TWI730496B - 光通信模組 - Google Patents

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TWI730496B TW108140743A TW108140743A TWI730496B TW I730496 B TWI730496 B TW I730496B TW 108140743 A TW108140743 A TW 108140743A TW 108140743 A TW108140743 A TW 108140743A TW I730496 B TWI730496 B TW I730496B
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Abstract

一種光通信模組，包括：基板；光電探測器，設置於基板上；及光路控制件，位於基板上方，光路控制件包括濾光塊與反射件，濾光塊具有相反設置的上表面及下表面，反射件直接接觸濾光塊的上表面，來自光通信模組外部的光線經由濾光塊的下表面進入濾光塊，並通過反射件進行反射後射向光電探測器。光源設置於基板，來自光源的光線經由濾光塊的下表面反射後射離光通信模組。

Description

光通信模組
本發明係有關於一種光通信模組，特別是關於一種具有雙向通信能力的光通信模組。
在光通信網路中，光通信模組通常用來在光纖中傳輸和/或接收光訊號。光接收模組是接收光訊號的光通信模組，但並不傳輸光訊號。光傳輸模組是傳輸光訊號的光通信模組，但不接收光訊號。光收發模組是傳輸和接收光訊號的光通信模組。隨著對資料輸送量的需求日益增加，光纖網路的資料速率或頻寬也越來越高。儘管各種收發器和光纖網路的設計使得光纖網路的頻寬增加，然而目前可使用的技術對於光纖網路的頻寬增加程度有限。有一種增加光纖網路的頻寬的方法是使用多通道光通信模組，也就是並行光通信模組，其通過並行的多通道發射和接收光學資料訊號。還有一種增加光纖網路的頻寬的方法是在每個光纖上發射和接收不同波長的光訊號，這通常被稱為雙向(BiDi)通信。
然而，具有BiDi功能的多通道光通信模組的設計和製造相當具有挑戰性。其中一個挑戰就是實現光源與光耦合系統的光學元件之間以及光電探測器與光耦合系統的光學元件之間的足夠精確的光學對準。如果沒有實現足夠精確的光學對準，性能就會下降。
有鑑於此，有必要提供一種光通信模組，可以較經濟地製造，並且可以相對較容易對準。
本發明一實施例提供一種光通信模組包括：基板；光電探測器，設置於上述基板上；及光路控制件，位於上述基板上方，上述光路控制件包括濾光塊與反射件，上述濾光塊具有相反設置的上表面及下表面，上述反射件直接接觸上述濾光塊的上表面，來自上述光通信模組外部的光線經由上述濾光塊的下表面進入上述濾光塊，並通過上述反射件進行反射後射向上述光電探測器。
根據本發明一實施例，上述光通信模組還包括腔體，來自上述光通信模組外部的光信號沿上述腔體的橫軸進入上述腔體，並經由設置於上述橫軸的反射鏡折射至上述光路控制件。上述光通信模組還包括頂部框架，上述頂部框架通過形成於上述腔體的頂部開口連通於上述腔體的內部空間，上述光路控制件設置於上述頂部框架內。
根據本發明一實施例，上述反射件包括塗布於上述濾光塊的上表面的反射薄膜。
根據本發明一實施例，上述光通信模組還包括設置於上述基板的光源，來自上述光源的光線經由上述濾光塊的下表面反射後射離上述光通信模組。
本發明的另一實施例提供一種光通信模組包括：腔體，具有一橫軸；光學埠，連接上述腔體且其中心通過上述橫軸，上述光學埠用以允許光線進入或離開上述腔體；光電探測器，用以感測射入腔體內的光線；反射鏡，位於上述腔體內並放置在上述橫軸上；及光路控制件，位於上述腔體內並偏移上述橫軸設置，上述光路控制件包括濾光塊與反射件，上述濾光塊具有相反設置的上表面及下表面，上述反射件直接接觸上述濾光塊的上表面，來自上述光通信模組外部的光線經由上述濾光塊的下表面進入上述濾光塊，並通過上述反射件進行反射後射向上述光電探測器。
根據本發明一實施例，上述光通信模組還包括頂部框架，上述頂部框架通過形成於上述腔體的頂部開口連通於上述腔體的內部空間，上述光路控制件設置於上述頂部框架內。
根據本發明一實施例，上述反射件包括塗布於上述濾光塊的上表面的反射薄膜。
根據本發明一實施例，上述光通信模組還包括設置於上述腔體內的光源，來自上述光源的光線經由上述濾光塊的下表面反射，並經由上述反射鏡反射後離開上述腔體。
根據本發明一實施例，上述光學埠用以連接光纖。
1:光通信模組
10A:光信號元件、第一元件
10B:光信號元件、第二元件
11:光學埠
12:腔體
120:內部空間
121:側壁結構
122:頂壁結構
125:頂部開口
126、136:定位特徵
13:頂部框架
130:容置空間
131:側壁結構
132:頂壁結構
133:支撐塊
134:斜面
14:反射鏡
145:支撐架
15:光路控制件
151:濾光塊
152:下表面
153:上表面
155:反射件
18:光電探測器
19:光源
20:基板
21:基準點
L1、L2:光線
S10-S14:步驟流程
T:橫軸
圖1為根據本發明一實施例的光通信模組的上視圖。
圖2為根據本發明一實施例的光通信模組的剖面示意圖。
圖3為根據本發明一實施例的光通信模組的光源與光電探測器設置於基板上的上視圖。
圖4為根據本發明一實施例的光通信模組的光源與光電探測器裝設至基板上的方法的流程圖。
圖5為根據本發明一實施例的光通信模組操作時光線行進示意圖。
為了便於本領域普通技術人員理解和實施本發明，下面結合附圖與實施例對本發明進一步的詳細描述，應當理解，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。熟悉此技藝之人士可利用這些實施例或其他實施例所描述之細節及其他可以利用的結構，邏輯和電性變化，在沒有離開本發明之精神與範圍之下以實施發明。
本發明說明書提供不同的實施例來說明本發明不同實施方式的技術特徵。其中，實施例中的各元件之配置係為說明之用，並非用以限制本發明。且實施例中圖式標號之部分重複，係為了簡化說明，並非意指不同實施例之間的關聯性。其中，圖示和說明書中使用之相同的元件編號係表示相同或類似之元件。本說明書之圖示為簡化之形式且並未以精確比例繪製。為清楚和方便說明起見，方向性用語(例如頂、底、上、下以及對角)係針對伴隨之圖示說明。而以下說明所使用之方向性用語在沒有明確使用在以下所附之申請專利範圍時，並非用來限制本發明之範圍。
圖1顯示根據本發明一實施例的光通信模組1的俯視圖，圖2顯示根據本發明一實施例的光通信模組1的剖面示意圖。在一實施例中，光通信模組1適於與光纜的端部或設置在光纜端部的套管配合。在一實施例中，光通信模組1包括二個放置於基板20上的光信號元件10A、10B。光通信模組1可以被設置為光發射模組在二根光纖上發射光訊號，並且光通信模組1可以被設置為光接收模組在二根光纖上接收光訊號。
光信號元件10A與光信號元件10B的結構說明如下。為方便說明，以下內容光信號元件10A將稱作「第一元件」，並且光信號元件10B將稱作「第二元件」，根據本發明的一實施例，第一元件10A與第二元件10B的結構相同，故僅說明第一元件10A的結構細節。
在一實施例中，第一元件10A包括光學埠11、腔體12、頂部框架13、反射鏡14(圖2)、光路控制件15(圖2)、光電探測器18(圖2)、及光源19(圖2)。第一元件10A的元件數量可以增加或減少，並不僅以此實施例為限。
參照圖2，在一實施例中，腔體12包括環形的側壁結構121與頂壁結構122。側壁結構121與頂壁結構122在與基板20組合後共同定義內部空間120以容納光通信模組1的元件。光學埠11為管狀結構。光學埠11與腔體12的側壁結構121連接並與內部空間120連通，並用以連接光纖。腔體12的橫軸T穿過光學埠11的中心，並通過腔體12的側壁結構121的相對二側。反射鏡14設置於橫軸T上， 其反射面相對於橫軸T夾設一夾角。上述夾角可介於5度至30度之間。反射鏡14可設置在位於容置空間120中的支撐架145，並通過黏貼材料(例如環氧樹脂)固定於支撐架145上。支撐架145可設置有一斜面，以定位反射鏡14的設置角度。在另一實施例中，反射鏡14省略設置，來自光學埠11的光線直接射向光路控制件15。
在一實施例中，腔體12還包括頂部開口125形成於頂壁結構122的中部。頂壁結構122靠近頂部開口125的邊緣處設置有定位特徵126。定位特徵126是用以固定頂部框架13。定位特徵126可為卡勾、限位槽、或其他適當結構。
頂部框架13包括環形的側壁結構131與頂壁結構132。側壁結構131與頂壁結構132在與腔體12組合後共同定義容置空間130以容納光路控制件15。容置空間130通過頂部開口125與內部空間120連通。容置空間130中設置有具有斜面134的支撐塊133。斜面134是朝向側壁結構121連接光學埠11的一側面設置。側壁結構131相對於定位特徵126的外表面設置有定位特徵136。定位特徵136具有與定位特徵126相對應的結構。舉例而言，若定位特徵126為環形的溝槽，定位特徵136可為自側壁結構131向外凸出的凸緣。
光路控制件15用以根據射入光線波長決定光線行進路徑。在一實施例中，光路控制件15包括濾光塊151以及反射件155。濾光塊151的下表面152相對於反射鏡14設置，且濾光塊151的上表面153貼設於斜面134之上。於是，光路控制件15相對於橫軸T偏移設置。但本發明並不僅此為限，在反射鏡14省略設置的實施例中，光路控制件15亦可設置於橫軸T上。反射件155可為具有高反射率的薄膜形成於濾光塊151的上表面153。薄膜可包括鋁、銀、金等金屬膜。反射件155位於上表面153與斜面134之間。在另一些實施例中，反射件155形成於斜面134。
在一實施例中，由於腔體12(包括定位特徵126)以及頂部框架13(包括定位特徵136)都是通過已知塑膠注塑成型工藝製成的模制塑膠件部件。由於通過塑膠注塑成型工藝製成的塑膠件可以被製造得非常精確，因此當定位特徵126 與定位特徵136相互結合後，斜面134可以以非常高的精准度相對於反射鏡14以特定角度設置。
光電探測器18設置於基板20之上，並用以探測從光纖端部傳遞出的光資料訊號並將光訊號變換成電訊號。上述電訊號後續再通過電路放大和處理以恢復資料。光纖端部傳遞出的光資料訊號可通過反射鏡14及光路控制件15光學耦合至光電探測器18上。在一實施例中，光電探測器18包括P-doped-intrinsic-doped-N(PIN)二極體。
光源19相鄰光電探測器18設置於基板20之上，並由驅動線圈(圖未示)驅動以使得上述光源產生代表資料的振幅和/或相位和/或偏振調製的光訊號。調製的光訊號通過反射鏡14及光路控制件15光學耦合至光纖的端部。在一實施例中，光源19包括垂直腔面發射鐳射二極體(VCSEL)或發光二極體(LED)。光源19發出的光線波長範圍介於約840nm至約950nm。
圖3顯示根據本發明一實施例的光通信模組的光源與光電探測器設置於基板上的上視圖。圖4顯示根據本發明一實施例的光通信模組的光源與光電探測器裝設至基板上的方法的流程圖。根據本發明的一實施例，光電探測器18與光源19裝設至基板上的方法S10包括步驟S11，根據第一元件10A的基準點21的位置，固定第一組件10A。
在一實施例中，步驟S11是通過一檢測設備進行。檢測設備的基準點可與默認於基板20上的基準點21重疊，並通過機器視覺偵測照射於基板20上的光點的位置。在計算出光點照射位置與基準點21的相對位置，進而決定光電探測器18的設置位置。在一實施例中，如圖5所示，上述光點是由來自光學埠11的外部光線L2所形成。在來自光學埠11的外部光線進入光通信模組1後，經由反射鏡14折射後射向光路控制件15。由於光線L2具有可穿過濾光塊151的下表面152的波長(例如：908nm)，因此光線L2可射入濾光塊151並通過反射件155反射後射向基板20。
值得注意的是，由於反射件155是直接形成於濾光塊151的上表面153，光線L2通過光路控制件15後，將不會產生光斑的偏差，因此檢測設備可以精准判斷出光電探測器18的設置位置，增加後續訊號傳送的性能。在一實施例中，光電探測器18設置位置的誤差介於±3um之間。
光電探測器18與光源19裝設至基板上的方法S10還包括步驟S12，根據第一元件10A的光電探測器18的位置固定第一組件10A的光源19的位置。在一實施例中，光源19的位置是直接根據光電探測器18的位置決定。舉例而言，光源19是設置在光電探測器18遠離基準點21的一側，並與光電探測器18相隔一特定距離。在一實施例中，如圖5所示，經由精確定位的光源19所產生的光線L1，將直接射向光路控制件15。由於光線L1具有無法穿過濾光塊151的下表面152的波長(例如：855nm)，因此光線L1無法射入濾光塊151，而是直接通過下表面152反射至反射鏡14，並由反射鏡14反射後射向光學埠11。
光電探測器18與光源19裝設至基板上的方法S10還包括步驟S13，根據第一元件10A的光電探測器18的位置固定第二元件10B的光電探測器18的位置。並且，光電探測器18與光源19裝設至基板上的方法S10還包括步驟S14，根據第一元件10A的光源19的位置固定第二元件10B的光源19的位置。
在一實施例中，由於第一元件10A與第二元件10B的腔體12是以OSA(Optical Sub-Assembly)技術一體化製成，第一元件10A與第二元件10B的光學埠11的間距可以準確控制。並且，第一元件10A與第二元件10B內部的反射鏡14與光路控制件15的設置位置皆相同，故第二元件10B的光電探測器18以及光源19的位置可直接參考第一元件10A的光電探測器18以及光源19的位置進行設置。
本發明的實施例的光通信模組1通過將反射件直接形成在濾光塊表面，而達成雙向通信功能。由於光線通過濾光塊並經由反射件進行反射後不會產生光斑偏差，故可將光電探測器以及光源精准設置於基板上。於是，光通信模組的通訊性能可大幅提升，並可精簡製作光通信模組所需的操作流程。
綜上所述，本發明符合發明專利要件，爰依法提出專利申請。惟，以上該者僅為本發明之較佳實施方式，本發明之範圍並不以上述實施方式為限，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。
10A:光信號元件、第一元件
11:光學埠
12:腔體
120:內部空間
121:側壁結構
122:頂壁結構
125:頂部開口
126、136:定位特徵
13:頂部框架
130:容置空間
131:側壁結構
132:頂壁結構
133:支撐塊
134:斜面
14:反射鏡
145:支撐架
15:光路控制件
151:濾光塊
152:下表面
153:上表面
155:反射件
18:光電探測器
19:光源
20:基板
T:橫軸

Claims (5)

  1. 一種光通信模組，包括：一腔體，具有一橫軸；一光學埠，連接上述腔體且其中心通過上述橫軸，上述光學埠用以允許光線進入或離開上述腔體；一光電探測器，用以感測射入腔體內的光線；一反射鏡，位於上述腔體內並放置在上述橫軸上；及一光路控制件，位於上述腔體內並偏移上述橫軸設置，上述光路控制件包括濾光塊與反射件，上述濾光塊具有相反設置的上表面及下表面，上述反射件直接接觸上述濾光塊的上表面，來自上述光通信模組外部的光線經由上述濾光塊的下表面進入上述濾光塊，並通過上述反射件進行反射後射向上述光電探測器。
  2. 如請求項1所述的光通信模組，更包括一頂部框架，上述頂部框架通過形成於上述腔體的頂部開口連通於上述腔體的內部空間，上述光路控制件設置於上述頂部框架內。
  3. 如請求項1所述的光通信模組，其中上述反射件包括塗布於上述濾光塊的上表面的反射薄膜。
  4. 如請求項1所述的光通信模組，更包括設置於上述腔體內的一光源，來自上述光源的光線經由上述濾光塊的下表面反射，並經由上述反射鏡反射後離開上述腔體。
  5. 如請求項1所述的光通信模組，其中上述光學埠用以連接光纖。
TW108140743A 2019-04-30 2019-11-08 光通信模組 TWI730496B (zh)

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