以封裝。 基板85a和85b係連接於該外殻81外壁上所形成的 端子（未標示）上以便連接到各外部裝置。 對該雙向光傳輸模組80而言，係設置有一雙向光傳 輸雙磁心光纖電纜7 1。該光纖電纜7 1係包括：一用於 接收光的光纖7 1 a ; —用於放射光的光纖7 1 b ;以及一 用於使光纖7 1 a和7 1 b接合在一起的栓塞7 1 c。該栓塞 7 1 c係塞入於該外殼內，且各光纖7 1 a和7 1 b係塞入於 間隔82內所形成的開口內以便使其端點抵住光吸收裝 置84或光放射裝置83。 在作業中，係將透過光纖7 1 a饋入的光學信號透過透 明樹脂加到光吸收IC89上，因此將該信號轉換成電氣 信號。另一方面，將饋入到該光放射元件8 7上的電氣 信號轉換成光學信號，並使之透過該透明樹脂8 8進入

586031 五、發明說明（3) 光纖7 1 b以便進行外部傳送。 不過，習知雙向光傳輸模組需要具有兩個磁心的光纖 電纜。此外，在組合該光纖電纜及光傳輸模組時必需預 防才不致混淆其輸入和輸出端。除此之外，該雙磁心光 纖電纜比單磁心光纖電纜的剛性更高且因此具有較小的 彈性。此外，該習知雙向光傳輸模組具有分開的光放射 裝置及光接收裝置，以致無法使該模組的尺寸變小。 發明之簡單說明 本發明的目的是提供一種具有單磁心光纖電纜的輕巧 雙向光傳輸裝置，其中係將一光放射元件及一光接收元 件封裝成一個而使進入光學信號與出去光學信號充分分 離0 根據本發明所提供的一種雙向光傳輸裝置係包括：一 外殼，係含有將於其內塞入單一光纖端點的引導部分； 一光接收裝置，係設置於該外殼內；一光放射裝置，係 設置於該外殼內鄰近該光接收裝置處；光徑限制構件， 係設置於該光接收裝置及光放射裝置中至少一個內以限 制進入該光接收裝置的光束。 將一光遮蔽擋板設置在該光接收裝置與光放射裝置之 間以防止光進入該光接收裝置。 將各光徑限制構件依與各入射光束平行的方式設置於 該光接收裝置內。 依本發明的另一觀點，係依與各入射光束夾某一角度 的方式將各光徑限制構件設置於該光接收裝置內。

586031 五、發明說明（5) 板1 c且係設置成用以將具有某一邏輯位準之電氣信號 轉換成光放射元件驅動信號；以及一光放射元件6，係 裝設於該電路基板1 c上且包括一 LED以便將該驅動信 號轉換成光學信號。

該光接收裝置係包括：一光接收IC7，係裝設於該電 路基板上，且係合倂地結合有一光電二極體以便將光學 信號轉換成電氣信號；以及一 1C，係用以將該電氣信號 放大成某一邏輯位準。 該光接收裝置1 a及光放射裝置1 b的活性表面分別係 由封裝層8和9(由透光之透明樹脂製成的）加以封裝。 該光遮蔽擋板1 〇係設置在各透明樹脂封裝劑8和9 之間。此外，將各形成爲薄膜形成的複數個光徑限制構 件Π形成於封裝層9上各預定間隔上，使之平行於各 光束。

直徑爲1毫米的光纖3係由直徑爲980微米之單一磁 心及厚度爲2 0微米的包層構成的。該光纖係由一牢牢 固定於外殼2上的連接器定位在該外殼2的引導部分上 ，以致該光纖3的端點表面3 a與該光接收裝置1 a及光 放射裝置1 b的活性表面亦即該光接收IC7的光接收表 面及該光放射元件6的光放射表面呈相對。 以下將要說明該雙向光傳輸裝置1的作業。將透過光 纖3饋入的光學信號加到光接收裝置1 a上當作入射光 P 1。該光會通過封裝層9且被加到該光接收IC7上以便 轉換成電氣信號。 586031 五、發明說明（6) 另一方面，由光放射元件6取決於來自IC5的驅動信 號而放射一光學信號當作放射光P2。該放射光會通過封 裝層8且被加到光纖3上以便進行外部傳送。 當單一光纖用在雙向傳輸時，且如同本發明將該光接 收裝置1 a和光放射裝置配置成相互靠近時，會發生部 分放射光進入光接收IC7的問題，因此破壞了其信噪比 。更特別地，會導致雜訊的光是一種漫射光P。而因光 纖3之端點表面3a受到反射的光是反射光P4。 本發明中該漫射光P3係受到光遮蔽擋板1 〇的阻隔。 反射光P4會打在光徑限制構件1 1上，以致部分反射光 爲該光徑限制構件1 1所吸收，而其餘部分則受到反射 。受到反射的其餘部分會因爲折射性吸收作用而進一步 爲封裝層9的樹脂所吸收或是爲光徑限制構件1 1所吸 收而衰減掉。據此，光極少被加到該光吸收IC7上。 亦即肇因於該光遮蔽擋板1 0及光徑限制構件1 1，會 將從光纖3垂直放射出來的入射光P 1加到光吸收IC 7 上，但是不致將漫射光P3、反射光P4及其他外來光加 到該光吸收IC7上。因此，使來自光放射元件6的離去 光與進入光充分地分離。 第2a和2b圖顯示的是雙向光傳輸裝置1的製造方法 。第2a圖係用以顯示製造中之裝置的截面圖示，而第 2b圖係用以顯示已完成裝置的截面圖示。 參照第2a圖，係將IC5，光放射元件6及光吸收IC7 裝設於電路基板1 c上所形成的佈線圖案上。將透明樹

586031 五、發明說明（7 ) 脂鑄造在各裝置上以便形成封裝層8和9。藉由割開法 於該透明樹脂內形成用以形成光遮蔽擋板1 〇的凹槽2 1 及用以形成各光徑限制構件1 1的凹槽22。 如第2b圖所示將光吸收材料或光遮蔽材料埋入各凹 槽2 1和22以形成光遮蔽擋板以及各光徑限制構件1 1， 因此完成了該雙向光傳輸裝置1。該光吸收材料及光遮 蔽材料可能是注入到各凹槽內的黑色樹脂，或是染成黑 色而埋入各凹槽內的金屬板。藉由提供該光遮蔽擋板：! 〇 ’可使該光接收裝置1 a及光放射裝置1 b分開地形成於 該雙向光傳輸裝置1內。 第3 a和第3 b圖顯示的是該雙向光傳輸裝置的另一種 製造方法。第3a圖係用以顯示製造中裝置的截面圖示 ’而第3b圖係用以顯示已完成裝置的截面圖示。 本發明方法中係將該電路基板分割成兩塊板1 a和1 e ，在電路基板101的佈線圖案上裝設有IC5及光放射元 件6，而在另一電路基板1 e的佈線圖案上則裝設有光吸 收IC7。將透明樹脂鑄造在每一個電路基板1 d和1 e上 ，因此分別形成了封裝層8和9。因此分開地形成光吸 收裝置1 a及光放射裝置1 b。 將光吸收材料或光遮蔽材料黏貼在該光吸收裝置1 a 的毗鄰表面上，因此形成光遮蔽擋板1 0，藉由割開法將 各凹槽22形成於封裝層9內。 如第3 b圖所示，將光吸收材料或是光遮蔽材料埋入 各狹縫2 2內以形成各光徑限制構件1 1。使光接收裝置 586031 五、發明說明（8) 1 a及光放射裝置1 b相互接合，而交錯配置有光遮蔽擋 板10，因此完成該雙向光傳輸裝置1。 可將該光遮蔽擋板1 〇形成於光接收裝置1 a或光放射 裝置lb上。不過，當該光遮蔽檔板10係如第3a圖所 示形成於該光接收裝置1 a上時，可同時將黑色樹脂注 入到該凹槽22內。 該光遮蔽擋板1 〇不需要受限於黑色樹脂，而可能是 由金屬電鍍膜形成的。可依相同方式同時在該光接收裝 置1 a和光放射裝置之黏貼側的相對側上作進一步處理 ，因此形成一對抗外來光的光遮蔽物。 參見第4圖，根據本發明第二實施例之雙向光傳輸裝 置1含有許多設置於封裝層9內的複數個光徑限制構件 1 1 a。此構件係相對於該光接收IC7之光接收表面上的 法線傾斜了一預定角度。這會更有效地防止該光吸收裝 置1 b之光放射元件6放射出的光亦即反射光P4進入該 光接收裝置1 a。因此，獲致更優良的光遮蔽效應。其他 結構及作業則與第一實施例相同。 在如第5圖所示根據本發明第三實施例之雙向光傳輸 裝置1中，除了如第1圖所示之雙向光傳輸裝置1之各 光徑限制構件1 1之外，也在光放射裝置1 b內封裝層8 上表面的底側設置有複數個光徑限制構件1 1 b。 本實施例中，各光徑限制構件Π b會朝向光接收裝置 1 a傾斜。因此不僅減小了反射光P4進入該光接收裝置 1 a的數量，也增加了其入射角以減小其影響。由於設置 -1 0-

31 五、發明說明（9) 於該光接收裝置1 a內的各光徑限制構件1 1係平:行於該 光接收IC7之光接收表面上的法線，故不致減小入射光 P 1的數量。 根據本發明所提供的雙向光傳輸裝置具有一光接收裝 置及一光放射裝置，其中係在至少一個裝置內設置有各 光徑限制構件以限制光的方向。據此使進入光與離去光 充分地分開。該雙向光傳輸裝置會使用只具有一個磁心 的光纖，以致能夠減小該裝置的尺寸。 雖則已結合各實施例說明本發明，吾人應該了解的是 其說明僅供顯示用而不致對本發明如申請專利範圍所$ 義的架構構成限制。 符號之說明 1.....雙向光傳輸裝置 1 a，8 4.....光接收裝置 1 b，8 3.....光放射裝置 lc，ld，le.....電路基板 2 .....圓柱形外殼 2b.....外殻之引導部分 3,71a，71b.....光纖 3 a.....光纖的端點表面 5.86 .....積體電路 6.87 .....光放射元件 7,89.....光吸收積體電路 8，9.....封裝層 -11- 586031 五、發明說明（1〇) 10. · · · •光遮蔽擋板 1 1，1 1 a，1 1 b · • · · •光徑限制構件 71 · · · · •雙向光傳輸雙磁心光纖電纜 71c· · · · •栓塞 81 · · · · •外殼 82 · · · · •水平隔層 8 5 a，8 5 b · · • · ·基板 88 · · · · •透明樹脂 -12-

Claims (1)

1. 586031 六、申請專利範圍 1. 一種雙向光傳輸裝置，係包括： 一外殻，係含有引導部分將於其內塞入單一光纖端點； 一光接收裝置，係設置於該外殻內； 一光放射裝置，係設置於該外殻內；鄰近該光接收裝 置； 光徑限制構件，係設置於該光接收裝置及光放射裝置 中至少一個內以限制進入該光接收裝置的光束。 2. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中進一步包括一設置 在該光接收裝置與光放射裝置之間的光遮蔽擋板以防 止光進入該光接收裝置。 3 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中係依與各入射光束 平行的方式將各光徑限制構件設置於該光接收裝置內。 4·如申請專利範圍第1項之裝置，其中係依與各入射光束 夾某一角度的方式將各光徑限制構件設置於該光接收 裝置內。 5 ·如申請專利範圍第1項之裝置，進一步包括一用以封裝 該光接收裝置及光放射裝置的封裝層。 -13-