TWI575272B - 光轉接器及光訊號傳輸裝置 - Google Patents

光轉接器及光訊號傳輸裝置 Download PDF

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TWI575272B
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Description

光轉接器及光訊號傳輸裝置
本發明涉及半導體積體電路領域，尤其涉及一種光轉接器及一種使用該光轉換器的光訊號傳輸裝置。
先前的光電電路板一般是設置在一電子設備(比如電腦)內，用於與該電子設備的其他光電電路板之間進行光訊號的傳遞，但是隨著電子資訊技術的高速發展，如何實現光電電路板與外接電子設備(比如USB閃存驅動器)間的訊號傳遞，成為人們日益關注的問題。
可以考慮利用光連接器來實現光電電路板與外接電子設備間的訊號傳遞。然而，先前的光電電路板的發光模組位於承載板上，光電電路板的平面光波導設置在承載板的下方的第一基板上，發光模組發射的光線豎直向下發射，被反射鏡反射後，沿該平面光波導射出，也就是說光電電路板的出射光幾乎是貼著第一基板進行傳遞的。而先前的外接電子設備的光連接器的發光模組設置在第二基板上，發光模組發射的光線豎直向上發射，被光連接器的光耦合透鏡的反射面反射後，沿著與該第二基板平行的方向射出，使得光連接器的光出射方向與第二基板之間存在一定間距。這樣就使得第一基板與第二基板對接時，平面光波導的出射光與光連 接器的出射光線不能位於同一水平面上，使得光電電路板與光連接器之間不能進行正常的訊號傳遞。因此，如何實現光電電路板與光連接器間的光訊號的正常傳遞成為人們日益關注的問題。
有鑒於此，有必要提供一種能夠實現光電電路板與外接電子設備的光連接器間的正常傳遞光訊號的光轉接器及一種使用該光轉換器的光訊號傳輸裝置。
一種光轉接器，其包括一第一承載板及一第一光耦合透鏡。該第一光耦合透鏡包括一第一本體、一第一反射鏡、一第二反射鏡及一第一聚光透鏡。該第一反射鏡設置在該第一承載板上。該第一本體包括一與該第一承載板間隔一定距離的第一頂板。該第一頂板由透光材料製成。該第二反射鏡及該第一聚光透鏡設置在該第一頂板上。該第一承載板用於承載平面光波導。該第一反射鏡用於將該平面光波導射出的光線反射至該第二反射鏡，該光線經該第二反射鏡反射後到達該第一聚光透鏡，再被該第一聚光透鏡會聚後發射出去。該第一反射鏡包括一第一反射面。該第一本體還包括複數第一側板。該複數第一側板連接該第一頂板及該第一承載板。與該第一反射鏡的第一反射面相對的第一側板上開設一用於供該平面光波導穿過的第一通孔。該第一通孔開設於該第一側板靠近該第一承載板的端部。
一種光訊號傳輸裝置，其包括上述的光轉接器、一光連接器及一光電電路板，該光連接器包括一第一基板、一第二光耦合透鏡及一第一光收發模組。該第二光耦合透鏡包括一第二本體、一第三反射鏡及一第三光耦合透鏡。該第二本體包括一與該第一基板間 隔一定距離的第二頂板。該第二頂板由透光材料製成。該第三反射鏡及該第三聚光透鏡設置在該第二頂板上。該第一光收發模組固定在該第一基板上。該第一光收發模組發射的光訊號依次經過該第三反射鏡反射及該第三光耦合透鏡透射後射出。該光電電路板包括一第二基板、一平面光波導、一第二承載板、一第二光收發模組及一第三光耦合透鏡。該平面光波導設置在該第二基板上。該第二承載板及該第二基板位於該平面光波導的相對兩側，該第二承載板與該第二基板之間間隔一定距離。該第二光收發模組固定在該第二承載板的遠離該平面光波導的一側。該第三光耦合透鏡包括一用於將該第二光收發模組發射的光訊號反射至該平面光波導的第四反射鏡。該第三聚光透鏡與該第一聚光透鏡對齊設置以接收該第一聚光透鏡發射的光訊號。該平面光波導用於將該光訊號傳送至該第一反射鏡。
相較於先前技術，本發明的光轉接器及光訊號傳輸裝置，通過將該光電電路板的該平面光波導射入的光線向上彎折，使得該光線的出射方向與該第一承載板之間間隔一定距離，因此該第一聚光透鏡能夠與該第三聚光透鏡對齊設置，使得該光電電路板及該光連接器之間正常的光訊號傳遞。
100‧‧‧光訊號傳輸裝置
10‧‧‧光轉接器
11‧‧‧第一承載板
13‧‧‧第一光耦合透鏡
130‧‧‧第一本體
130a‧‧‧第一容置腔
131‧‧‧第一頂板
131a‧‧‧第一內表面
131b‧‧‧第一外側面
132‧‧‧第一側板
132a‧‧‧第一通孔
135‧‧‧第一反射鏡
135a‧‧‧第一反射面
136‧‧‧第二反射鏡
136a‧‧‧第二反射面
137‧‧‧第一聚光透鏡
138‧‧‧第二聚光透鏡
30‧‧‧光連接器
31‧‧‧第一基板
330‧‧‧第二本體
330a‧‧‧第二容置腔
331‧‧‧第二頂板
331a‧‧‧第二內表面
331b‧‧‧第二外側面
332‧‧‧第二側板
33‧‧‧第二光耦合透鏡
333‧‧‧第三聚光透鏡
334‧‧‧第四聚光透鏡
335‧‧‧第三反射鏡
335a‧‧‧第三反射面
35‧‧‧第一光收發模組
37‧‧‧第一晶片
50‧‧‧光電電路板
501‧‧‧平面光波導
51‧‧‧第二基板
53‧‧‧第二承載板
531‧‧‧第一表面
532‧‧‧第二表面
533‧‧‧第二通孔
54‧‧‧第二光收發模組
55‧‧‧第二晶片
56‧‧‧第三光耦合透鏡
561‧‧‧第四反射鏡
561a‧‧‧第四反射面
562‧‧‧第五聚光透鏡
563‧‧‧第六聚光透鏡
57‧‧‧BGA
圖1係本發明較佳實施方式的光訊號傳輸裝置的示意圖。
圖2係圖1的光訊號傳輸裝置的光轉接器的結構示意圖。
圖3係圖1的光訊號傳輸裝置的光連接器的結構示意圖。
圖4係圖1的光訊號傳輸裝置的光電電路板的結構示意圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
請參閱圖1，為本發明實施方式提供的一種光訊號傳輸裝置100，其包括一光轉接器10、一光連接器30及一光電電路板50。
如圖2所示，該光轉接器10包括一第一承載板11及一第一光耦合透鏡13。該第一承載板11用於承載一光電電路板50的平面光波導501。該第一光耦合透鏡13包括一第一本體130、一第一反射鏡135、一第二反射鏡136、一第一聚光透鏡137及一第二聚光透鏡138。該第一本體130內開設一第一容置腔130a，且蓋設在該第一承載板11上。該第一本體130包括一與該第一承載板11相對設置的第一頂板131及複數與該第一頂板131相連接的第一側板132。該第一頂板131與該第一承載板11平行設置，且與該第一承載板11之間間隔一定距離。該複數第一側板132連接該第一頂板131及該第一承載板11，以將該第一頂板131支撐在該第一承載板11上。該第一頂板131由透光材料製成，且包括一面向該第一承載板11的第一內表面131a及一與該第一內表面131a垂直的第一外側面131b。該第一反射鏡135固定在該第一承載板11上，且容置在該第一容置腔130a內。該第一反射鏡135包括一個第一反射面135a。該第一反射鏡135的第一反射面135a與該第一承載板11之間的夾角為135°。該第二反射鏡136嵌設在該第一頂板131內。該第二反射鏡136的第二反射面136a與該第一內表面131a之間的夾角為45°。該第二反射面136a與該第一反射面135a相對設置，且相互平行。該第一聚光透鏡137設置在該第一外側面131b上，用於將被該第二反射鏡136反射後的光線會聚後射出該光轉接器10，並 且還用於將外界射入的光線會聚後再射入該第二反射鏡136。該第二聚光透鏡138設置在該第一內表面131a上，用於將從該第一反射鏡135出射的光線進行會聚後再射入該第二反射鏡136，並且還用於將從外界射入並被該第二反射鏡136反射的光線會聚到該第一反射鏡135上。
該第一側板132靠近該第一承載板11的端部開設一第一通孔132a。該平面光波導501設置在該第一承載板11上，且穿過該第一通孔132a與該第一反射面135a對接。當然，在其他實施方式中，該平面光波導501也可與該第一反射面135a間隔一定距離。
該光轉接器10的出射光的傳遞路徑為：從該平面光波導501射出的光線被該第一反射鏡135反射到該第二聚光透鏡138內，然後到達該第二反射鏡136，被該第二反射鏡136反射到該第一聚光透鏡137內，然後射出該光轉接器10。同樣，外界的光線經過該第一聚光透鏡137後，到達該第二反射鏡136，被該第二反射鏡136反射到該第一反射鏡135，最後射入該平面光波導501內。該光轉接器10的入射光線與該光轉接器10的出射光平行但傳遞方向相反。
如圖3所示，該光連接器30設置在一外接電子設備(比如USB閃存驅動器內)，且包括一第一基板31、一第二光耦合透鏡33、一第一光收發模組35及一第一晶片37。
該第二光耦合透鏡33包括一第二本體330、一第三聚光透鏡333、一第四聚光透鏡334及一第三反射鏡335。該第二本體330內開設一第二容置腔330a，且蓋設在該第一基板31上。該第二本體330包括一與該第一基板31平行的第二頂板331及一與該第二頂板331相連接的第二側板332。該第二頂板331由透光材料製成，且包括 一面向該第二容置腔330a的第二內表面331a與該第二內表面331a垂直的第二外側面331b。該第三聚光透鏡333設置在該第二外側面331b上。該第四聚光透鏡334設置在該第二內表面331a上。該第三反射鏡335嵌設在該第二頂板331內，且該第三反射鏡335的第三反射面335a與該第二頂板331之間的夾角為45°。
該第一光收發模組35及該第一晶片37固定在該第一基板31上，且容置在該第二容置腔330a內。該第一晶片37與該第一光收發模組35電連接，用於將該第一光收發模組35的光訊號轉換成電訊號傳遞給該第一基板31，還用於將該第一基板31傳遞的電訊號轉換成光訊號傳遞給該第一光收發模組35。
該光連接器30的光訊號傳遞路徑如下：外界射入的光訊號經過該第三聚光透鏡333會聚後，被該第三反射鏡335反射到該第四聚光透鏡334內，最後被該第一光收發模組35接收。同樣，該第一光收發模組35發射出的光訊號被該第四聚光透鏡334會聚後，到達該第三反射鏡335，然後被該第三反射鏡335反射至該第三聚光透鏡333，被該第三聚光透鏡333會聚後出射出去。
如圖4所示，該光電電路板50包括一第二基板51、一平面光波導501、一第二承載板53、一第二光收發模組54、一第二晶片55及一第三光耦合透鏡56。
該平面光波導501設置在該第二基板51上。
該第二承載板53及該第二基板51位於該平面光波導501的相對兩側，該第二承載板53與該第二基板51之間間隔一定距離。該第二承載板53包括相對設置的第一表面531及第二表面532。該第二承 載板53上開設兩個貫穿該第一表面531及該第二表面532的第二通孔533。在本實施方式中，該第二承載板53為低溫共燒陶瓷基板(LTCC)，該第二承載板53與該第二基板51相互平行，該第一表面531與該第二表面532相互平行，且該第二通孔533的延伸方向垂直於該第一表面531及該第二表面532。
該第二光收發模組54固定在該第一表面531上，且分別與該第二通孔533對齊設置。該第二晶片55固定在該第一表面531上，且與該第二光收發模組54電連接。該第二晶片55用於將該第二光收發模組54的光訊號轉換成電訊號傳遞給該第二承載板53，還用於將該第二承載板53傳遞的電訊號轉換成光訊號傳遞給該第二光收發模組54。
該第三光耦合透鏡56包括一第四反射鏡561、一第五聚光透鏡562及一第六聚光透鏡563。該第四反射鏡561固定在該第二基板51上，該第四反射鏡561的第四反射面561a與該平面光波導501相對設置且該第四反射面561a與該第二基板51的夾角為135°。
該第五聚光透鏡562固定在該第二表面532上，且與該第二通孔533對齊設置。該第六聚光透鏡563的一端設置在該平面光波導501上，另一端設置在該第四反射鏡561上。當然，在其他實施方式中，該第六聚光透鏡563也可不設置在平面光波導501及該第四反射鏡561上，只要能夠將該第五聚光透鏡562出射的光線會聚後射入到該第四反射鏡561內，或者將該第四反射鏡561出射的光線會聚後射入到該第五聚光透鏡562內即可。
該第二承載板53通過球柵陣列結構(Ball Grid Array,BGA)57與該第二基板51電連接，在本實施方式中，該第二承載板53與該第 二基板51也可通過其他方式進行電連接。
該光電電路板50的光訊號傳遞路徑為：該第二光收發模組54發射出的光線通過該第二通孔533後，依次通過該第五聚光透鏡562及該第六聚光透鏡563被會聚後，然後被該第四反射鏡561反射到該平面光波導501內。同樣，外界傳遞的光訊號經過該平面光波導501後，被該第四反射鏡561反射，然後被該第六聚光透鏡563及該第五聚光透鏡562會聚後，最後通過該第二通孔533，到達該第二光收發模組54。
該光轉接器10用於連接該光連接器30及該光電電路板50，使得該光連接器30及該光電電路板50能夠正常進行光訊號的傳遞。具體的，該光連接器30發射出的光訊號經由該第三聚光透鏡333及該第一聚光透鏡137會聚後，進入該光轉接器10內，然後從該平面光波導501射出，進入該平面光波導501，最後射入該光電電路板50內，被該第二光收發模組54接收。同樣，該光電電路板50射出的光訊號從該平面光波導501射出後，通過該平面光波導501射入該光轉接器10內，然後從該第一聚光透鏡137射出，通過該第三聚光透鏡333射入該光轉接器10內，最後被該第一光收發模組35接收。
在其他實施方式中，該第一承載板11與該第二基板51也可為一體成型結構。
相較於先前技術，本發明的光轉接器及其應用的光訊號傳輸裝置，通過將該光電電路板50的該平面光波導501射入的光線向上彎折，使得該光線的出射方向與該第一承載板11之間間隔一定距離，因此該第一聚光透鏡137與該第三聚光透鏡333對齊設置，使得 該光電電路板50及該光連接器30之間能夠正常傳遞光訊號。
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援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。
10‧‧‧光轉接器
11‧‧‧第一承載板
13‧‧‧第一光耦合透鏡
130‧‧‧第一本體
130a‧‧‧第一容置腔
131‧‧‧第一頂板
131a‧‧‧第一內表面
131b‧‧‧第一外側面
132‧‧‧第一側板
132a‧‧‧第一通孔
135‧‧‧第一反射鏡
135a‧‧‧第一反射面
136‧‧‧第二反射鏡
136a‧‧‧第二反射面
137‧‧‧第一聚光透鏡
138‧‧‧第二聚光透鏡
501‧‧‧平面光波導

Claims (9)

  1. 一種光轉接器，其包括一第一承載板及一第一光耦合透鏡；該第一光耦合透鏡包括一第一本體、一第一反射鏡、一第二反射鏡及一第一聚光透鏡；該第一反射鏡設置在該第一承載板上；該第一本體包括一與該第一承載板間隔一定距離的第一頂板；該第一頂板由透光材料製成；該第二反射鏡及該第一聚光透鏡設置在該第一頂板上；該第一承載板用於承載平面光波導；該第一反射鏡用於將該平面光波導射出的光線反射至該第二反射鏡，該光線經該第二反射鏡反射後到達該第一聚光透鏡，再被該第一聚光透鏡會聚後發射出去，該第一反射鏡包括一第一反射面，該第一本體包括複數第一側板，該複數第一側板連接該第一頂板及該第一承載板，與該第一反射鏡的第一反射面相對的第一側板上開設一用於供該平面光波導穿過的第一通孔，該第一通孔開設於該第一側板靠近該第一承載板的端部。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的光轉接器，其中，該第一頂板包括一面向該第一承載板的第一內表面及一與該第一內表面垂直的第一外側面，該第二反射鏡嵌設在該第一頂板內，該第一聚光透鏡設置在該第一外側面上。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的光轉接器，其中，該光轉接器還包括一第二聚光透鏡，該第二聚光透鏡設置在該第一內表面上，用於將從該第一反射鏡反射的光線會聚至該第二反射鏡。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的光轉接器，其中，該第一頂板與該第一承載板相互平行，該第一反射面與該第一承載板之間的夾角為135°，該第二反射鏡包括一第二反射面，該第二反射面與該第一反射面相對設置，且 相互平行。
  5. 一種光訊號傳輸裝置，其包括一如申請專利範圍第1項所述的光轉接器、一光連接器及一光電電路板，該光連接器包括一第一基板、一第二光耦合透鏡及一第一光收發模組；該第二光耦合透鏡包括一第二本體、一第三反射鏡及一第三光耦合透鏡；該第二本體包括一與該第一基板間隔一定距離的第二頂板；該第二頂板由透光材料製成；該第三反射鏡及該第三聚光透鏡設置在該第二頂板上；該第一光收發模組固定在該第一基板上；該第一光收發模組發射的光訊號依次經過該第三反射鏡反射及該第三光耦合透鏡透射後射出；該光電電路板包括一第二基板、一平面光波導、一第二承載板、一第二光收發模組及一第三光耦合透鏡；該平面光波導設置在該第二基板上；該第二承載板及該第二基板位於該平面光波導的相對兩側，該第二承載板與該第二基板之間間隔一定距離；該第二光收發模組固定在該第二承載板的遠離該平面光波導的一側；該第三光耦合透鏡包括一用於將該第二光收發模組發射的光訊號反射至該平面光波導的第四反射鏡，該第三聚光透鏡與該第一聚光透鏡對齊設置，以接收該第一聚光透鏡發射出的光訊號，該平面光波導用於將該光訊號傳送至該第一反射鏡。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的光訊號傳輸裝置，其中，該第二頂板包括一面向該第二承載板的第二內表面及一與該第二內表面垂直的第二外側面，該第三反射鏡嵌設在該第二頂板內，該第三聚光透鏡設置在該第二外側面上。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的光訊號傳輸裝置，其中，該光連接器還包括一第四聚光透鏡，該第四聚光透鏡設置在該第二內表面上，用於將被該第三反射鏡反射的光線進行會聚至該第一光收發模組，還用於將該第一光收發模組出射的光線會聚後射至該第三反射鏡。
  8. 如申請專利範圍第5項所述的光訊號傳輸裝置，其中，該第二承載板上開設一用於供該第二光收發模組發射的該光訊號通過的第二通孔。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的光訊號傳輸裝置，其中，該光訊號傳輸裝置還包括第四光耦合透鏡，該第四光耦合透鏡還包括一第五聚光透鏡及一第六聚光透鏡，該第五聚光透鏡固定在與該第二光收發模組相背的該第二承載板表面，且與該第二通孔對齊設置；該第六聚光透鏡與該第五聚光透鏡對齊設置，該第二光收發模組發射的該光訊號依次經該第五聚光透鏡及該第六聚光透鏡導引至該第四反射鏡。
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