TWI599808B - 光學通訊裝置 - Google Patents

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Description

光學通訊裝置
本發明涉及一種光學通訊裝置，尤其設計一種具有光訊號回饋功能之光學通訊裝置。
在光學通訊領域，光學通訊裝置一般包括光發射元件、光接收元件、傳輸光訊號之光纖以及設置於所述光發射元件、光接收元件與所述光纖之間之棱鏡。所述棱鏡用於將所述光發射元件所發射之光束耦合至所述光纖或者將光纖傳遞之外部光束耦合至所述光接收元件。已有之光學通訊裝置，所述光發射元件發射之光束直接被所述棱鏡耦合至所述光纖，無法得知所述光發射元件發出之光束強度是否符合預期強度，導致無法保證光學通訊裝置之穩定性。
有鑒於此，有必要提供一種可以保證光學通訊之穩定性之光學通訊裝置。
一種光學通訊裝置，包括至少一個光發射元件、至少一個光接收元件、一個棱鏡、至少兩個光纖以及至少一個電連接至所述至少一個光發射元件之光偵測器。所述棱鏡包括一個入射面、一個連接至所述入射面之第一全反射面、一個連接至所述第一全反射面之第一出射面、一個連接至所述第一出射面之第二全反射面及一 個連接至所述第二全反射面之第二出射面。所述第入射面上設置有至少兩個第一透鏡，每個所述至少一個光發射元件及每個所述至少一個光接收元件與相應一個第一透鏡相對設置。所述第一出射面上設置有至少兩個第二透鏡，每個所述至少兩個光纖與相應一個第二透鏡相對設置。所述第二出射面設置有至少一個第三透鏡，每個所述至少一個光偵測器與相應一個第三透鏡相對設置。所述第一透鏡將每個光發射元件所發射之光束轉換為平行光束後投射至所述第一全反射面，所述第一全反射面將平行光束反射至所述第一出射面後分別投射至對應一個第二透鏡以形成第一光束及投射至所述第二全反射面以形成第二光束。所述對應一個第二透鏡將所述第一光束耦合至對應一個光纖。所述第二全反射面將所述第二光束反射至對應一個第三透鏡後耦合至對應一個光偵測器。
相對於已有技術，所述光學通訊裝置藉由所述棱鏡將每個光發射元件所發射之光束分為第一光束及第二光束，並將第一光束耦合至對應一個光纖，將第二光束轉至對應一個光偵測器，因此能夠即時地對所述光發射元件所發射之光束進行偵測，並可根據偵測結果調整每個光發射元件所發射之光束強度，從而能夠確保所述光學通訊裝置之穩定性。
100‧‧‧光學通訊裝置
10‧‧‧光發射元件
20‧‧‧光接收元件
30‧‧‧棱鏡
31‧‧‧第一棱鏡
311‧‧‧入射面
3111‧‧‧第一透鏡
312‧‧‧第一全反射面
313‧‧‧第一出射面
3131‧‧‧第二透鏡
314‧‧‧第一側面
32‧‧‧第二棱鏡
321‧‧‧組合面
322‧‧‧切割面
323‧‧‧第二全反射面
324‧‧‧第二出射面
3241‧‧‧第三透鏡
325‧‧‧第二側面
40‧‧‧光纖
50‧‧‧光偵測器
L1‧‧‧光束
L11‧‧‧第一光束
L12‧‧‧第二光束
圖1係本發明實施方式之光學通訊裝置之立體示意圖。
圖2係圖所示之光學通訊裝置之另一角度之立體示意圖。
圖3係圖1所示之光學通訊裝置之左視圖。
下面將結合附圖對本發明作一具體介紹。
請參閱圖1及圖2，為本發明實施方式之光學通訊裝置100之立體示意圖。所述光學通訊裝置100包括兩個光發射元件10、兩個光接收元件20、一個棱鏡30、四個光纖40以及兩個光偵測器50。
所述光發射元件10用於將電訊號轉換為相應之光訊號。所述光發射元件10可以為鐳射光源或者其他類型之光源，本實施方式中，所述光發射元件10為表面垂直腔面鐳射發射元件(vertical cavity surface emitting laser,VCSEL)。所述光接收元件20用於將光訊號轉換為相應之電訊號，本實施方式中，所述光接收元件20為光電二極體(photoelectric diode,PD)。
所述棱鏡30包括一個三棱柱狀之第一棱鏡31及一個四棱柱狀之第二棱鏡32。所述第一棱鏡31包括依次首尾連接之一個入射面311、一個第一全反射面312及一個第一出射面313。所述入射面311及所述第一出射面313均與所述第一全反射面312之間成45度夾角相連接，所述入射面311垂直連接所述第一出射面313。所述第一棱鏡31還包括兩個第一側面314，所述第一全反射面312垂直連接於所述兩個第一側面314之間。每個第一側面314為等腰直角三形。在其他實施方式中，所述第一側面314也可以不垂直所述第一全反射面312。所述入射面311設置有四個呈直線排列且間隔設置之第一透鏡3111，每個第一透鏡3111為一圓形凸透鏡。每個光發射元件10及每個光接收元件20與對應之一個第一透鏡3111間隔相對，其中，每個光發射元件10及每個光接收元件20之中心與對應一個第一透鏡3111之中心對準。
請同時參閱圖3，所述第一出射面313設置有四個呈直線排列且間 隔設置之第二透鏡3131，每個第二透鏡3131為一個半圓形凸透鏡並包括一個經過該第二透鏡3131一直徑方向之底面3132，所述底面3132平行於所述入射面311。每個光纖40與對應之一個第二透鏡3131間隔相對，其中每個光纖之中心軸垂直於所述第一出射面313。本實施方式中，所述第一透鏡3111及所述第二透鏡3131均與所述第一棱鏡31一體成型而成。
所述第二棱鏡32包括依次首尾連接之一個組合面321、一個切割面322、一個第二全反射面323及一個第二出射面324。所述組合面321與所述第一出射面313相貼合，所述組合面321之面積小於所述第一出射面313之面積。本實施方式中，所述第一棱鏡31與所述第二棱鏡32一體成型製成，即所述第一出射面313與所述組合面321共面。所述切割面322垂直連接至所述組合面321且與每個第二透鏡3131之底面3132重合。所述第二全反射面323連接至所述切割面322且與所述切割面322之間形成135度角，即所述第二全反射面323通過所述切割面322連接至所述第一出射面313。
所述第二出射面324連接在所述組合面321與所述第二全反射面323之間，所述第二出射面324與所述第二全反射面323之間成45度夾角且與所述組合面321垂直連接。所述第二棱鏡32還包括兩個第二側面325。所述第二全反射面323垂直連接於所述兩個第二側面325之間。每個第二側面325為直角梯形。在其他實施方式中，所述第二側面325也可以不垂直所述第二全反射面323。所述第二出射面324設置有兩個呈直線排列且間隔設置之第三透鏡3241，每個第三透鏡3241為一個圓形之凸透鏡。本實施方式中，所述第二出射面324與所述入射面311共面，每個第三透鏡3241設置於 所述第二出射面324上並延伸至所述入射面311。在其他實施方式中，所述第二出射面324與所述入射面311也可不共面，每個第三透鏡3241僅設置於所述第二出射面324上。
每個光偵測器50與對應之一個第三透鏡3241間隔相對，其中，每個光偵測器50之中心與對應一個第三透鏡3241之中心對準。本實施方式中，所述第三透鏡3241與所述第二棱鏡32一體成型製成。
所述光學通訊裝置100之工作原理如下：如圖3所示，每個光發射元件10發出發散之光束L1並將所述發散之光束L1射向所述棱鏡30；對應一個第一透鏡3111將所述發散之光束L1轉換為平行之光束L1；所述平行之光束L1投向所述第一全反射面312，所述第一全反射面312將所述平行之光束L1分別反射至所述第一出射面313上對應一個第二透鏡3131以形成第一光束L11及投射至所述第二全反射面323以形成第二光束L12。本實施方式中，將所述第一光束L11之光強度與所述第二光束L12之光強度之比例設定為1比1。所述對應之一個第二透鏡3131將所述第一光束L11彙聚後耦合至對應一個光纖40，再由所述對應之光纖40將第一光束L11傳輸至其他光學元件(圖未示)。所述第二全反射面323將所述第二光束L12反射至對應一個第三透鏡3241。所述對應之一個第三透鏡3241將所述第二光束L12彙聚至對應一個光偵測器50。所述光偵測器50將所述第二光束L12之強度回饋至所述光發射元件10。本實施方式中，由於所述第一光束L11之光強度與所述第二光束L12之光強度比例為1比1，因此，所述第二光束L12之強度即所述第一光束L11之強度。所述光發射元件10可以根據所述第二光束L12之強度調整其發出之光束L1之強度。
所述光學通訊裝置100藉由所述棱鏡30將每個光發射元件10所發射之發散之光束L1分為所述第一光束L11及所述第二光束L12，並將第一光束L11耦合至對應一個光纖40，將第二光束L12轉至對應一個光偵測器50，因此能夠即時地對所述光發射元件10所發射之光束進行偵測，並可根據偵測結果調整每個光發射元件10所發射之光束強度，從而能夠確保所述光學通訊裝置100之穩定性。
所述光發射元件10、所述光接收元件20及所述光纖40之數量並限於本實施方式，可以根據實際應用設置。例如，在其他實施方式中，所述光發射元件10、所述光接收元件20可以分別為一個、所述光纖40為兩個，對應之，所述第一透鏡3111、所述第二透鏡3131均為兩個、所述第三透鏡3241為一個以及光偵測器50數量為一個，所述光發射元件10、所述光接收元件20與對應一個第一透鏡3111相對設置，每個光纖40與對應一個第二透鏡3131相對設置，所述光偵測器50與所述第三透鏡3241相對設置。所述光發射元件10、所述光接收元件20及所述光纖40之數量均可以是兩個以上，相應之，所述第一透鏡3111之數量為所述光發射元件10及所述光接收元件20之數量之和，所述第二透鏡3131之數量對應於所述光纖40之數量，所述第三透鏡3111之數量為對應於所述光發射元件10之數量。
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。
100‧‧‧光學通訊裝置
10‧‧‧光發射元件
20‧‧‧光接收元件
31‧‧‧第一棱鏡
311‧‧‧入射面
312‧‧‧第一全反射面
313‧‧‧第一出射面
3131‧‧‧第二透鏡
32‧‧‧第二棱鏡
322‧‧‧切割面
323‧‧‧第二全反射面
325‧‧‧第二側面
40‧‧‧光纖
50‧‧‧光偵測器

Claims (10)

  1. 一種光學通訊裝置，包括至少一個光發射元件、至少一個光接收元件、一個棱鏡、至少兩個光纖以及至少一個電連接至所述至少一個光發射元件之光偵測器；其中，所述棱鏡包括一個呈三棱柱狀之第一棱鏡及一個四棱柱狀之第二棱鏡；所述第一棱鏡包括依次首尾連接之入射面、連接至所述入射面之第一全反射面及連接至所述第一全反射面之第一出射面；所述第二棱鏡包括依次首尾連接之一個組合面、一個切割面、一個連接至所述第一出射面之第二全反射面及一個連接至所述第二全反射面之第二出射面；所述組合面與所述第一出射面相貼合；所述切割面垂直連接至所述第一出射面的中間位置；所述入射面上設置有至少兩個第一透鏡，每個所述至少一個光發射元件及每個所述至少一個光接收元件與相應一個第一透鏡相對設置；所述第一出射面上設置有至少兩個第二透鏡，每個所述至少兩個光纖與相應一個第二透鏡相對設置；所述第二出射面設置有至少一個第三透鏡，每個所述至少一個光偵測器與相應一個第三透鏡相對設置；所述第一透鏡將每個光發射元件所發射之光束轉換為平行光束後投射至所述第一全反射面，所述第一全反射面將平行光束反射至所述第一出射面後分別投射至對應一個第二透鏡以形成第一光束及投射至所述第二全反射面以形成第二光束；所述對應一個第二透鏡將所述第一光束耦合至對應一個光纖；所述第二全反射面將所述第二光束反射至對應一個第三透鏡後耦合至對應一個光偵測器。
  2. 如請求項1所述之光學通訊裝置，其中，所述入射面及所述第一出射面均與所述第一全反射面之間成45度夾角相連接，所述入射面垂直連接所述第一出射面。
  3. 如請求項2所述之光學通訊裝置，其中，所述第一棱鏡還包括兩個第一側面，所述第一全反射面垂直連接於所述兩個第一側面之間，每個第一側面為等腰直角三形。
  4. 如請求項2所述之光學通訊裝置，其中，所述至少兩個第一透鏡、至少兩個第二透鏡之數量及所述至少兩個光纖之數量均為四個，所述至少一個光發射元件、至少一個光接收元件及至少一個光偵測器之數量均為兩個，每個第一透鏡及每個第三透鏡均為圓形凸透鏡，每個第二透鏡均為半圓形凸透鏡。
  5. 如請求項4所述之光學通訊裝置，其中，每個第二透鏡包括一個經過該第二透鏡之一直徑方向之底面，所述底面平行於所述入射面。
  6. 如請求項5所述之光學通訊裝置，其中，所述切割面與每個第二透鏡之底面重合，所述第二全反射面通過所述切割面連接至所述第一出射面，所述第二出射面連接在所述組合面與所述第二全反射面之間。
  7. 如請求項6所述之光學通訊裝置，其中，所述第二全反射面切割面且與所述切割面之間成135度角相連接，所述第二出射面與所述組合面垂直連接且與所述第二全反射面成45度角。
  8. 如請求項6所述之光學通訊裝置，其中，所述組合面之面積小於所述第一出射面之面積。
  9. 如請求項6所述之光學通訊裝置，其中，所述第二棱鏡還包括兩個第二側面，所述第二全反射面垂直連接於所述兩個第二側面之間，每個第二側面為直角梯形。
  10. 如請求項6所述之光學通訊裝置，其中，所述第二出射面與所述入射面共面，每個第三透鏡設置於所述第二出射面上並延伸至所述出射面。
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