TWI465785B - 基於全內反射表面之單體光耦合模組 - Google Patents

Description

基於全內反射表面之單體光耦合模組

本發明係有關於一種光學裝置及其組件，更詳而言之，係有關於一種具有光分歧路徑之光學裝置。

當封裝垂直腔面射型雷射(vertical-cavity surface-emitting lasers,VCSEL)時，傾斜的玻璃反射鏡典型的被用以將發射出的光部分反射至設於VCSEL旁的檢光器(monitor photodetector,MPD)。請參閱第1圖，其顯示習用的VCSEL組件，其中包括晶體管外(transistor outline)座、具有光分歧玻璃之晶體管外蓋、管身、及鏡頭等，所述的該些元件使得組件複雜且昂貴。

美國專利公告第6,888,988號提出一種如第2圖所示之單體全聚合物模組，以簡化封裝製程並降低成本。光分歧之功能則係基於聚合物中的空氣間隙。然而，因當光透過傾斜的表面反射時，對於橫向電波與橫向磁波光的反射率不同，故分歧率無法簡單的調整。

因此，需要一種可以提供輕易實現分歧率調整、簡化組裝程序、減少組件數量以及節省組裝成本的光學裝置。

本申請案係為申請中之美國專利申請第13/211,028號，申請日為2011年8月16日，發明名稱為「基於全內反射表面之單體光耦合模組」之申請案的部分連續案。該第13/211,028號專利申請案主張美國專利申請第61/462,334號，申請日為2011年2月1 日，發明名稱為「基於二相鄰之全內反射表面之單體光耦合模組」之申請案的優先權。上述兩件專利申請案將併於本案中參照。

本發明之所揭露的實施型態可讓光分歧率調整輕易的被實現。

依據本發明之一種實施型態，提供一種光學裝置，可包含單體光學模組，該單體光學模組包括第一主表面、第二主表面、第一全內反射表面、以及相鄰於該第一全內反射表面之第二全內反射表面，該第一全內反射表面之外表面(exterior surface)與該第二全內反射表面之外表面於該單體光學模組上形成大致上呈V型的凹部，當一或更多的第一輸入光束從對準該V型的凹部之位置通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束之第一部分透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進，並可做為一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組，此外，該一或更多的第一輸入光束之第二部分透過該第二全內反射表面反射，做為一或更多的第二光束以第二方向行進。

於一實施例中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第一全內反射表面及該第二全內反射表面中至少一者的至少一個物理特性預先設定。

於一實施例中，該至少一個物理特性包含該第一全內反射表面或該第二全內反射表面之外形及方向。

於一實施例中，該單體光學模組係由聚合物所組成。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含對準該V型的凹部之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖可組構成，當該一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第一輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第一準直透鏡，每一個該第一準直透鏡可組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含鄰接於該第二全內反射表面之第三全內反射表面，該第二全內反射表面介於該第一全內反射表面與該第三全內反射表面之間，該第三全內反射表面可組構成，反射該一或更多的第二光束，做為一或更多的第二輸出光束以第三方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器可組構成，當該一或更多的第二輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第二輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含介於該第二全內反射表面與該第三全內反射表面之間的第四全內反射表面，該第四全內反射表面可組構成，反射一或更多的第二光束之第一部分，據此，該一或更多的第二光束之第一部分，做為一或更多的第三輸出光束以第四方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第二檢光器，每一個該第二檢光器可組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡可組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第四輸出光束以第五方向行進。所述之光學裝置復可包含一或更多的檢光器，每一個該檢光器可組構成，當該一或更多的第四輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第四輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第六準直透鏡，每一個該第 六準直透鏡組構成，當該一或更多的第四輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第四輸出光束。

依據本發明之另一種型態，提供一種光學裝置，可包含單體光學模組，該單體光學模組包含第一主表面；第二主表面；第一全內反射表面；相鄰於該第一全內反射表面第二全內反射表面；以及相鄰於該第二全內反射表面之第三全內反射表面，據此，該第二全內反射表面介於該第一全內反射表面與該第三全內反射表面之間。該第一全內反射表面之外表面與該第二全內反射表面之外表面於該單體光學模組上形成大致上呈V型的凹部。當一或更多的第一輸入光束從對準該V型的凹部之位置通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束之第一部分透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進，並做為一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組。該一或更多的第一輸入光束之第二部分透過該第二全內反射表面反射，做為一或更多的第二光束以第二方向行進。以第二方向行進之該一或更多的第二光束，透過該第三全內反射表面反射並以第三方向行進，且做為一或更多的第二輸出光束，通過該第一主表面離開該單體光學模組。

於一實施例中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第一全內反射表面及該第二全內反射表面中至少一者的至少一個物理特性預先設定。該至少一個物理特性包含該第一全內反射表面或該第二全內反射表面之外形及方向。

於一實施例中，該單體光學模組係由聚合物所組成。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含對準該V型的凹部之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖可組構成，當該一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第一輸出光束。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器可組構成，當該一或更多的第二輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第二輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第一準直透鏡，每一個該第一準直透鏡可組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡可組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含介於該第二全內反射表面與該第三全內反射表面之間的第四全內反射表面，該第四全內反射表面可組構成，反射一或更多的第二光束之第一部分，據此，該一或更多的第二光束之第一部分，做為一或更多的第三輸出光束以第四方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模 組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第二檢光器，每一個該第二檢光器可組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡可組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第四輸出光束以第五方向行進。所述之光學裝置復可包含一或更多的檢光器，每一個該檢光器可組構成，當該一或更多的第四輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第四輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第六準直透鏡，每一個該第六準直透鏡可組構成，當該一或更多的第四輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第四輸出光束。

依據本發明之另一種型態，提供一種光學裝置，包含單體光學模組，該單體光學模組包含第一主表面；第二主表面；第一全內反射表面；以及第二全內反射表面。當一或更多的第一輸入光 束從對準該第一全內反射表面之位置通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進。該一或更多的第一光束之第一部分透過該第二全內反射表面反射，並以第二方向行進，且做為一或更多的第一輸出光束，通過該第一主表面離開該單體光學模組。該一或更多的第一光束之第二部分未透過該第二全內反射表面反射，並維持以第一方向行進，且做為一或更多的第二輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組。

於一實施例中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第二全內反射表面的至少一個物理特性預先設定。

於一實施例中，該至少一個物理特性包含該第二全內反射表面之外形及方向。

於一實施例中，該單體光學模組係由聚合物所組成。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含對準該第一全內反射表面之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器可組構成，當該一或更多的第一輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第一輸出光束。所述之光學裝置復可包含一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖可組構成，當該一或更多的第二輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第二輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第一準直 透鏡，每一個該第一準直透鏡可組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡可組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。

於一實施例中，所述之光學裝置復可包含第三全內反射表面，其相鄰於該第二全內反射表面。所述之光學裝置復可包含一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第三全內反射表面反射，做為一或更多的第三輸出光束以第三方向行進。所述之光學裝置復可包含一或更多的檢光器，每一個該檢光器可組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束。所述之光學裝置復可包含複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡可組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束。所述之光學裝置復可包含複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡可組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。

以上所述或其他之本發明之特徵、實施型態及優點，將於以 下配合圖式予以說明。應了解到，前述較廣泛的說明或以下較具體的說明僅為例示，用以對申請專利範圍所請求保護之內容作更詳細的說明。

概述：

本發明提供一種包括單體光學模組之光學裝置。部分的光自可例如為VCSEL的光源發射出來，透過二個或更多的全內反射表面反射後，再與光纖耦合。自該光源發射出來的光之至少另一部分被反射至檢光器。介於導通至光纖與導通至檢光器間的光分歧率是依據物理特性被預設為符合特定的需求，所述的物理特性可例如為二個或更多之全內反射表面的形狀及/或方向。由於在該二個或更多的全反射表面上的光反射率可為100%，故介於兩個或更多的全內反射表面的光分歧率對於光偏振不敏感。藉由此設計，自光源發射出的光能被分歧至二個或更多的檢光器。

本發明所提供之單體光學模組可為射出成型且可為全聚合物。依據前述二個或更多的全內反射表面的結合，不需要額外的構件即可實現所述設計之光轉向與光分歧。據此，本設計有助於減少組件數量、簡化封裝複雜度、以及節省製造成本。

此外，依據本發明，可於單體模組中設計並實現任意調整的光分歧率。習用利用空氣間隙分歧光之方法在光分歧率大於20%時，會面臨極化相依損耗(Polarization Dependent Loss,PDL)的問題。為了在大於20%光分歧率之情況下使用該光學模組，必須利 用粗糙的輸出表面或其他方法將輸出光衰減(dropped)。相對的，本發明之實施例可實現任意調整的光分歧率，且該光分歧率對偏振不敏感。

實施例：

第3圖顯示本發明之一實施例之光學裝置10的剖面圖。

光學裝置10包含單體光學模組100、第一全內反射表面110、相鄰第一全內反射表面110之第二全內反射表面120、以及相鄰或接次於第二全內反射表面120之第三全內反射表面130。第二全內反射表面120係設置於第一全內反射表面110與第三全內反射表面130之間。其他的表面或結構只要不會阻擋到光束，即可設置於第一全內反射表面110與第三全內反射表面130之間。介於第一全內反射表面110與第二全內反射表面120之介面形成第一內光束分歧介面125。如第3圖所示，第一全內反射表面110之外表面與第二全內反射表面120之外表面於單體光學模組100上形成大致上呈V型的凹部。

單體光學模組100復包含第一光埠140、第二光埠150及第三光埠160。

第一光埠140對準第一內光束分歧介面125。第一光束182通過第一光埠140進入單體光學模組100並入射至第一內光束分歧介面125上，其中，部分光束透過第一全內反射表面110反射，作為第二光束184朝第一方向行進，而部分光束透過第二全內反射表面120反射，作為第三光束186朝第二方向行進。第二方向 大致上與第一方向相反對。

第二光埠150對準第一全內反射表面110，據此第二光束184通過第二光埠150離開單體光學模組100。

第三光埠160對準第三全內反射表面130，第三光束186之至少部分光束透過第三全內反射表面130反射，作為第四光束188朝第三方向行進。第四光束188通過第三光埠160離開單體光學模組100。

於一實施例中，光學模組10復可包含對準第一光埠140之光源180。光源180可發射通過第一光埠140進入單體光學模組100之第一光束182。光源180可例如為VCSEL、發光二極體(LED)、雷射二極體或其他類似者。

於另一實施例中，光學裝置10復可包含耦合至第二光埠150之光纖190，據此，通過第二光埠150離開單體光學模組100之第二光束184可耦合至光纖190。

於又一實施例中，光學裝置10復包含對準第三光埠160之第一檢光器170。第一檢光器170當第四光束188通過第三光埠160進入單體光學模組100時，可偵測第四光束188。

單體光學模組100的光束分歧率可依據至少一種物理特性預先設定，所述之物理特性可例如為第一全內反射表面110及第二全內反射表面120中至少一者之形狀及/或方向。

於一實施例中，單體光學模組100可由聚合物所組成。換言之，單體光學模組100可為全聚合物單體光學模組。

於一實施例中，光學裝置10復可包含第一準直透鏡(collimating lens)145，其耦合於第一光埠140，以準直通過第一光埠140進入或離開單體光學模組100之光束；第二準直透鏡155，其耦合於第二光埠150，以準直通過第二光埠150進入或離開單體光學模組100之光束；第三準直透鏡165，其耦合於第三光埠160，以準直通過第三光埠160進入或離開單體光學模組100之光束。

於第3圖中所示之實施型態，光源180發射第一光束182。第一光束182通過第一光埠140進入單體光學模組100，在透過第一準直透鏡145準直後，入射至第一內光束分歧介面125上。據此，第一光束182分歧為以第一方向行進之第二光束184以及以第二方向行進之第三光束186，第二方向大致與第一方向相反對。第三光束186入射至第三全內反射表面130，藉以將第三光束186轉折一角度後以第三方向行進，再透過第三光埠160離開單體光學模組100，利用準直透鏡165準直離開單體光學模組100之第三光束186，並利用檢光器170偵測。通過第二光埠150離開單體光學模組100之第二光束184透過第二準直透鏡155準直並耦合至光纖190。

第4圖為顯示本發明之另一實施例之光學裝置20的剖面圖。

光學模組20包含單體光學模組200，單體光學模組200包含第一全內反射表面210及第二全內反射表面220。第一光束272入射至第一全內反射表面210，作為第二光束274以第一方向行進，據此，第二光束274之第一部分透過第二全內反射表面220 反射，作為第三光束276以第二方向行進，而第二光束274之第二部分未透過第二全內反射表面220反射，作為第四光束278維持第一方向行進。

於一實施例中，單體光學模組200復包含接次於第二全內反射表面220之表面230，第二全內反射表面220位於第一全內反射表面210與表面230之間。於某些實施例中，表面230可為全內反射表面，而於其他實施例中，表面230亦可為非全內反射表面。其他的表面或結構可設置第一全內反射表面及第二全內反射表面間，只要該表面或結構不會阻擋光束。

單體光學模組200之光束分歧率可依據至少第二全內反射表面220與表面230中至少一者的至少一物理特性預先設定。

於一實施例中，單體光學模組200復包含第一光埠240、第二光埠250及第三光埠260。當第一光束272通過第一光埠240進入單體光學模組200時，入射至第一全內反射表面210上。第三光束276通過第二光埠250離開單體光學模組200。第四光束278通過第三光埠260離開單體光學模組200。

於一實施例中，光學裝置20復可包含對準第一光埠240之光源270。光源270可發射出第一光束272，第一光束272通過第一光埠240進入單體光學模組200。光源270可例如為VCSEL、發光二極體、雷射二極體或其他類似者。

於另一實施例中，光學裝置20復可包含對準第二光埠250之檢光器280。當第三光束276通過第二光埠250離開單體光學模組 200時，檢光器280可偵測第三光束276。

於又一實施例中，光學裝置20復可包含耦合至第三光埠260之光纖290，據此，通過第三光埠260離開單體光學模組200之第四光束278耦合至光纖290。

於一實施例中，光學裝置20復可包含第一準直透鏡245、第二準直透鏡255及第三準直透鏡265。在第一光束272通過第一光埠240進入單體光學模組200之前，第一準直透鏡245準直第一光束272。在第三光束276通過第二光埠250離開單體光學模組200之後，第二準直透鏡255準直第三光束276。在第四光束278離開單體光學模組200後，與光纖290耦合之前，第三準直透鏡265準直第四光束278。

於一實施例中，單體光學模組200可由聚合物所組成。換言之，單體光學模組200可為全聚合物單體光學模組。

第5圖顯示本發明之又一實施例之光學裝置30的剖面圖。

光學裝置30包含單體光學模組300，單體光學模組300包含第一全內反射表面310、相鄰第一全內反射表面310之第二全內反射表面320、以及相鄰或接次於第二全內反射表面320之第三全內反射表面330。第二全內反射表面320係設置於第一全內反射表面310與第三全內反射表面330之間。介於第一全內反射表面310之第二全內反射表面320之介面形成第一內光束分歧介面325。如第5圖所示，第一全內反射表面310之外表面與第二全內反射表面320之外表面於單體光學模組300上形成大致上呈V型的凹部。

單體光學模組300復包含第一光埠356、第二光埠358及第三光埠354。

第一光埠356對準第一內光束分歧介面325。第一光束380通過第一光埠356進入單體光學模組300並入射至第一內光束分歧介面325上，其中，部分光束透過第一全內反射表面310反射，作為第二光束382朝第一方向行進，而部分光束透過第二全內反射表面320反射，作為第三光束384朝第二方向行進。第二方向大致上與第一方向相反對。

第二光埠358對準第一全內反射表面310，據此，第二光束382通過第二光埠358離開單體光學模組300。

第三光埠354對準第三全內反射表面330。第三光束384可至少部分地透過第三全內反射表面330反射，以作為第四光束386於第三方向行進。第四光束386可通過第三光埠354離開單體光學模組300。

如第5圖所示，單體光學模組300復可包含第四全內反射表面340以及對準第四全內反射表面340之第四光埠352。第三光束384之部分以第二方向行進且不透過第三全內反射表面330反射，而作為第五光束388維持第二方向行進。第五光束388可透過第四全內反射表面340反射，而作為第六光束389以第四方向行進。第六光束389可通過第四光埠352離開單體光學模組300。

於一實施例中，光學裝置30復可包含對準第一光埠356之光源376。光源376可發射第一光束380，第一光束380通過第一光 埠356進入單體光學模組300。光源376可例如為VCSEL、發光二極體、雷射二極體或其他類似者。

於另一實施例中，光學裝置30復可包含耦合至第二光埠358之光纖390，據此，第二光束382通過第二光埠358離開單體光學模組300，並可耦合至光纖390。

於又一實施例中，光學裝置30復可包含對準第三光埠354之第一檢光器374。當第四光束386通過第三光埠354離開單體光學模組300時，第一檢光器374可偵測第四光束386。

於再一實施例中，光學裝置30復可包含對準第四光埠352之第二檢光器372。當第六光束389通過第四光埠352離開單體光學模組300時，第二檢光器372可偵測第六光束389。

單體光學模組300之光束分歧率可依據至少一種物理特性預先設定，所述之物理特性可例如為第一全內反射表面310、第二全內反射表面320及第三全內反射表面330中至少一者之形狀及/或方向。

於一實施例中，單體光學模組300可由聚合物所組成。換言之，單體光學模組300可為全聚合物單體光學模組。

於一實施例中，光學裝置30復可包含復可包含第一準直透鏡366，其耦合於第一光埠356，以準直通過第一光埠356進入或離開單體光學模組300之光束；第二準直透鏡368，其耦合於第二光埠358，以準直通過第二光埠358進入或離開單體光學模組300之光束；第三準直透鏡364，其耦合於第三光埠354，以準直通過 第三光埠354進入或離開單體光學模組300之光束；第四準直透鏡362，其耦合於第四光埠352，以準直通過第四光埠352進入或離開單體光學模組300之光束。

於第5圖所示之實施例中，光源376發射第一光束380。第一光束380在經過第一準直透鏡366準直後，通過第一光埠356進入單體光學模組300，並入射至入射至第一內光束分歧介面325上。接著，第一光束380分歧為以第一方向行進之第二光束382以及以第二方向行進之第三光束384，第二方向大致上與第一方向相反對。第三光束384之第一部分入射至第三全內反射表面330，藉以將第三光束384轉折一角度後做為第四光束386以第三方向行進，再透過第三光埠354離開單體光學模組300，並利用第三準直透鏡364準直離開單體光學模組300之第四光束386，並利用第一檢光器374偵測。第三光束384之第二部分未透過第三全內反射表面330反射，做為第五光束388維持第二方向行進，直到入射至第四全內反射表面340。透過第四全內反射表面340之反射，經過反射之第五光束388做為第六光束389以第四方向行進，再透過第四光埠352離開單體光學模組300，並利用第四準直透鏡362準直離開單體光學模組300之第六光束389，並利用第二檢光器372偵測。第二光束382透過第二光埠358離開單體光學模組300，再利用第二準直透鏡368準直離開單體光學模組300之第二光束382並耦合至光纖190。

第6圖顯示本發明之一實施例之光學裝置10的立體視圖。第 7圖顯示本發明之另一實施例之光學裝置15的立體視圖，第7圖之光學裝置15可為第6圖之光學裝置10的變化實施例，其可具有一個不同外形之全內反射表面的外表面以及介於二相鄰全內反射表面間包含複數個光束路徑(line)之內光束分歧介面，以取代第6圖所示之直線路徑。第6圖與第7圖顯示二個用以形成單體光學模組之立體結構的典型結構，並可於此二光分歧架構中實現光分歧率的調整。

如先前配合第3至5圖之說明，光束透過單體光學模組中之一個或多個全內反射表面反射，且最終分歧至光纖以及一個或多個檢光器。介於光纖以及一個或多個檢光器間之方分歧率可依據物理特性予以設計，所述之物理特性可例如為全內反射表面之形狀及/或方向。由於在全內反射表面的光反射率為100%，介於全內反射表面間光分歧率對於光偏振完全不敏感。藉由此種設計，自光源所發射出之光可分歧至一個或多個檢光器。於第5圖中，來自光源的光分歧的進入二個檢光器。若頻帶濾波器增加至一準直透鏡及相對應之檢光器間，則波長偏移可被監測。

具有多光通道且提供超過一個以上光訊號傳送之單體光學模組可依據第3至5圖所示之架構予以組裝。舉例言之，第8圖顯示本發明之一實施例之多通道光學模組的立體視圖。多通道光學模組係以第6圖所示之單通道光學模組100之光分歧架構為基礎。多通道光學模組包含以下所述之優點以簡單的將複數個單通道光學模組置放在一起。第一，透過減少光學模組的類型及數量 可大幅降低製造成本。第二，藉由簡化的封裝流程可降低封裝成本。於多通道光學模組中，不需要對每一個組件進行校準、樹脂添加(add-resin)、紫外線固化(UV-curing)或熱固化。最後，可將多通道光學模組封裝成較小的規格。

第9圖顯示本發明之一實施例之單體光學模組的立體視圖，其可傳送光訊號至具有光功率監測功能之第一光纖，並同時藉由第二光纖接收光訊號。第3至5圖所示光分歧架構可用於傳送光訊號至第一光纖。舉例言之，於第9圖中，第7圖所示之光學模組100可用於將光訊號傳送至第一光纖。如第9圖所示，如VCSEL、費布力-佩若(Fabry-Perot,FP)雷射、或LED之光源發射光至光學模組底部透鏡，部分的光透過第一全內反射表面反射再耦合至第一光纖，另一部分的光透過第二全內反射表面反射並行進至第三全內反射表面，再透過第三全內反射表面反射至位於光學模組下方之低速檢光器。為接收光訊號，來自第二光纖之輸入光訊號耦合至光學模組，光訊號接著透過第一全內反射表面反射至位於光學模組下方之高速檢光器。高速檢光器可將光訊號轉換成高速電訊號據以接收訊息。藉由第9圖所示光學模組，僅需要一個光學模組以接收光訊號並同時傳送另一個具有光功率檢測功能之光訊號。此光學模組之封裝更為簡單、容易地被製造且體積較二個相分離的單通道光學模組為小。據此，可大幅降低成本。

第9圖顯示之光耦合架構可擴展為單體光學模組，藉以提供傳送超過一個的光訊號並同時接收超過一個的光訊號。第10圖係 用以顯示所述單體光學模組之立體視圖。

儘管以上揭露了部分的實施例，但並非用以限制本發明之範圍。本發明技術領域中具有通常知識者均可在不違背本創作之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與變化。因此，本創作之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。

10‧‧‧光學裝置

15‧‧‧光學裝置

100‧‧‧單體光學模組

110‧‧‧第一全內反射表面

120‧‧‧第二全內反射表面

125‧‧‧第一內光束分歧介面

130‧‧‧第三全內反射表面

140‧‧‧第一光埠

145‧‧‧第一準直透鏡

150‧‧‧第二光埠

155‧‧‧第二準直透鏡

160‧‧‧第三光埠

165‧‧‧第三準直透鏡

170‧‧‧第一檢光器

180‧‧‧光源

182‧‧‧第一光束

184‧‧‧第二光束

186‧‧‧第三光束

188‧‧‧第四光束

190‧‧‧光纖

20‧‧‧光學模組

200‧‧‧單體光學模組

210‧‧‧第一全內反射表面

220‧‧‧第二全內反射表面

225‧‧‧第一內光束分歧介面

230‧‧‧表面

240‧‧‧第一光埠

245‧‧‧第一準直透鏡

250‧‧‧第二光埠

255‧‧‧第二準直透鏡

260‧‧‧第三光埠

265‧‧‧第三準直透鏡

270‧‧‧光源

272‧‧‧第一光束

274‧‧‧第二光束

276‧‧‧第三光束

278‧‧‧第四光束

280‧‧‧檢光器

290‧‧‧光纖

30‧‧‧光學裝置

300‧‧‧單體光學模組

310‧‧‧第一全內反射表面

320‧‧‧第二全內反射表面

325‧‧‧第一內光束分歧介面

330‧‧‧第三全內反射表面

340‧‧‧第四全內反射表面

352‧‧‧第四光埠

354‧‧‧第三光埠

356‧‧‧第一光埠

358‧‧‧第二光埠

362‧‧‧第四準直透鏡

364‧‧‧第三準直透鏡

366‧‧‧第一準直透鏡

368‧‧‧第二準直透鏡

372‧‧‧第二檢光器

374‧‧‧第一檢光器

376‧‧‧光源

380‧‧‧第一光束

382‧‧‧第二光束

384‧‧‧第三光束

386‧‧‧第四光束

388‧‧‧第五光束

390‧‧‧光纖

申請書所附的圖式說明用以讓本發明更易理解，並成為本說明書的一部分。圖式說明結合說明書用以例示本發明之實施例，並解釋本發明之創作原理。

第1圖顯示習知VCSEL組件的剖面圖；第2圖顯示另一種習知VCSEL組件的剖面圖；第3圖顯示本發明之一實施例之光學裝置的剖面圖；第4圖顯示本發明之另一實施例之光學裝置的剖面圖；第5圖顯示本發明之又一實施例之光學裝置的剖面圖；第6圖顯示本發明之一實施例之光學裝置的立體視圖；第7圖顯示本發明之另一實施例之光學裝置的立體視圖；第8圖顯示本發明之一實施例之多通道光學裝置的立體視圖；第9圖顯示本發明之另一實施例之雙通道光學裝置的立體視圖；以及第10圖顯示本發明之另一實施例之多通道光學裝置的立體視圖。

10‧‧‧光學裝置

100‧‧‧單體光學模組

110‧‧‧第一全內反射表面

120‧‧‧第二全內反射表面

125‧‧‧第一內光束分歧介面

130‧‧‧第三全內反射表面

140‧‧‧第一光埠

145‧‧‧第一準直透鏡

150‧‧‧第二光埠

155‧‧‧第二準直透鏡

160‧‧‧第三光埠

165‧‧‧第三準直透鏡

170‧‧‧第一檢光器

180‧‧‧光源

182‧‧‧第一光束

184‧‧‧第二光束

186‧‧‧第三光束

188‧‧‧第四光束

190‧‧‧光纖

Claims (20)

1. 一種光學裝置，包含：單體光學模組，包含：第一主表面；第二主表面，不同於該第一主表面；第一全內反射表面；以及第二全內反射表面，其相鄰於該第一全內反射表面，該第一全內反射表面與該第二全內反射表面之接合面形成一分歧介面，其中，該第一全內反射表面與該第二全內反射表面，以及該第一主表面與該第二主表面組構成，當一或更多的第一輸入光束從對準該該分歧介面通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束之第一部分透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進，並做為一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組，該一或更多的第一輸入光束之第二部分透過該第二全內反射表面反射，做為一或更多的第二光束以不同於第一方向之第二方向行進。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光學裝置，其中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第一全內反射表面及該第二全內反射表面中至少一者的至少一個物理特性預先設定。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光學裝置，其中，該至少一個物理特性包含該第一全內反射表面或該第二全內反射表面之外形及方向。
4. 如申請專利範圍第1項所述之光學裝置，其中，該單體光學模組係由聚合物所組成。
5. 如申請專利範圍第1項所述之光學裝置，復包含：對準該分歧介面之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組；一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖組構成，當該一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第一輸出光束；複數個第一準直透鏡，每一個該第一準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束；以及複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束。
6. 如申請專利範圍第1項所述之光學裝置，復包含：鄰接於該第二全內反射表面之第三全內反射表面，該第二全內反射表面介於該第一全內反射表面與該第三全內反射表面之間，該第三全內反射表面組構成，反射該一或更多的第二光束，做為一或更多的第二輸出光束 以第三方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模組；一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器組構成，當該一或更多的第二輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第二輸出光束；以及複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。
7. 如申請專利範圍第6項所述之光學裝置，復包含：介於該第二全內反射表面與該第三全內反射表面之間的第四全內反射表面，該第四全內反射表面組構成，反射該一或更多的第二光束之第一部分，據此，該一或更多的第二光束之第一部分，做為一或更多的第三輸出光束以第四方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模組；一或更多的第二檢光器，每一個該第二檢光器組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束；以及複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。
8. 如申請專利範圍第1項所述之光學裝置，復包含：一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束 通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第四輸出光束以第五方向行進；一或更多的檢光器，每一個該檢光器組構成，當該一或更多的第四輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第四輸出光束；複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束；以及複數個第六準直透鏡，每一個該第六準直透鏡組構成，當該一或更多的第四輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第四輸出光束。
9. 一種光學裝置，包含：單體光學模組，包含：第一主表面；第二主表面；第一全內反射表面；第二全內反射表面，其相鄰於該第一全內反射表面，該第一全內反射表面之外表面與該第二全內反射表面之外表面於該單體光學模組上形成大致上呈V型的凹部；以及第三全內反射表面，其相鄰於該第二全內反射表面，據此，該第二全內反射表面介於該第一全內反射表面與該第三全內反射表面之間， 其中，該第一全內反射表面、該第二全內反射表面、該第三全內反射表面，以及該第一主表面與該第二主表面組構成，當一或更多的第一輸入光束從對準該V型的凹部之位置通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束之第一部分透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進，並做為一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組，該一或更多的第一輸入光束之第二部分透過該第二全內反射表面反射，做為一或更多的第二光束以第二方向行進，以及其中以第二方向行進之該一或更多的第二光束，透過該第三全內反射表面反射並以第三方向行進，且做為一或更多的第二輸出光束，通過該第一主表面離開該單體光學模組。
10. 如申請專利範圍第9項之光學裝置，其中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第一全內反射表面及該第二全內反射表面中至少一者的至少一個物理特性預先設定，該至少一個物理特性包含該第一全內反射表面或該第二全內反射表面之外形及方向。
11. 如申請專利範圍第9項之光學裝置，其中，該單體光學模組係由聚合物所組成。
12. 如申請專利範圍第9項之光學裝置，復包含： 對準該V型的凹部之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組；一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖組構成，當該一或更多的第一輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第一輸出光束；一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器組構成，當該一或更多的第二輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第二輸出光束；複數個第一準直透鏡，每一個該第一準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束；複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束；以及複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。
13. 如申請專利範圍第9項之光學裝置，復包含：介於該第二全內反射表面與該第三全內反射表面之間的第四全內反射表面，該第四全內反射表面組構成，反射一或更多的第二光束之第一部分，據此，該一或更多的第二光束之第一部分，做為一或更多的第三輸出光束以第四方向行進，通過該第一主表面離開該單體光學模組； 一或更多的第二檢光器，每一個該第二檢光器組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束；以及複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。
14. 如申請專利範圍第9項之光學裝置，復包含：一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第四輸出光束以第五方向行進；一或更多的檢光器，每一個該檢光器組構成，當該一或更多的第四輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第四輸出光束；複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束；以及複數個第六準直透鏡，每一個該第六準直透鏡組構成，當該一或更多的第四輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第四輸出光束。
15. 一種光學裝置，包含：單體光學模組，包含： 第一主表面；第二主表面，不同於該第一主表面；第一全內反射表面；以及第二全內反射表面，其中，該第一全內反射表面與該第二全內反射表面，以及該第一主表面與該第二主表面組構成，當一或更多的第一輸入光束從對準該第一全內反射表面之位置通過該第一主表面進入該單體光學模組時，該一或更多的第一輸入光束透過該第一全內反射表面反射，做為一或更多的第一光束以第一方向行進，其中，該一或更多的第一光束之第一部分透過該第二全內反射表面反射，並以不同於第一方向之第二方向行進，且做為一或更多的第一輸出光束，通過該第一主表面離開該單體光學模組，以及其中，該一或更多的第一光束之第二部分未透過該第二全內反射表面反射，並維持以第一方向行進，且做為一或更多的第二輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組。
16. 如申請專利範圍第15項之光學裝置，其中，該單體光學模組之光束分歧率是依據該第二全內反射表面的至少一個物理特性預先設定。
17. 如申請專利範圍第15項之光學裝置，其中，該至少一個物理特性包含該第二全內反射表面之外形及方向。
18. 如申請專利範圍第15項之光學裝置，其中，該單體光學模組係由聚合物所組成。
19. 如申請專利範圍第15項之光學裝置，復包含：對準該第一全內反射表面之一或更多的光源，每一該光源發射各該第一輸入光束，並通過該第一主表面進入該單體光學模組；一或更多的第一檢光器，每一個該第一檢光器組構成，當該一或更多的第一輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第一輸出光束；一或更多的第一光纖，每一個該第一光纖組構成，當該一或更多的第二輸出光束，通過該第二主表面離開該單體光學模組時，光耦合至各該第二輸出光束；複數個第一準直透鏡，每一個該第一準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸入光束進入該單體光學模組，準直各該第一輸入光束；複數個第二準直透鏡，每一個該第二準直透鏡組構成，當該一或更多的第一輸出光束離開該單體光學模組，準直各個第一輸出光束；以及複數個第三準直透鏡，每一個該第三準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第二輸出光束。
20. 如申請專利範圍第15項之光學裝置，復包含：第三全內反射表面，其相鄰於該第二全內反射表面； 一或更多的第二光纖，其耦合至該單體光學模組，用以將一或更多的第二輸入光束輸入至該單體光學模組，據此，該一或更多的第二輸入光束通過該第二主表面進入該單體光學模組，並透過該第三全內反射表面反射，做為一或更多的第三輸出光束以第三方向行進；一或更多的檢光器，每一個該檢光器組構成，當該一或更多的第三輸出光束通過該第一主表面離開該單體光學模組時，檢測各該第三輸出光束；複數個第四準直透鏡，每一個該第四準直透鏡組構成，當該一或更多的第二輸入光束進入該單體光學模組時，準直各該第二輸入光束；以及複數個第五準直透鏡，每一個該第五準直透鏡組構成，當該一或更多的第三輸出光束離開該單體光學模組時，準直各該第三輸出光束。