TWI518394B - 光電元件 - Google Patents

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TWI518394B TW100132687A TW100132687A TWI518394B TW I518394 B TWI518394 B TW I518394B TW 100132687 A TW100132687 A TW 100132687A TW 100132687 A TW100132687 A TW 100132687A TW I518394 B TWI518394 B TW I518394B
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余尚真
陳永和
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源傑科技股份有限公司
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Description

光電元件
本發明是有關於一種光電元件，且特別是有關於一種用於光通訊的光電元件。
光通訊領域中，在訊號發送端需藉由用以發送光訊號的光電元件來將電訊號轉換成光訊號，而在訊號接收端則需藉由用以接收光訊號的光電元件來將所接收到的光訊號轉換成電訊號。因此，光電元件是光通訊領域中不可或缺的主要元件之一。
圖1是習知一種用以發送光訊號的光電元件之局部剖面示意圖，而圖2是圖1之基板與光纖的立體分解示意圖。請參照圖1與圖2，習知光電元件100包括基板110、多個發光件120以及多條光纖130。基板110具有彼此平行的多個條狀溝槽112，這些條狀溝槽112例如是沿直線方向D1延伸，而每一條光纖130配置於對應的一個條狀溝槽112內。此外，每一發光件120用以提供光束，在圖1標號122用以表示光束的光軸。光束經由光纖130的入光面132進入光纖130內，而傳遞至入光面132的光束之光軸122平行於條狀溝槽112及所述之直線方向D1。
當光束傳遞至光纖130的入光面132時，部分光束(如反射光束123)會被入光面132反射。為了避免反射光束123被反射回發光件120造成發光件120受損，習知技術會將光纖130的入光面132加工成斜面，使入光面132的法向量(normal vector)N1不平行於光軸122。然而，將光纖130的入光面132加工成斜面需耗費較多的時間，導致習知光電元件100的生產效率較差。
本發明提供一種光電元件，以降低生產成本。
本發明提出一種光電元件，其包括基板、導光件以及發光件。基板具有承載面。導光件配置於承載面，具有入光面與中心軸線。發光件適於提供光束至導光件內，其中光束之光軸於入光面處與中心軸線之間有夾角，入光面的法向量平行中心軸線。
在本發明之一實施例中，上述之夾角介於6度至10度。
在本發明之一實施例中，上述之夾角為8度。
在本發明之一實施例中，上述之光電元件更包括抗反射膜，其配置於入光面。
在本發明之一實施例中，上述之光電元件更包括膠材，其中基板更具有一反射面，反射面位於光軸上，膠材係覆蓋入光面及反射面。
在本發明之一實施例中，上述之膠材的折射率介於導光件的折射率與空氣的折射率之間，以提升導光件的入光效率。
在本發明之一實施例中，上述之導光件的中心軸線與入光面垂直。
在本發明之一實施例中，上述之承載面設有對位結構，以侷限導光件。
在本發明之一實施例中，上述之對位結構包括從基板之承載面凸出的多個對位柱，相鄰的兩對位柱及承載面之間構成一凹槽，導光件配置於凹槽內。
在本發明之一實施例中，上述之導光件之入光面垂直於承載面，而光束之光軸於入光面處與導光件之中心軸線位於同一平面，平面平行於承載面。
本發明之光電元件藉由改變導光件的設置方向，使導光件的中心軸線不平行於傳遞至入光面的光束之光軸，以防止部分光束被入光面反射回發光件，進而避免發光件受損。相較於習知技術，由於本發明不需將導光件的入光面加工成斜面，所以可省略對入光面加工的步驟，進而提高本發明之光電元件的生產效率。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
圖3是本發明一實施例之一種光電元件的俯視示意圖，而圖4是圖3之A-A線的剖面示意圖。請參照圖3與圖4，本實施例之光電元件200可應用於平面光波線路分路器(planar lightwave circuit splitter,PLC splitter)、陣列波導光柵(array waveguide grating,AWG)、四通道小封裝可插拔收發器(quad small-form factor pluggable transceiver, QSFP transceiver)等需要平行光耦合的光電通訊元件。此光電元件200包括基板210、導光件220以及發光件230。在圖3與圖4中，導光件220與發光件230的數量是以多個為例，但在另一實施例中，導光件220與發光件230的數量可分別為一個。
基板210可為矽基板或玻璃基板，但不以此為限。基板210具有承載面212，導光件220配置於承載面212，具有入光面222及中心軸線224。發光件230可為雷射，但不以此為限。發光件230適於提供光束，且光束經由入光面222進入導光件220內，在圖3中標號232用以表示光束的光軸。
承載面212例如設有對位結構，以侷限導光件220。本實施例之對位結構以條狀溝槽213為例，此條狀溝槽213是位於承載面212的凹陷結構。此條狀溝槽213的數量例如是與導光件220的數量對應，亦即每一導光件220配置於一個條狀溝槽213內，且條狀溝槽213的橫切面形狀及尺寸係對應於配置其中的導光件220，以致能侷限導光件220。
本實施例之導光件220是以光纖為例，在另一實施例中，亦可用光波導作為導光件220，其中光波導的材質例如是聚合物或介電材質。
在本實施例中，導光件220的中心軸線224平行於直線方線D2，傳遞至入光面222的光束之光軸232平行於直線方向D3，而直線方向D3與直線方向D2之間有夾角θ， 換言之，光束之光軸232於入光面222處與中心軸線224之間有夾角θ。由於入光面222的法向量平行直線方向D2，亦即平行中心軸線224，因此不需將入光面222加工成相對光軸232傾斜的斜面即可使入光面222的法向量N2不平行於光軸232。由於入光面222的法向量N2不平行於光軸232，即使部分光束(如反射光束233)被入光面222反射，反射光束233仍無法回到發光件230，因此能避免發光件230受損。由於本實施例之光電元件200不需對入光面222進行加工即可防止光束被入光面222反射回發光件230，所以能省略對入光面222的加工步驟，進而提高生產效率。
需說明的是，在發光件230與導光件220的入光面222之間的光路徑上可設有反射件、聚光件等光學元件(圖未示)，以將光束導引至導光件220的入光面222，並經由入光面222進入導光件220內。此外，上述之夾角θ例如是介於6度至10度，其中又以8度為較佳值，但不以此為限。
雖然上述對位結構是以條狀溝槽213為例，但本發明並不限定對位結構的具體形狀，只需能達到侷限導光件220的功效即可。舉例來說，如圖5所示，對位結構可包括從基板210a之承載面212a凸出的多個對位柱215，相鄰的兩對位柱215及承載面212a之間構成一凹槽217，導光件220即可配置於此凹槽217內。在另一實施例中，也可省略設置於基板的對位結構，而藉由其他對位方式使導光件220沿直線方向D2延伸。
圖6是本發明另一實施例之一種光電元件的俯視示意圖。請參照圖6，本實施例之光電元件200a與上述之光電元件200的優點與結構相似，差別處在於光電元件200a更包括抗反射膜240。此抗反射膜240配置於導光件220的入光面222，以降低光束在入光面222發生反射的機率，進而減少光損失。
圖7是本發明又一實施例之一種光電元件的剖面示意圖。請參照圖7，本實施例之光電元件200b與上述之光電元件200的優點與結構相似，差別處在於光電元件200b的基板210b具有反射面216，反射面216位於發光件230之光束的光軸上，因此發光件230所提供的光束經由反射面216反射而傳遞至導光件220的入光面222。此外，光電元件200b更包括膠材250，其配置於反射面216與導光件220之間，且覆蓋導光件220的入光面222以及反射面216。此膠材250的折射率係介於導光件220的折射率與空氣的折射率之間，以提升導光件220的入光效率，進而減少光損失。在導光件220為光纖的實施例中，膠材的折射率例如是介於1.5至1.55之間。此膠材可為矽膠或其他符合前述條件的材料。
綜上所述，本發明實施例揭露之光電元件至少具有下列優點：
1.相較於習知技術，由於本發明實施例之光電元件不需將導光件的入光面加工成相對光軸傾斜的斜面即可防止入光面將部分光束反射回發光件，所以可省略對入光面加 工的步驟，進而提高光電元件的生產效率。
2.在一實施例中，可於導光件的入光面設置抗反射層，所以降低光束於入光面發生反射的機率，以減少光損失。
3.在一實施例中，可藉由覆蓋反射面及導光件之入光面的膠材來提升導光件的入光效率，以減少光損失。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧光電元件
110‧‧‧基板
112‧‧‧條狀溝槽
120‧‧‧發光件
122‧‧‧光軸
123‧‧‧反射光束
130‧‧‧光纖
132‧‧‧入光面
200、200a、200b‧‧‧光電元件
210、210a、210b‧‧‧基板
212、212a‧‧‧承載面
213‧‧‧條狀溝槽
215‧‧‧對位柱
216‧‧‧反射面
217‧‧‧凹槽
220‧‧‧導光件
222‧‧‧入光面
224‧‧‧中心軸線
230‧‧‧發光件
232‧‧‧光軸
233‧‧‧反射光束
240‧‧‧抗反射膜
250‧‧‧膠材
D1、D2、D3‧‧‧直線方向
N1、N2‧‧‧法向量
θ‧‧‧夾角
圖1是習知一種用以發送光訊號的光電元件之局部剖面示意圖。
圖2是圖1之基板與光纖的立體分解示意圖。
圖3是本發明一實施例之一種光電元件的俯視示意圖。
圖4是圖3之A-A線的剖面示意圖。
圖5是本發明另一實施例之光電元件的剖面示意圖。
圖6是本發明另一實施例之一種光電元件的俯視示意圖。
圖7是本發明另一實施例之光電元件的剖面示意圖。
200．．．光電元件
210．．．基板
212．．．承載面
213．．．條狀溝槽
220．．．導光件
222．．．入光面
224．．．中心軸線
230．．．發光件
232．．．光軸
233．．．反射光束
D2、D3．．．直線方向
N2．．．法向量
θ．．．夾角

Claims (9)

  1. 一種光電元件，包括：一基板，具有一承載面；一導光件，配置於該承載面上，具有一入光面及一中心軸線；一發光件，適於提供一光束至該導光件內，其中該光束之光軸於該入光面處與該中心軸線之間有一夾角，該入光面的一法向量平行該中心軸線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中該夾角介於6度至10度。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光電元件，其中該夾角為8度。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，更包括一抗反射膜，配置於該入光面。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，更包括一膠材，其中該基板更具有一反射面，該反射面位於該光軸上，該膠材係覆蓋該入光面及該反射面。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之光電元件，其中該膠材的折射率介於該導光件的折射率與空氣的折射率之間，以提升該導光件的入光效率。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中該承載面設有一對位結構，以侷限該導光件。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之光電元件，其中該對位結構包括從該基板之該承載面凸出的多個對位柱，相鄰 的兩對位柱及該承載面之間構成一凹槽，該導光件配置於該凹槽內。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光電元件，其中該導光件之該入光面垂直於該承載面，而該光束之該光軸於該入光面處與該導光件之該中心軸線位於同一平面，該平面平行於該承載面。
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