TW591259B - Optical module unit and optical module employing the optical module unit - Google Patents

Description

591259 A7 __ B7_ 五、發明説明（i ) [技術領域] 本發明係有關於一種光模組及構成該光模組之單元；該 光模組係W D Μ通訊中之光分波器、光切換開關等。 [習知背景] 日本專利公開公報特開2001 — 142102號等所揭示之 WDM通訊用光分波器之概念構造，如第8圖所示，將來 自射出側光纖100之射出光以透鏡1〇1校準為平行光，將 該平行光照射到分波濾光器102。於是，於分波濾光器1〇2 就只有波長；u的光穿透，該波長Ai的光係於透鏡1〇3聚 集，並射入射入側光纖104。又，在分波濾光器1〇2所反 射之其他波長的光（又h λ2…An—Ai)又藉透鏡1〇1 回到射出側光纖100。 如第8圖所示的構造為原理構造，在實際使用時，必需 如圖9所不，將分波濾光器1〇2所反射之其他波長的光（又 1、又2…；In— Λί)射入另一光纖1〇5。為此，不能使光纖 100、104、1〇5與光纖區塊1〇6、1〇7保持正交，而必須傾 斜插入。 而將光纖傾斜插入光纖區塊，不但組合困難，也無法調 整。 在此，可考慮如第1 〇圖所示，使用折射率分布型柱狀 透鏡108、109，使光纖100、104、105與光纖區塊106、 10 7保持正交。 “使用折射率分布型柱狀透鏡，雖然可以使所有光纖光 軸平行但在有多數光線出入時，如何高度精確地配置各 張尺度適用中國國^775^7^格（2]0Χ297公釐)~- (·請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

_丨—訂I #· 4- 591259 A7 -—— ___ B7 五、發明説明（2 ) 一 " — 一 個柱狀透鏡，就相當困難了。 [發明之揭示] (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 為解決上述問題，本發明中的光模組單元係由一對透 鏡與至少1條光纖所構成；前述一對透鏡焦距相等，且在 共通的光軸上相距焦距之間隔而相對配置，前述光纖則配 置於此對透鏡中的一側。 又，本發明之另一種光模組單元係由複數對透鏡及與 各對透鏡相對應至少1條的光纖所構成；前述成對透鏡焦 距相等’且在共通的光軸上相距焦距之間隔而相對配置， 前述光纖則配置於該成對透鏡中的一側。 前述光纖係於每對成對透鏡中配置諸如1或2條。但 是’光纖數亦可在2條以上。 又’前述光纖保持於光纖區塊，前述之成對透鏡則形 成於透鏡區塊的相對面，其等光纖區塊與透鏡區塊相接 合，即可形成操作性優異、整體化之光模組單元。 又，透鏡所形成之透鏡區塊的相對面中，與光纖接合 面的相對面相對於光軸不正交，而呈傾斜狀態，因此可防 止反射光回到射出光纖。 此外，具有略半球狀折射率分布之折射率分布型透 鏡、繞射型透鏡或在形成於透鏡區塊之略半球狀凹部充填 高折射率樹脂之透鏡，與2P成形（用鑄膜使未硬化狀態 的紫外線硬化樹脂形成凸透鏡狀，並用紫外線照射該未硬 化狀態的紫外線硬化樹脂，使之硬化的成形法）的透鏡皆 用於前述透鏡。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 591259 A7 ""丨丨 ______ B7 月説明（3 ) ~ — 又，前述相對透鏡之至少一方，宜施以軸外像差校正 裝置。軸外像差校正裝置係一用以抵消像散之像散賦與裝 置’且將透鏡由光軸方向觀看時呈橢圓形狀者。 使用前述光模組單元的光模組，係準備一對光模組， 並於該等光模組單元間配置光學機能構材所構成者。而前 述之光學機能構材，則係光學多層膜或繞射光栅等波長分 割元件、可使折射率電性變化的積層薄膜等切換元件者。 另外，在一個光模組單元中與光纖接續側相反之相反 側面設置繞射光柵，亦可構成光模組（光分配器）。 [發明之實施形態] 以下，以附圖說明本發明的實施形態。第（1_a)〜（1_e)圖 係顯示本發明之光模組單元中一對透鏡之圖。示於第（l_a) 圖之光模組單元係由光纖區塊2及透鏡區塊3所構成；在 光纖區塊2插有2條與光軸平行的光纖4、4，透鏡區塊3 於相對兩面各設有透鏡5、5。透鏡5、5具有共通光軸、 焦距f相等’且相隔焦距f之距離。該光纖區塊2與透鏡 區塊3接合而形成光模組單元1 ^又，在接合時，2條光 纖4、4相對於光軸呈等距相隔。 組合光模組單元1時，在透鏡區塊3中與光纖區塊2 接合之面相反之相反側面裝設有反射膜或後面設有分波濾 光器時，亦可先裝設此分波濾光器。 接下來，於透鏡區塊3之與光纖區塊2接合之面上按壓 光纖區塊2，讓光從一條光纖4射入。然後調整光纖區塊2 與透鏡區塊3的位置，讓射入的光從另一條光纖4射出時 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) Α4規格（210X297公楚） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •訂. ·# 591259 A7 B7 4 五、發明説明（ 的射出光強度最強時予以接合。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 透鏡5、5係藉離子擴散而形成為具有略呈半球狀之折 射率分布’或是在透鏡區塊3以蝕刻形成凹部，在該略呈 半球狀凹部填入高折射率樹脂而形成者。 第（Ι-b)圖所示之光模組單元6，在光纖區塊2插有1 條光纖4 ’如第（丨_e)圖所示之光模組單元7，在光纖區塊 2插有7條光纖4。在光纖區塊2所插之光纖4數量可如上 述般任意為之。但是，對於第（1-b)圖所示之光模組單元6， 疋將與第（1-a)圖所示之光模組單元丨同量之光纖4相對於 光軸呈等距相離者。 第（1 -d)圖所示之光模組單元8，於光纖區塊2之一側， 以2P成形法形成高折射率樹脂所構成之凸透鏡9，而與該 凸透鏡9相對的凸透鏡1〇，同樣以2p成形法形成透鏡區 塊3的一側。然後，由低折射率樹脂（與透鏡區塊3同等 之折射率）所構成之黏著劑11將光纖區塊2與透鏡區塊3 接合’即形成光模組單元8。 第（Ι-e)圖所示之光模組單元12，係從A方向觀看第（i_a) 圖所不之光模組單$丨《另一實施例，就該光模組單元 12’與透鏡區塊3之相對面，係使接合有光纖4之側的相 對面相對於光軸並非正交而呈傾斜狀態，讓反射光不致回 到射出光的光纖4。此時，光纖4的尖端面也配合透鏡區 塊3之傾斜面切成傾斜。又，在該實施例中，透鏡區塊3 分割製成兩部分。 第（2_a)及（2-b)圖係本發明之光模組單元中具備多對透

591259 A7 -------— —___ 五、發明説明（5 ) 鏡的形態之示意圖。如第（2-a)圖所示之光模組單元21係 將第（1 -a)圖所示之光模組單元丨擴張為二次元之型式，於 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 透鏡區塊3形成有多對透鏡5、5，光纖區塊2中對應於各 對透鏡5而插有2條光纖4、4。 又，如第（2-b)圖所示之光模組單元22係將第（1_b)圖所 示之光模組單元6擴張為二次元的型式。在光纖區塊2中 對應於各對透鏡5而插有1條光纖4。 此外，雖未圖示，亦可將第（1_c)〜（卜幻圖所示之光模組 單元思考為擴張為二次元的型式。 第3圖係將第（1-a)及（1-b)圖所示之光模組單元組合而 構成之光模組31，光模組31係在光模組單元ι、6之透鏡 區塊3中與光纖區塊2相對之相對側面間以光學多層膜或 是繞射光栅等波長分割元件32接合者。 組合光模組31時，在光模組單元1、6之透鏡區塊3 間配置有波長分割元件32的狀態下，讓光模組單元丨、6 之光軸略呈一致者。然後略微調整位置，以使從光模組單 元1之光纖41射出的光以最高強度從光模組單元6之光 纖42射出者，而在該位置固定光模組單元1、6。 依照如第3圖所示之光模組31，從光模組單元1的光 纖41射出的光（波長成分：又；[、λ2〜λι1—λ：ί)可從光 模組單元1的光纖43取出。 第4圖係顯示將第（2-a)及（2_b)圖所示之光模組單元組 合而成的光模組51，該光模組5 1與前項相同，在光模組 單元21、22的透鏡區塊3間接合波長分割元件32。 B/本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） 591259 A7 r —____ B7 五、發明説明（6 ) 在光模組單元21之光纖區塊2中，係對應於各成對之透鏡 5而插設射出光纖41與射入光纖43 ;光模組單元22之光 纖區塊2中與各成對之透鏡5相對應而插設射入光纖42。 依第4圖所示之光模組51，使波長分割元件32的特性 與各透鏡相對應而產生變化，因此可從各射入光纖42取出 不同波長（λ i〜A1)的光。 第5圖係顯示將兩個第（2_a)圖所示之光模組單元21組 合而成的光模組61，該光模組61係於光模組單元21、21 間配置有反射/穿透切換開關62。該反射/穿透切換開關 62可使用具有藉電壓印加讓折射率產生變化的電氣光學 效果之材料。 於第5圖之最上端部分係顯示開關62之反射狀態，第 二部分係顯示開關62之穿透狀態。在反射狀態裡，來自光 纖41之光射入光纖43，來自光纖44之光射入光纖42。另 外’在穿透狀態裡，來自光纖41之光射入光纖42 ,而來 自光纖44之光則射入光纖43。 第6圖係顯示使用一個第（1 -c)圖所示之光模組單元7 的光模組71，該光模組71係由光模組單元7之與光纖區 塊2相對之相對面的透鏡區塊3之一面貼著繞射光栅所構 成。在該光模組71，可從各光纖4取出不同波長的光。 本發明的光學系係利用往離開透鏡之光軸的位置之聚 光。為此必然會產生軸外像差。因此，希望在各透鏡5中 施行軸外像差校正之工作。 軸外像差幾乎由像散而來。因此要校正像散，只要在透 ·).·> P........................ ά本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐）

{請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -9- 五、發明説明（7 ) 鏡賦與抵消像散之構造 塊）設置凹部，在此凹 示’使凹部呈橢圓形， 之曲率半徑相異即可。 即可。例如，於玻璃基板（透鏡區 :埋设鬲折射率樹脂，如第7圖所 並使此橢圓形長軸方向與短軸方向 [發明之效果] 如上說明，依本發明之光模組單元，不使用折射率分布 型之柱狀透鏡，就可使所有光纖之光軸平行。因此，用於 光通訊之光分》皮器或光切換開關等光模組的組合及調整就 變得容易。 又，即使供射出射入用之光纖數量增多，亦可精確地讓 光纖與透鏡光軸呈一致狀態。 [圖式之簡單說明] 第1(a)〜(e)圖係顯示本發明之光模組單元中具備一對 透鏡之型式之圖。 第2(a)及2(b)圖係顯示本發明之光模組單元中具備多 對透鏡之型式之圖。 第3圖係顯示將第（1 - a)及（1 -b)圖所示之光模組單元組 合而成之光模組示意圖。 第4圖係顯示將第（2_a)及（2-b)圖所示之光模組單元組 合而成之光模組示意圖。 第5圖係顯示光模組另一實施例之示意圖。 第6圖係顯示光模組另一實施例之示意圖。 第7圖係用以說明軸外像散校正裝置者。 第8圖係習知之光分波器之原理圖。 於本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -10- 591259 A7 B7 五、發明説明（8 ) 第9圖係習知之光分波器之構成圖。 .(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第10圖係使用折射率分布型柱狀透鏡之習知光分波器 之構成圖。 [圖中標號說明] 1，6,7,8，12,21，22...光模組單元 2，106，107...光纖區塊 3.. .透鏡區塊 4,41，42,43,44，100，104，105...光纖 5,9，10，101，103...透鏡 11.. .黏著劑 31，51，61，71...光模組 32.. .波長分割元件 62.··反射/穿透切換開關 72.. .繞射光柵 102…分波濾光器 108.109.. .折射率分布型柱狀透鏡 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） -11-

Claims (1)

1. 591259 A8 B8 C8 D8 ___ 六、申請專利範園 1 · 一種光模組單元，係由一對透鏡及至少1條光纖所構成 者； 前述一對透鏡係焦距相等，且於共通之光軸上相題 焦距之間隔而相對配置者； 前述光纖則配置於前述一對透鏡中的之一方侧者。 2· —種光模組單元，係由多對透鏡及與各對透鏡相對應至 少1條之光纖； 前述成對之透鏡係焦距相等，且於共通光軸上距焦 距之間隔而相對配置者； 前述光纖則配置於成對透鏡中之一方侧者。 3 ·如申請專利範圍第1項之光模組單元，其中前述光纖係 於每對成對透鏡配置1或2條，其等光纖係與光軸平行 且與光軸相隔預定距離。 4 ·如申請專利範圍第2項之光模組單元，其中前述光纖係 於每對成對透鏡配置1或2條，其等光纖係與光軸平行 且與光軸相隔預定距離。 5 ·如申请專利範圍第1至4項中任一項之光模組單元，其 中前述光纖係保持於光纖區塊，而前述成對透鏡則形成 於透鏡區塊之對向面，且使前述光纖區塊與透鏡區塊相 接合者。 6.如申請專利範圍第5項之光模組單元，其中前述透鏡所 形成之透鏡區塊的對向面中，與光纖接合之側的對向 面’係不與光輪正交而相對於光軸呈傾斜狀態者。 7 ·如申請專利範圍第5項之光模組單元，其中前述透鏡為 34!本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) M規格⑵0X297公釐） (♦請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) ·«_ 、τ. -12- 591259 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 一種具有略半球狀折射率分布之折射率分布型透鏡。 8. 如申請專㈣圍第5項之光模組單元，其中前述透鏡係 繞射型透鏡。 9. 如申請專利範圍第5項之光模組單元，其中前述透鏡係 於透鏡區塊所形成之略半球狀凹部填充高折射率樹脂 而構成者。 1〇·如^請專利範圍第U 4項中任一項之光模組單元其 中則述光纖係保持於光纖區塊，前述成對透鏡中之一方 係於光纖區塊之-面以2P(光聚合體）成形而形成凸透 鏡，該成料鏡之另-㈣成於與遠離透鏡區塊之側之 對向面，且此等光纖區塊與透鏡區塊相接合者。 11·如申請專利範圍第1至4項中任一項之光模組單元，其 中前述相對向透鏡之至少一方係施以軸外像差校正之 裝置。 12·如申請專利範圍第5項之光模組單元，其中前述相對向 透鏡之至少一方係施以軸外像差校正之裝置。 13. 如申請專利範圍帛6項之光模組單元，其中前述相對向 透鏡之至少一方係施以軸外像差校正之裝置。 14. 如申請專利_ 7項之光模組單元，其中前述相對向 透鏡之至少一方係施以軸外像差校正之裝置。 15. 如申請專利範圍第8項之光模組單元，其中前述相對向 透鏡之至少一方係施以轴外像差校正之裝置。 16. 如申請專利範圍第9項之光模組單元，其中前述相對向 透鏡之至少一方係施以轴外像差校正之裝置。 - M2本紙張尺度適用中國國家標準（ο®) A4規格⑵〇χ297公爱） (‘請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   13- 591259 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 17. 如申請專利範圍第1G項之光模組單元，其中前述相對 向透鏡之至少一方係施以軸外像差校正之裝置。 18. 如申請㈣範圍第U項之光模組單元，其中前述轴外 像散校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 !9·如申請專利範圍第12項之光模組單元，其中前述轴外 像散校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 20·如申請專利範圍第13項之光漁單元，其中前述轴外 像散校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 21·如申請專利範圍第14項之光模组單元，其中前述軸外 像政权正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 22·如申請專利範圍第15項之光模組單元，其中前述軸外 像散校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 23·如申請專利範圍第·16項之光模組單元，其中前述軸外 像散校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 24.如申請專利範圍第17項之光模組單元，其中前述軸外 像政校正裝置，係一用以抵消像散之像散賦與裝置。 25·如申請專利範圍第n項之光模組單元，其中前述軸外 像政权正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 26·如申請專利範圍第12項之光模組單元，其中前述軸外 像散校正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 27.如申請專利範圍第13項之光模組單元，其中前述轴外 像政校正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 343 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .、可| 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（21〇χ297公釐） -14- 591259 A8 B8 C8 ___— D8 六、申請專利範厕 者。 28·如申請專利範圍第14項之光模組單元，其中前述軸外 像散板正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 29_如申睛專利範圍第15項之光模組單元，其中前述軸外 像散校正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 30·如申晴專利範圍第16項之光模組單元，其中前述軸外 像政校正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 3 1.如申請專利範圍第17項之光模組單元，其中前述軸外 像散校正裝置，係使透鏡從光軸方向觀看時呈橢圓形狀 者。 3 2. —種光模組，係具有一對光模組單元，並於該對光模組 單元間配置光學機能構件者；而前述光模組單元係申請 專利範圍第1至3 1項中任一項之光模組單元；前述光 學機能構件為波長分割元件。 33.如申請專利範圍第32項之光模組，其中前述波長分割 元件為光學多層膜或是繞射光柵。 34· —種光模組，係具有一對光模組單元，並於該對光模組 單元間配置光學機能構件者；而前述光模組單元係申請 專利範圍第1至31項中任一項之光模組單元，前述光 學機能構件為可切換透過與反射之切換元件。 35.如申請專利範圍第34項之光模組，其中前述切換元件 Ή今本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格⑵〇><297公楚） (‘請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .«1 訂----- -15- 591259 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 為可使折射率電性變化之積層薄膜。 36. —種光模組，係於申請專利範圍第1至3 1項中任一項 之光模組單元中，於與連接光纖之侧相反之相反側面設 有繞射光柵者。 345 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   -16-