TWI601990B - Spectroscopic device - Google Patents

Description

分光裝置

本發明係有關於一種光學元件，尤指一種具改變光束投射角度之分光裝置。

目前一般分光裝置主要係利用光傳輸來快速傳遞大量訊號，但是利用光來傳輸訊號時，必須先將電氣訊號透過發光元件轉換成光訊號，而在轉換的過程中，需要利用一光偵測元件(Monitor Photo Diode,MPD)來監控發光元件的發光狀態，用以適度調整發光元件的發光量。

習知之分光裝置為利用多片反射鏡片將發光元件所產生的光束分光成兩不同路徑之光束，再將其中的一分光光束利用準直透鏡準直化後照射於光偵測元件上。

但由於利用多片反射鏡片進行分光時，發光元件與光偵測元件間須有一定距離，以供鏡片折射光束，使光束照射至光偵測元件，而導致無法將分光裝置小型化，且利用多片反射鏡片來進行光線反射，在組裝時，更增加組裝的困難度。

本發明者有鑑於前述分光裝置於實際使用上，有無法小型化及組裝不易之缺失，而發明本分光裝置加以改善。

本發明之主要目的係為提供一種分光裝置，其係藉由折射部來改變分光光束之路徑，用以調整光偵測元件(MPD)與發光元件間的距離，達到分光裝置小型化之目的。

為達到前述發明目的，本發明所運用的技術手段係在於提供一種小型化之分光裝置，其係包含一本體、一主反射部、一副反射部及一折射部。本體具有一入光口及一出光口，且入光口供一入射光束射入，主反射部設於本體一側，主反射部與出光口形成不同之擺設角度，且主反射部反射入射光束，形成一主光束，主光束由出光口射出，而副反射部設於本體一側，且副反射部一端與主反射部一端相鄰設置，副反射部與主反射部間形成有一夾角，副反射部反射入射光束，形成一副光束，折射部設於本體之一側，且與入光口位於本體之同一側，並與入光口形成有一角度，而副光束由折射部射出，以供副光束產生偏折的投射角度。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，更包括一光偵測元件，光偵測元件位於本體外部，且光偵測元件與入光口位於相對本體之同一側，光偵測元件用以偵測副光束強度。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，光偵測元件位置依穿過折射部之光束與副反射部的設定位置而調整。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，更包含一第一準直透鏡，第一準直透鏡設於入光口位置，且準直透鏡用以將入射光束準直化。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，更包含一第二準直透鏡，第二準直設於出光口位置，且準直透鏡用以將主光束準直化。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，主反射部與 副反射部至少一面為一反射鏡面。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，主反射部與副反射部至少其中之一為本體之一面具有一高反射率膜層。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，反射膜為一金屬膜。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，主反射部與副反射部於本體之一面，具有一折抗反射膜層，折抗反射膜層之折射率與本體折射率不同。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，折抗反射膜之折射率與本體之折射率不同。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，折射部為一透鏡，折射部之折射率與空氣之折射率不同。

在本發明一實施例中，上述之分光裝置，其中，折射部之折射率大於空氣之折射率。

1‧‧‧分光裝置

11‧‧‧本體

12‧‧‧入光口

121‧‧‧第一準直透鏡

13‧‧‧出光口

131‧‧‧第二準直透鏡

14‧‧‧折射部

15、15’、15”‧‧‧主反射部

151‧‧‧主光束

152‧‧‧主反射膜層

152’‧‧‧主折抗反射膜層

16、16’、16”‧‧‧副反射部

161‧‧‧副光束

162‧‧‧副反射膜層

162’‧‧‧副折抗反射膜層

21‧‧‧發光元件

211‧‧‧入射光束

31‧‧‧光偵測元件

41‧‧‧光纖

θ‧‧‧夾角

第1圖係本發明第一實施例之側視示意圖。

第2圖係本發明第一實施例具光路之側視示意圖。

第3圖系本發明第二實施例之部份立體示意圖。

第4圖系本發明第三實施例之部份立體示意圖。

本發明之第一實施例如第1圖至第2圖所示，本發明之分光裝 置1，包含一本體11、一主反射部15及一副反射部16及一折射部14。

本體11具有一入光口12及一出光口13，入光口12位於本體11一側，入光口12位置設有一第一準直透鏡121，且第一準直透鏡121位於入光口12向外一側，用以將外部入射光束準直化，出光口13位於本體11相鄰入光口12一側，出光口13具有一第二準直透鏡131，第二準直透鏡131用以將穿過出光口13的光束準直化。

主反射部15位於本體11之一側，且主反射部15與出光口13形成不同之擺設角度，以供主反射部15與入射光束間形成有一相對角度，相對角度為35~50度之夾角，尤其以45度之夾角較佳，主反射部15可為一反射鏡面，反射鏡面例如為具全反射之鏡面，用以反射入射光束形成一主光束151。副反射部16位於本體11之一側，副反射部16與與主反射部15間夾設一夾角θ，該夾角θ介於135~170度，副反射部16可為一反射鏡面，反射鏡面例如為俱全反射之鏡面，用以反射入射光束形成一副光束161。

折射部14設於本體11，且與入光口12位於同一側，並與入光口12擺射的角度不同，折射部14之折射率與空氣之折射率不同，且藉由折射率之不同改變副光束161偏折的投射角度，且折射部14例如為具不同折射率之一透鏡、一薄膜、一透明基板與一薄膜組合而成之組合體等，或其他能改變光束投射角度功能之材質。

發光元件21對應於本體11的入光口12，發光元件21例如一雷射二極體(Laser Diode)、一發光二極體(LED)、一垂直腔面激光 發射器(VCSEL)或是其他類似光源。

光偵測元件31位於本體11外側，且光偵測元件31與發光元件21位於相對本體之相一側，光偵測元件31與發光元件21間的距離，係藉由副反射部16的擺放角度及折射部14的折射率至少其中之一所決定，光偵測元件31接收經由入光口12穿出之副光束161用來調整發光元件21輸出光束之強度。

一光纖41位於本體11外側，且對應於出光口13位置，光纖41用以接收經由出光口13所射出之主光束151，並將該主光束151傳遞出去。

另外，本實施例可經由複數個分光裝置以線性排列或陣列方式形成一分光模組。

當發光元件21接收到電子訊號後，將接收到的電子訊號以光束形式射出一入射光束211，入射光束211經由第一準直透鏡121準直化後穿過入光口12，入射光束211同時照射於主反射部15與副反射部16，且分別形成主光束151及副光束161，主光束151穿過出光口13經過鏡第二準直透鏡131進入光纖41，副反射部16反射入射光束211形成副光束161，副光束161經由折射部14射出，當副光束161穿過折射部14時，因折射部14折射率與空氣之折射率不同，因而改變副光束161的投射角度。

當折射部14的折射率較空氣折射率為大時，副光束161產生折射角度變化，使副光束161更為靠近發光元件21，因此可縮小光偵測元件31與發光元件21間的距離，藉以使該分光裝置1達到小型 化的功效。

本案之第二實施方式，如第3圖所示，其主要結構係與第一實施例雷同，主要差異在於主反射部15’為本體11之一面設有一主反射膜層152，主反射膜層152例如可為金、銀、銅等高反射率金屬以真空濺鍍方式形成，副反射部16’為本體11之一面設有一副反射膜層162，副反射膜層162具有高反射率例如可為金、銀、銅等高反射率金屬，且以真空濺鍍方式形成之反射膜。

本案之第三實施方式為如第4圖所示，其主要結構係與第一實施例雷同，主要差異在於主反射部15”為本體11之一面設有一主折抗反射膜層152’，主折抗反射膜層152’為以與本體11折射率不同之材料以濺鍍方式形成，副反射部16”為本體11之一面設有一副折抗反射膜層162’，副折抗反射膜層162’為與本體11折射率不同之材料以濺鍍方式形成。

本發明已藉由上述之實施例及變化例而描述，本發明之所有實施例及變化例僅為例示性，基於本發明實質精神及範圍，而包含上述特徵之發明名稱之各種變化均為本新型所涵蓋。

1‧‧‧分光裝置

11‧‧‧本體

12‧‧‧入光口

13‧‧‧出光口

14‧‧‧折射部

15‧‧‧主反射部

16‧‧‧副反射部

Claims (11)

1. 一種分光裝置，包含一本體、一主反射部及一副反射部及一折射部；其中：一本體，具有一入光口及一出光口，入光口位於本體一側，入光口位置設有一第一準直透鏡，且第一準直透鏡位於入光口向外一側，出光口位於本體相鄰入光口一側，出光口具有一第二準直透鏡；一主反射部，位於本體之一側，且主反射部與出光口形成不同之擺設角度，以供主反射部與入射光束間形成有一相對角度，相對角度為35~50度之夾角，供該主反射部反射該入射光束，形成一主光束；一副反射部位於本體之一側，該副反射部一端與該主反射部一端相鄰，副反射部與主反射部間夾設一夾角θ，該夾角θ介於135~170度，副反射部反射該入射光束，形成一副光束；一折射部，該折射部設於該本體之一側，且該折射部與該入光口位於該本體之同一側，並與該入光口擺設之角度不同，而該副光束由該折射部射出，以供該副光束產生偏折的投射角度。
2. 如請求項1所述之分光裝置，更包括一光偵測元件，該光偵測元件位於該本體外部，且該光偵測元件與該入光口位於相對本體之同一側，該光偵測元件用以偵測該副光束強度。
3. 如請求項2所述之分光裝置，其中，該光偵測元件位置依穿過該折射部之光束與該副反射部的設定位置而調整。
4. 如請求項1所述之分光裝置，更包含一第一準直透鏡，該第一準直透鏡設於該入光口位置，且該準直透鏡用以將該入射光束準直化。
5. 如請求項1所述之分光裝置，更包含一第二準直透鏡，該第二準直設於該出光口位置，且該準直透鏡用以將該主光束準直化。
6. 如請求項1所述之分光裝置，其中，該主反射部與該副反射部至少一面為一反射鏡面。
7. 如請求項1所述之分光裝置，其中該主反射部與該副反射部至少其中之一為本體之一面具有一高反射率膜層。
8. 如請求項7所述之分光裝置，其中該高反射率之膜層為一金屬膜。
9. 如請求項1所述之分光裝置，其中該主反射部與該副反射部於該本體之一面，具有一折抗反射膜層，該折抗反射膜層之折射率與該本體折射率不同。
10. 如請求項1所述之分光裝置，其中該折射部為一透鏡，該折射部之折射率與空氣之折射率不同。
11. 如請求項10所述之分光裝置，其中該折射部之折射率大於空氣之折射率。