TWI703361B

TWI703361B - 光收發組件

Info

Publication number: TWI703361B
Application number: TW108139890A
Authority: TW
Inventors: 張耀仁
Original assignee: 英屬維京群島商創發信息股份有限公司
Priority date: 2019-11-04
Filing date: 2019-11-04
Publication date: 2020-09-01
Also published as: TW202119070A

Abstract

本發明是提供一種光收發組件，用於傳輸光纖訊號，包含：一第一端，用以與一光纖訊號線連接，以取得一光纖訊號；一第二端，用以與一光電轉換晶片連接；以及一無線訊號遮蔽件，對應該第一端設置，以遮蔽來自外部的無線訊號。

Description

光收發組件

本發明是關於一種光收發組件，特別是一種用於光纖傳輸數據機的光收發組件。

現有的無源光纖網路(Passive Optical Network，PON)裝置，例如光纖數據機，通常會具備無線網路功能，使用戶能以無線的方式(例如Wi-Fi)來連網。為達成此目的，數據機通常會配置有天線，以將無線訊號(RF訊號)發射出去。然而，目前的數據機經常是放置於弱電箱之中，而其發射出去的無線訊號有可能受到弱電箱的影響而部分反射回數據機。由於光纖數據機通常會具備光電轉換組件，而光電轉換組件會與光纖訊號線連接，假如無線訊號被反射回數據機，則無線訊號很有可能會由光收發組件與光纖訊號線的連接處進入光收發組件的內部，進而干擾光收發組件內部的運作，如此將導致訊號處理錯誤，而造成用戶體驗不佳的問題。

目前解決無線訊號干擾的方式是在電路板上使用體積(容積)大於光收發組件與光電轉換晶片的一個金屬遮蔽罩，以將光收發組件與光電轉換晶片蓋住來阻隔無線訊號。然而金屬遮蔽罩的體積較為龐大，必須占用較多的電路板空間才能有效地降低訊號干擾；並且，金屬遮蔽罩的造價成本較高，會連帶使得數據機的生產成本被提高。

有鑑於此，本發明提供一種改良的光收發組件，來解決上述的問題。

本發明的一目的是提供一種用於傳輸光纖訊號的光收發組件。光收發組件包含第一端、第二端、及無線訊號遮蔽件。第一端用以與光纖訊號線連接，以取得光纖訊號；第二端用以與光電轉換晶片連接；無線訊號遮蔽件對應第一端設置，以遮蔽來自外部的無線訊號。

在一實施例中，無線訊號遮蔽件為設置於第一端的金屬延伸件，其中金屬延伸件具有第一開口，用於容納光纖訊號線。

進一步地，第一開口與光纖訊號線之間可設置有膠材。

進一步地，第一開口的孔徑可介於0.1公厘(毫米，mm)至0.15公厘之間。

進一步地，沿著光纖訊號的傳輸方向，金屬延伸件可具有介於0.5公分(厘米，cm)至1.5公分之間的一長度。

進一步地，光收發組件更可包含膠套，且膠套是套設於金屬延伸件上。

在一實施例中，光收發組件更包含設置於第一端的金屬延伸件，其中金屬延伸件具有第一開口，用於容納該光纖訊號線，並且無線訊號遮蔽件是對應金屬延伸件與光纖訊號線的連接處而設置。

進一步地，無線訊號遮蔽件的第一部分可貼覆於金屬延伸件，且無線訊號遮蔽件的第二部分可貼覆於光纖訊號線。

進一步地，沿著該光纖訊號的傳輸方向，無線訊號遮蔽件的第二部分具有一長度，其中該長度至少為2公厘。

進一步地，無線訊號遮蔽件為金屬材質。

藉由光收發組件的無線訊號遮蔽件的特殊設計，可達到與目前使用金屬遮蔽罩來阻隔無線訊號的相似效果，並可無需使用高成本且大體積的金屬遮蔽罩。換句話說，不需要體積(容積)大於光收發組件與光電轉換晶片的金屬遮蔽罩，只需要遮蔽「關鍵部分」，即可達到完全阻隔干擾的效果，且有實驗佐證。因此，本發明可降低生產成本，並提升電路板的使用效率。

100‧‧‧數據機

102‧‧‧光纖接口

104‧‧‧電話線接口

105‧‧‧天線

106‧‧‧電源線接口

107‧‧‧指示燈

108‧‧‧天線接口

109‧‧‧重置按鍵

150‧‧‧電路板

151‧‧‧中央處理單元

10‧‧‧光收發組件

11‧‧‧無線訊號遮蔽件

111‧‧‧第一部分

112‧‧‧第二部分

120‧‧‧金屬延伸件

121‧‧‧第一延伸部

124‧‧‧第二延伸部

13‧‧‧組件本體

14‧‧‧膠材

20‧‧‧光電轉換晶片

30‧‧‧光纖訊號線

f1‧‧‧虛框

L1‧‧‧第一長度

L2‧‧‧長度

L3‧‧‧長度

P1‧‧‧第一開口

R‧‧‧孔徑

S1‧‧‧光纖訊號

T1‧‧‧第一端

T2‧‧‧第二端

圖1是一光纖數據機的範例示意圖。

圖2是光纖數據機內部的電路板的範例示意圖。

圖3是本發明一實施例的光收發組件的結構示意圖。

圖4是本發明第一實施例的無線訊號遮蔽件的結構示意圖。

圖5是圖4實施例的細部結構示意圖。

圖6是本發明第二實施例的無線訊號遮蔽件的細部結構示意圖。

圖7是本發明第三實施例的無線訊號遮蔽件的結構示意圖。

圖8是圖7實施例的細部結構示意圖。

圖9是本發明第三實施例的一實驗範例情境示意圖。

圖10是圖9的實際實驗情境及實驗結果圖。

以下將透過多個實施例說明本發明的量測設備的實施態樣及運作原理。本領域的技術人員，透過這些實施例可理解本發明的特徵及功效，而可基於本發明的精神，進行組合、修飾、置換、或轉用。

本文所指的「連接」一詞可能包括直接連接或間接連接等態樣，且並非限定。本文中關於「當…」、「…時」的一詞表示「當下、之前、或之後」，且並非限定。值得注意的是，在本發明中，所謂的「第一」或「第二」等序數，只是用於區別具有相同名稱的多個元件(Element)，並不表示其等位階、執行、排列、或製程的先後順序。

本發明的光收發組件可用於光纖通訊裝置之中，為了方便說明，以下將以數據機作為光纖通訊裝置的舉例。

圖1是一(光纖)數據機100的範例示意圖，為使說明更清楚，數據機100的位置是以X、Y、Z方向來定義。如圖1所示，數據機100可包含一光纖接口102，光纖接口102用以與一外部光纖纜線(圖未顯示)連接，進而從數據機100外部接收由外部光纖纜線所傳送的光纖訊號(或光訊號)。此外，數據機100的內部可設置有一電路板150，用以處理數據機100所接收到的光纖訊號。另外，光纖接口102可透過設置於數據機100內部的一光纖訊號線(顯示於圖2中)而連接至本發明的光收發組件(顯示於圖2中)。

在一實施例中，數據機100可更包含複數個電話線接口104、一天線105、一電源線接口106、複數個指示燈107、一天線接口108、及一重置按鍵109。電話線接口104可用以連接至有線網路通訊裝置，例如路由器、家用網路線接口等。指示燈107可例如是LED燈具，用以指示數據機100的運作情形。電源線接口106用以與電源供應端連接，以取得數據機100運作時所需的能量。重置按鍵109可供使用者進行控制，以使數據機100進行重置的行為。天線接口108用以與天線105連接，以使數據機100能進行無線訊號的通訊，其中天線105可運作於Wi-Fi的工作頻段，因此數據機100可提供Wi-Fi通訊的功能。特別是，由於天線105傳送的無線訊號時常會干擾到數據機100內部的元件運作情形，必須透過本發明的光收發組件(顯示於圖2中)來減少此干擾。需注意的是，上述元件的種類、數量、及位置皆僅是範例；實際上本發明所適用的數據機100亦可具備其它變化態樣。

圖2是數據機100內部的電路板150的範例示意圖，其是沿著Z方向來俯視電路板150，以呈現出電路板150上的元件分布情形。如圖2所示，電路板150至少可包含一光收發組件10、一光電轉換晶片20、及一光纖訊號線30。光纖訊號線30的一端與光纖接口102連接，光纖訊號線30的另一端則與光收發組件10連接，藉此訊號可透過光纖訊號線30而在光纖接口102與光收發組件10之間進行傳輸。光收發組件10可與光電轉換晶片20連接，因此，由光纖接口102進入數據機100內部的光纖訊號可從光訊號轉變為電訊號；此外，若光收發組件10欲發送光訊號，則光電轉換晶片20亦可控制光收發組件10將電訊號轉變為光訊號。此外，電路板150亦可包含一中央處理單元(CPU)151(或類似的控制器、處理器等)，用以控制電路板150上各元件的運作。光收發組件10可與中央處理單元151連接，以將轉換後的電訊號傳送至中央處理單元151，使中央處理單元151進行後續處理。另外，數據機100上的其它元件(例如電話線接口104、電源線接口106、指示燈107、天線接口108、或重置按鍵109等)亦可與中央處理單元151連接(圖未顯示它們的連接狀態)，以受中央處理單元151的控制；由於此部分屬於數據機100的技術內容，因此不特別詳述。

在一實施例中，光收發組件10可以是光發射裝置(Transmitting Optical Sub-Assembly，TOSA)、光接收裝置(Receiving Optical Sub-Assembly，ROSA)、或光收發裝置(Bi-Directional Optical Sub-Assembly，BOSA)，但不限於此。

如圖2所示，光收發組件10與光電轉換晶片20是被一虛框f1所圍繞，虛框f1大於光收發組件10及光電轉換晶片20。虛框f1是現有技術的金屬遮蔽罩的大小示意。在現有技術中，光收發組件10與光電轉換晶片20通常須由龐大的金屬遮蔽罩所覆蓋以降低天線105所發送的無線訊號的干擾。由此可知，金屬遮蔽罩將佔用一部分電路板150空間，即虛框f1中有部分空間將會被浪費掉。藉由本發明光收發組件10的特殊設計，本發明可達到降低無線訊號干擾的問題，且無需使用金屬遮蔽罩，可提升電路板150的使用效率。

接著將詳細說明光收發組件10的細節。圖3是本發明一實施例的光收發組件10的結構示意圖，其中光纖訊號S1進入光收發組件10的方向定義為X方向。如圖3所示，光收發組件10可包含一第一端T1及一第二端T2。第一端T1用以與光纖訊號線30連接，以取得光纖訊號S1。第二端T2用以與光電轉換晶片20(顯示於圖2中)連接，因此光收發組件10可將光纖訊號S1轉換為電訊號。需注意的是，圖3中關於第一端T1及第二端T2的相對位置僅是舉例，並非限定。此外，光收發組件10可更包含一無線訊號遮蔽件11及一膠套50。無線訊號遮蔽件11對應第一端T1設置，用以遮蔽來自外部的無線訊號(例如圖1中天線105所發射的Wi-Fi訊號)。膠套50套設於第一端T1，以保護及固定光纖訊號線30與光收發組件10 的連接。在一實施例中，無線訊號遮蔽件11是被膠套50所套設。另外，光收發組件10具有一組件本體13，連接於第一端T1及第二端T2。組件本體13內部可具有執行光電轉換的設備，例如雷射二極體(Laser Diode，LD)、光電二極體(Photo Diode，PD)等；由於此部分屬於光收發的技術內容，故不特別詳述。

接著將詳細說明無線訊號遮蔽件11的細節，請同時參考圖4至圖5。圖4是本發明第一實施例的無線訊號遮蔽件11的結構示意圖，圖5是圖4實施例的細部結構示意圖，其中光纖訊號S1進入光收發組件10的方向定義為X方向，且為了使說明更清楚，本實施例已將膠套50移除。

如圖4所示，光收發組件10的第一端T1設置有自組件本體13處延伸向外的一金屬延伸件120(例如沿著光纖訊號S1的相反方向延伸)。另外，金屬延伸件120可具有一第一開口P1，用以容納光纖訊號線30。

依照現有模具規格，金屬延伸件120可能會有分段結構，例如金屬延伸件120可具有鄰近組件本體13的一第一延伸部121及鄰近光纖訊號線30的一第二延伸部124。在本實施例中，第二延伸部124即為無線訊號遮蔽件11，並可取代現有技術中龐大的金屬遮蔽罩的功能。

如圖5所示，沿著該光纖訊號的一傳輸方向(即X方向)，該金屬延伸件120的第二延伸部124具有一第一長度L1。在一實施例中，第一長度L1是介於0.5cm至1.5cm之間。在一實施例中，第一長度L1是介於0.5cm至1cm之間。在一實施例中，第一長度L1是介於1cm至1.5cm之間。作為第一比較例，在現有模具規格的一範例中，亦具備金屬延伸件120，且其金屬延伸件120亦具有分段結構的情況下，第二延伸部124的長度約為0.5cm。由此可知，第一長度L1可較第一比較例的第二延伸部124的大小為長，因此可提供比第一比較例更好的訊號遮蔽效果。

無線訊號遮蔽件11(第二延伸部124)亦具備其它實施方式。圖6是本發明第二實施例的無線訊號遮蔽件11的細部結構示意圖，為了更清楚呈現本實施例的特徵，圖6是以立體圖的方式呈現。

如圖6所示，金屬延伸件120的第一開口P1大於光纖訊號線30，因此在第一開口P1處，光纖訊號線30的周圍會設置有膠材14，用以固定光纖訊號線30，避免光纖訊號線30與金屬延伸件120的連接斷開，或發生脫落。

需注意的是，假如第一開口P1與光纖訊號線30之間並無法緊密接合，即便將膠材14填充於其中，仍無法完全阻隔外部的無線訊號自第一開口P1處進入光收發組件10之中。因此在本實施例中，第一開口P1被設計為小於光收發組件的開口大小，例如，當光收發組件的開口半徑約為0.3mm時，第一開口P1的半徑須小於0.3mm。在一實施例中，第一開口P1具有一孔徑(即開口半徑)R，其中孔徑R是介於0.1mm至0.15mm之間。

此外，雖然在本實施例中，第一開口P1為圓形，但實際上第一開口P1亦可為其它形狀，只要能容納光纖訊號線30，並且孔徑小於現有光收發組件的開口孔徑即可。此時，孔徑大小可改以面積來定義。

除了金屬延伸件120以外，本發明的無線訊號遮蔽件11亦可透過其它方式來實現。圖7是本發明第三實施例的無線訊號遮蔽件11的結構示意圖。需強調的是，與第一實施例及第二實施例不同，在本實施例中，無線訊號遮蔽件11並非指金屬延伸件120的第二延伸部124。

如圖7所示，無線訊號遮蔽件11是對應該金屬延伸件120與該光纖訊號線30的連接處(第一開口P1)設置。此處「設置」是指無線訊號遮蔽件11會包覆第一開口P1。在本實施例中，無線訊號遮蔽件11可為各種金屬材質的物件，例如銅箔、導電膠布、或導電漆等，且不限於此。當金屬材質的無線訊號遮蔽件11貼覆於第一開口P1處，其金屬材質至少可將外部無線訊號的一部份反射，因此可降低或甚至大量阻隔由第一開口P1進入光收發組件10內部的無線訊號。

圖8是圖7實施例的細部結構示意圖。如圖8所示，無線訊號遮蔽件11是完全地包覆第一開口P1，並且該無線訊號遮蔽件11的一第一部分111是包覆於金屬延伸件120的第二延伸部124，該無線訊號遮蔽件11的一第二部分112是包覆於光纖訊號線30。在一實施例中，沿著該光纖訊號S1的傳輸方向(即X方向)，無線訊號遮蔽件11的第一部分111具有一長度L2，其中長度L2至少為2mm(即2mm

L2)。在一實施例中，沿著該光纖訊號S1的傳輸方向(即X方向)，無線訊號遮蔽件11的第二部分112具有一長度L3，其中長度L3至少為2mm(即2mm

L3)。在一實施例中，長度L2是介於2mm至5mm之間。在一實施例中，長度L3是介於2mm至5mm之間。

接著將以一實驗範例來說明第三實施例的光收發組件10對於無線訊號的遮蔽效果。請參考圖9，圖9是本發明第三實施例的一實驗範例情境示意圖。本實驗範例是將天線105直接置放於光收發組件10旁邊，並使其通電以輸出無線訊號的方式來進行，如此將使得無線訊號的訊號強度比天線105設置於天線接口108(如圖1所示)時更為強大，而對光收發組件10的影響也會更大，在實驗時，本發明所造成的效果差異將更為明顯。

在此實驗範例中，天線105是連接至光網路終端(Optical Network Terminal)儀器，進而發出訊號，而光收發組件10是透過光纖線路終端(Optical Line Terminal)儀器來量測比特交錯奇偶校驗的錯誤率(BIP8 Error)。

圖10是圖9的實際實驗情境及實驗結果圖，其中圖10上半部之(a)部分是顯示光收發組件10(實驗範例中為光收發裝置(BOSA)未被無線訊號遮蔽件11遮蔽的實際實驗情境，圖10上半部之(b)部分是顯示光纖線路終端儀器所量測到的(a)部分的錯誤率(BIP8 Error)的結果，圖10下半部的(c)部分是顯示當光收發組件10被無線訊號遮蔽件11(實驗範例中為銅箔)遮蔽至少2mm的實際實驗情境，圖10下半部的(d)部分是顯示光纖線路終端儀器所量測到的(c)部分的錯誤率(BIP8 Error)的結果。如圖10之(b)部分所示，當光收發組件10未被無線訊號遮蔽件11遮蔽時，則光纖線路終端儀器所量測到的錯誤率趨近於100%(每秒將有數千個錯誤率(BIP8 Error)產生)；而如圖10之(d)部分所示，當光收發組件10被無線訊號遮蔽件11遮蔽時，則在天線105靠近本發明的光收發組件10，甚至兩者物理接觸的極端情況下，光纖線路終端儀器所量測到的錯誤率趨近於0%(沒有錯誤率(BIP8 Error)產生，或不再增加)。透過上述對照實驗，本發明確實已發現只需要遮蔽關鍵部分，即可達到完全阻隔干擾的效果。

由此可知，當具備無線訊號遮蔽件11時，無線訊號的影響可被降低，因此本發明的光收發組件10可成功地阻隔無線訊號。

透過無線訊號遮蔽件11的設計，本發明可使光電轉換組件10本身能夠阻隔外部的無線訊號，使其無法從光收發組件10與光纖訊號線30的連接處進入光收發組件10內部。並且，本發明可不須使用傳統的金屬遮蔽罩，可節省大量的電路板150空間。另外，由於不須使用金屬遮蔽罩，整體數據機的製造成本亦可下降。

上述實施例僅是為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。