TWI530723B - 光通訊系統 - Google Patents

Description

光通訊系統

本發明涉及一種光通訊系統。

在光通訊傳輸技術中，訊號係以光的形式輸出並進行傳輸，然後在應用端再將光訊號轉化為電訊號以進行應用。

目前所使用的具有光訊號輸入及輸出雙重功能的光通訊系統中一般都設置有光訊號發射單元以及光訊號接收單元，該光訊號發射單元以及光訊號接收單元通常會設置在一塊承載體上，且以垂直於該承載體的方向進行光訊號的發射以及接收。

然而，為了節省光通訊傳輸系統的空間，一般傳輸光訊號的光纖都會沿著平行於該承載體的方向跑線，這樣光纖若要與光訊號發射單元以及光訊號接收單元以直接對準的方式進行耦合對接的話，勢必就要將光纖進行彎折，而這種方式會大大降低光訊號傳輸效率。

有鑒於此，提供一種結構簡單且傳輸效率高的光通訊系統實為必要。

一種光通訊系統，包括一承載體、一光訊號處理模組、一光訊號傳輸模組、及一光路轉換單元。該光訊號處理模組包括一光訊號 接收單元及一光訊號發射單元，該光訊號接收單元及該光訊號發射單元設置於該承載體上。該光訊號傳輸模組包括一光纖及一光纖接頭，該光纖的一端固定於該光纖接頭上。該光路轉換單元設置於該光訊號處理模組與該光訊號傳輸模組之間，該光路轉換單元包括一主體部及一埋設於該主體部內的光路平移部。該主體部與該光路平移部的折射率不同。該主體部包括第一光學面、第二光學面以及該第一光學面與該第二光學面之間的第三光學面，其中，該第一光學面與該光訊號傳輸模組相對，該第三光學面與該光訊號處理模組相對。由該光訊號傳輸模組輸入的輸入光訊號由該第一光學面進入該主體部，然後經過該光路平移部折射後發生光路平移，進一步在該第二光學面處發生全反射後，自該第三光學面射入至該光訊號接收單元；由該光訊號發射單元發射的輸出光訊號由該第三光學面進入該主體部並在該主體部的第二光學面發生反射後，然後經過該光路平移部折射後發生光路平移後，自該第一光學面射出至該光訊號傳輸模組。該光路平移部具有相對且平行的第一表面和第二表面，該第一表面鄰近該第二光學面，該第二表面鄰近該第一光學面，該輸入光訊號和輸出光訊號均穿過該第一表面和第二表面，且鄰近該第一表面的該輸入光訊號和輸出光訊號的傳輸方向平行，該第一表面和第二表面均傾斜於該輸入光訊號和輸出光訊號的傳輸方向。

與先前技術相比，所述的光通訊系統採用光路轉換單元作為光訊號處理模組與光訊號傳輸模組之間的光路彎轉元件，從而使該光通訊系統不用彎折光纖就能夠實現光纖沿著平行於該承載體的表面的方向跑線的目的，節省了光電傳輸架構的空間。另，該光路轉換單元的主體部內設置光路平移部，通過光路平移部可對不同 波長光產生不同大小的平移的作用，可使來自外部的輸入光及自該光訊號發射單元發出的波長不同於輸入光訊號和輸出光訊號僅由一根光纖傳輸，節省成本，同時可使結構簡化。

100‧‧‧光通訊系統

10‧‧‧承載體

20‧‧‧光訊號傳輸模組

30‧‧‧光訊號處理模組

40‧‧‧光路轉換單元

102‧‧‧表面

21‧‧‧光纖接頭

22‧‧‧光纖

11‧‧‧定位孔

211‧‧‧接頭本體

212‧‧‧第一透鏡單元

214‧‧‧收容孔

215‧‧‧第一表面

216‧‧‧第二表面

31‧‧‧光訊號接收單元

32‧‧‧光訊號發射單元

41‧‧‧主體部

42‧‧‧第二透鏡單元

43a‧‧‧第三透鏡單元

43b‧‧‧第四透鏡單元

44‧‧‧光路平移部

401‧‧‧第一光學面

402‧‧‧第二光學面

403‧‧‧第三光學面

441‧‧‧第三表面

442‧‧‧第四表面

443‧‧‧第五表面

444‧‧‧第六表面

320‧‧‧輸出光

220‧‧‧輸入光

圖1是本發明實施例所提供的光通訊系統的結構示意圖。

圖2是本發明實施例所提供的光通訊系統的結構分解示意圖。

圖3是圖1所示光通訊系統的光路轉換單元內的光路圖。

圖4是圖3所示光路轉換單元的俯視圖。

下面將結合附圖對本發明所提供的實施例作進一步詳細說明。

請一併參閱圖1至圖2，本發明實施方式提供一種光通訊系統100，其包括承載體10、光訊號傳輸模組20、光訊號處理模組30以及光路轉換單元40。其中，該承載體10為長方形板狀，其具有一表面102，該光訊號傳輸模組20、光訊號處理模組30以及光路轉換單元40均設置在該承載體10的表面102上。

該光訊號傳輸模組20包括一光纖接頭21及一光纖22，其中，該光纖接頭21用於收容固定該光纖22，該光纖22用於傳輸光訊號，在本發明中，該光訊號傳輸模組20的光訊號傳輸方向與該承載體10的表面102平行。

該光纖接頭21包括一接頭本體211、一第一透鏡單元212及兩個定位柱(圖未示)，該接頭本體211大致呈長方體，在該接頭本體211上開設有收容孔214，該光纖22的一端部收容固定於該收容孔214。該第一透鏡單元212設置於該接頭本體211的與該光纖22的 端部相對的第一表面215，且該第一透鏡單元212與該光纖22的端部正對。該定位柱凸出形成於該接頭本體211相鄰於該第一表面215的第二表面216，在該承載體10上開設有用於配合該定位柱213的定位孔11，該光纖接頭21通過該相互配合的定位柱213與定位孔11結構固定在該承載體10上。

該光訊號處理模組30包括一個光訊號接收單元31以及一個光訊號發射單元32，其中，該光訊號接收單元31用於接收由該光訊號傳輸模組20傳輸過來的外部光訊號，該光訊號發射單元32用於發射光訊號並通過該光訊號傳輸模組20向外部傳輸。

在本實施例中，該光訊號處理模組30接收和發射光訊號之方向大致垂直於該承載體10的表面102。

該光路轉換單元40設置於該光訊號處理模組30與該光訊號傳輸模組20之間，其用於改變該光訊號處理模組30與該光訊號傳輸模組20之間的光訊號的傳輸方向。

請進一步參閱圖3，該光路轉換單元40包括一主體部41、一第二透鏡單元42、一第三透鏡單元43a、一第四透鏡單元43b及一埋設於主體部41內的光路平移部44。該主體部41包括有第一光學面401、第二光學面402以及與該第一光學面401及第二光學面402均相連接的第三光學面403，其中，該第一光學面401與該光訊號傳輸模組20相對，該第三光學面403與該光訊號處理模組30相對。 由該光訊號傳輸模組20輸入的外部光訊號由該第一光學面401進入該光路轉換單元40，並經過該光路平移部44的折射後發生光路平移，然後在該第二光學面402處發生全反射後，最後自該第三光學面403射出至該光訊號處理模組30；相反的，由該光訊號處 理模組30發射的光訊號由該第三光學面403進入該光路轉換單元40並在該第二光學面402處發生全反射，然後經過該光路平移部44的折射後發生光路平移，最後自該第一光學面401射出至該光訊號傳輸模組20。本實施例中，該第一光學面401與該第三光學面403垂直，該第二光學面402與該第三光學面403的夾角為45度，且該光訊號發射單元32與光訊號接收單元31的連線與第一光學面401、第二光學面402以及第三光學面403均平行。

優選的，該第一光學面401垂直於該光訊號傳輸模組20的光訊號傳輸方向，該第三光學面403垂直於該光訊號處理模組30的光訊號發射方向。

可以理解，射入該光路轉換單元40內的光訊號至少經過一次全反射後再由該光路轉換單元40射出。

該第二透鏡單元42設置於該第一光學面401且與該第一透鏡單元212相正對，用於將發射自光訊號發射單元32的光線會聚，以及將來自該第一透鏡單元212的光線轉化為平行光線射入至該主體部41。該第三透鏡單元43a和第四透鏡單元43b設置於該第三光學面403，且分別與該光訊號接收單元31和光訊號發射單元32相對，該第三透鏡單元43a用於將接收到的光線會聚並傳輸至該光訊號接收單元31，該第四透鏡單元43b用於將光訊號發射單元32發出的光線轉化為平行光後傳輸至該主體部41。

該光路平移部44設置於該主體部41內，本實施例中，該光路平移部44為長方體狀，且該光路平移部44的具有相對的第三表面441和第四表面442以及相對的第五表面443和第六表面444，且第五表面443和第六表面444連接該第三表面441和第四表面442。該第 三表面441和第四表面442平行於該第三光學面403，第五表面443和第六表面444相互平行且傾斜於該第一光學面401，其傾斜方向如圖3至4所示。其中，該第五表面443與該第二光學面402相鄰，該第六表面444與該第一光學面401相鄰。

該光路平移部44為透光材料，且折射率與該主體部41的折射率不同，本實施例中，該光路平移部44的折射率小於該主體部41的折射率。該光路平移部44可採用在該主體部41內開設長方體狀孔洞，然後將液態塑膠材料注入該孔洞，然後再將液態塑膠材料固化後形成。當然，該光路平移部44也可以通過其他方式形成，如直接將長方形固體材料插入形成於主體部41內的長方體狀孔洞形成，並不限於本實施例。

請參閱圖3和圖4，為該光通訊系統100中光路轉換單元40的光路圖。該光訊號發射單元32發出一輸出光320，且該輸出光320經過該第四透鏡單元43b後以垂直於該第三光學面403的方向傳輸至該主體部41內並入射至該第二光學面402，本實施例中，該輸出光320為紅色光；該輸出光320被該第二光學面402反射後，以垂直於該第一光學面401的方向入射至該光路平移部44的第五表面443，由於第五表面443傾斜於該第一光學面401，故第五表面443也傾斜於該輸出光320的入射方向，由光的折射原理可知，該輸出光320自該第六表面444出射後的傳輸方向仍垂直於該第一光學面401，但在平行於該第一光學面401和第三光學面403的方向上有一第一偏移量D1；該輸出光320自該第六表面444出射後依次經過第二透鏡單元42和第一透鏡單元212後進入光纖22，並由光纖輸出至外界。

該光纖22將一來自外部的輸入光220通過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42後以垂直於該第一光學面401的方向傳輸至該主體部41內，本實施例中，該輸入光220為藍色光；該輸入光220傾斜於該光路平移部44的第六表面444的方向進入該光路平移部44，並由該第五表面443出射，由光的折射原理，該輸入光220自該第五表面443出射後傳輸方向仍垂直於第一光學面401，但在平行於該第一光學面401和第二光學面402的方向上有一第二偏移量D2；自該第六表面444出射的輸入光220經第二光學面402反射後進入第三透鏡單元43a，該輸入光220經過第三透鏡單元43a的會聚後進入該光訊號接收單元31。

根據光學知識可知，由於紅色光的波長大於藍色光的波長，光路平移部44的折射率小於該主體部41的折射率，在光線通過第五表面443或第六表面444時，相同入射角的情況下，藍色光在光路平移部44內的折射角大於紅色光在光路平移部44內的折射角，光線自光路平移部44出射後，紅色光的偏移量小於藍色光的偏移量。 故，在本實施例中，第一偏移量D1小於所述第二偏移量D2，則該輸入光220和輸出光320在傳輸至該第六表面444與該第一光學面401之間區域時的距離小於該輸入光220和輸出光320在傳輸至該第五表面443與該第二光學面402之間區域時的距離。而且，當保持該輸入光220和輸出光320在傳輸至該第五表面443與該第二光學面402之間區域時的距離不變時，該光路平移部44在光線傳輸方向上的厚度即第五表面443與該第六表面444的距離越大，則該輸入光220和輸出光320在傳輸至該第六表面444與該第一光學面401之間區域時的距離就越小，本實施例中，該輸入光220和輸出光320在傳輸至該第六表面444與該第一光學面401之間區域時的 距離可以使得輸入光220和輸出光320同時穿過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42。

可以理解，該輸入光220和輸出光320還可以為其他波長的光，但需輸入光220與輸出光320的波長不同，以使其經過該光路平移部44後可產生不同的偏移量，從而使輸入光220和輸出光320可同時穿過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42。同樣可以理解，該光路平移部44的傾斜方向和角度可根據實際情況調整，該光路平移部44的折射率也可以大於該主體部41的折射率，只要可以實現使具有不同波長的輸入光220和輸出光320經過光路平移部44後產生不同的橫向偏移，且該輸入光220和輸出光320可同時經過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42即可。

本實施例中，該第五表面443和第六表面444傾斜於與位於該第二光學面402與該第五表面443之間的該輸入光220和輸出光320的傳輸方向垂直且相交的直線，如此則可使具有不同波長的輸入光220和輸出光320經過光路平移部44後產生不同的偏移量，進而使該輸入光220和輸出光320可同時穿過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42。優選地，該第五表面443和第六表面444垂直於位於該第二光學面402與該第五表面443之間的該輸入光220和輸出光320的傳輸方向所確定的平面。

另外，該光訊號接收單元31與該光訊號發射單元32的連線也可以垂直於該第一光學面401，此時，在該第二光學面402與該第五表面443之間的該輸出光320和該輸入光220的傳輸方向，與該光訊號接收單元31與該光訊號發射單元32的連線共面，對應的，該光路平移部44的第五表面443和第六表面444傾斜於與位於該第二光 學面402與該第五表面443之間的該輸入光220和輸出光320的傳輸方向垂直且相交的直線，且該輸出光320和該輸入光220可傾斜穿過該第五表面443，使具有不同波長的輸出光320和輸入光220可同時穿過該第一透鏡單元212和第二透鏡單元42。

需要說明的是，該輸出光320通過光纖22傳輸至外部後，可通過分光元件將該輸出光320從該光纖22內分離出來。

與先前技術相比，本實施例的光通訊系統100採用光路轉換單元40作為光訊號處理模組30與光訊號傳輸模組20之間的光路彎轉元件，從而使該光通訊系統100不用彎折光纖22就能夠實現光纖22沿著平行於該承載體10的表面102的方向跑線的目的，節省了光電傳輸架構的空間。另，本實施例在光路轉換單元40的主體部41內設置光路平移部44，通過光路平移部44可對不同波長光產生不同大小的平移的作用，可使來自外部的輸入光220及自該光訊號發射單元32發出的波長不同於輸入光220和輸出光320僅由一根光纖22傳輸，節省成本，同時可使結構簡化。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士爰依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

40‧‧‧光路轉換單元

31‧‧‧光訊號接收單元

32‧‧‧光訊號發射單元

41‧‧‧主體部

42‧‧‧第二透鏡單元

43a‧‧‧第三透鏡單元

43b‧‧‧第四透鏡單元

44‧‧‧光路平移部

401‧‧‧第一光學面

402‧‧‧第二光學面

403‧‧‧第三光學面

441‧‧‧第三表面

442‧‧‧第四表面

443‧‧‧第五表面

444‧‧‧第六表面

320‧‧‧輸出光

220‧‧‧輸入光

Claims (10)

1. 一種光通訊系統，其包括：一承載體；一光訊號處理模組，該光訊號處理模組包括一光訊號接收單元及一光訊號發射單元，該光訊號接收單元及該光訊號發射單元設置於該承載體上；一光訊號傳輸模組包括一光纖及一光纖接頭，該光纖的一端固定於該光纖接頭上；及一光路轉換單元，設置於該光訊號處理模組與該光訊號傳輸模組之間，該光路轉換單元包括一主體部及一埋設於該主體部內的光路平移部，該主體部與該光路平移部的折射率不同，該主體部包括第一光學面、第二光學面以及該第一光學面與該第二光學面之間的第三光學面，其中，該第一光學面與該光訊號傳輸模組相對，該第三光學面與該光訊號處理模組相對，由該光訊號傳輸模組輸入的輸入光訊號由該第一光學面進入該主體部，然後經過該光路平移部折射後發生光路平移，進一步在該第二光學面處發生全反射後，自該第三光學面射入至該光訊號接收單元，由該光訊號發射單元發射的輸出光訊號由該第三光學面進入該主體部並在該主體部的第二光學面發生反射後，然後經過該光路平移部折射後發生光路平移後，自該第一光學面射出至該光訊號傳輸模組，該光路平移部具有相對且平行的第一表面和第二表面，該第一表面鄰近該第二光學面，該第二表面鄰近該第一光學面，該輸入光訊號和輸出光訊號均穿過該第一表面和該第二表面，且鄰近該第一表面的該輸入光訊號和輸出光訊號的傳輸方向平行，該第一表面和該第二表面均傾斜於該輸入光訊號和 輸出光訊號的傳輸方向。
2. 如申請專利範圍第1項所述之光通訊系統，其中，該承載體具有一垂直於第一表面的第三表面，該光訊號處理模組、該光訊號傳輸模組及該光路轉換單元均設置於該第三表面上。
3. 如申請專利範圍第2項所述之光通訊系統，其中，該第三光學面平行該第三表面，該第一光學面垂直於該第三表面，該第二光學面與該第三光學面呈45度角傾斜。
4. 如申請專利範圍第3項所述之光通訊系統，其中，該第三光學面與該第一光學面和該第二光學面分別相連接。
5. 如申請專利範圍第3項所述之光通訊系統，其中，該光訊號傳輸模組進一步包括第一透鏡單元，該第一透鏡單元設置於該光纖接頭上，該第一透鏡單元與該第一光學面相鄰且與該光纖的端部相正對，用於將該輸入光訊號會聚後傳輸至該主體部及將該輸出光訊號轉化為平行光傳輸至該光纖，該光路轉換單元進一步包括一第二透鏡單元，該第二透鏡單元設置於該第一光學面且與該第一透鏡單元正對，該第二透鏡單元用於將來自該第一透鏡單元的輸入光訊號轉化為平行光，並將該輸出光訊號會聚後傳輸至該第一透鏡單元。
6. 如申請專利範圍第5項所述之光通訊系統，其中，該光路轉換單元進一步包括一第三透鏡單元和一第四透鏡單元，該第三透鏡單元和該第四透鏡單元均設置於該第三光學面且分別與該光訊號接收單元和光訊號發射單元相對，該第三透鏡單元用於會聚該輸入光訊號，該第四透鏡單元用於將該輸出光訊號轉化為平行光射入該主體部。
7. 如申請專利範圍第3項所述之光通訊系統，其中，該光訊號接收單元與該光訊號發射單元的連線平行於該第一光學面，該光路平移部進一步包括相對且平行的第四表面和第五表面，該第四表面和該第五表面垂直並連 接該第一表面和該第二表面，該第四表面和該第五表面平行於該第三光學面，該第一表面和該第二表面傾斜於該第一光學面。
8. 如申請專利範圍第7項所述之光通訊系統，其中，該第一表面和該第二表面均垂直於該第三表面。
9. 如申請專利範圍第1項所述之光通訊系統，其中，該光路平移部的折射率小於該主體部的折射率。
10. 如申請專利範圍第9項所述之光通訊系統，其中，該光路平移部採用以下步驟製成：在該主體部內開設長方體狀孔洞；將液態塑膠材料注入該孔洞；及固化注入的液態塑膠材料，固化後的塑膠材料具有光路選擇功能。