TWI737386B - 光學收發模組及光纖纜線模組 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種光學收發模組及光纖纜線模組。光學收發模組包括基板、光接收元件及光發射元件。光發射元件包括光發射器、密封型殼體、支柱、阻尼單元，光發射器及支柱是設置於密封型殼體內，光發射器是設置於支柱上，阻尼單元是設置於密封型殼體與支柱之間。光纖纜線模組包含光纖纜線及光學收發模組。

Description

光學收發模組及光纖纜線模組

本發明涉及光纖通信技術領域，特別涉及一種光學收發模組及其應用的光纖纜線模組。

在光纖通信技術的應用中，需要將電信號經過光發射元件(如雷射器)轉換為光信號，然後將光信號耦合進傳導光信號的光纖中。

傳統的電信傳輸系統逐漸被光纖傳輸系統所取代。光纖傳輸系統由於並不具有頻寬限制，具有高速傳輸、傳輸距離長、材質不受電磁波干擾等優點，因此，目前電子產業多朝光纖傳輸的方向進行研發。

然而，近幾年，要求光收發器等光學模組的進一步的小型化，且在傳送高頻信號時容易發生共振現象，導致信號失真情形。

本發明提出一種光學收發模組，以改善在傳送高頻信號時發生的共振現象，進而可改善信號失真情形。

本發明提出一種光學收發模組，光學收發模組包括基板、光接收元件及光發射元件。光發射元件包括光發射器、密封型殼體、支柱、阻尼單元，光發射器及支柱是設置於密封型殼體內，光發射器是設置於支柱上，阻尼單元是設置於密封型殼體與支柱之間。

本發明還提出一種光纖纜線模組，光纖纜線模組包括：光纖纜線及光學收發模組。光學收發模組包括基板、光接收元件及光發射元件。光發射元件包括光發射器、密封型殼體、支柱、阻尼單元，光發射器及支柱是設置於密封型殼體內，光發射器是設置於支柱上，阻尼單元是設置於密封型殼體與支柱之間。

本發明提出一種光學收發模組及其應用，可改善在傳送高頻信號時發生的共振現象，進而可改善信號失真情形，因而可允傳送更高頻的信號。

為期許本發明之目的、功效、特徵及結構能夠有更為詳盡之瞭解，茲舉較佳實施例並配合圖式說明如後。

100:光學纜線模組

101:電子裝置

102:匹配埠

103:處理器

104:罩殼

105:周邊裝置

106:路徑

110:光學收發模組

111:基板

111a:第一表面

111b:第二表面

111c:凸部

111d:凹部

112:處理器

113:光發射元件

113a:光發射器

113b:密封型殼體

113c:筒狀件

113d:阻尼單元

113e:第一支柱

113f:第二支柱

113g:基座

113h:第一電路板

113i:第二電路板

113j:連接導線

113L:光學透鏡

113m:支撐塊

113n:支撐塊

113w:光學窗

113r:基座凹部

114:光接收元件

114a:筒型光接收元件

114c:光接收晶片

114p:光接收器

114s:對位基台

114m:對位元標記

114h:光接收固定件

114i:支撐單元

114j:固定平面

114k:定位凹槽

114L:定位柱

115:連接器

116:殼體

116a:上殼體

116b:下殼體

117連接板

117a:第一連接板

117b:第二連接板

117c:軟性電路板

118:光發射固定器

118a:第一光發射固定器

118b:第二光發射固定器

118c:固定凹槽

119:溫度控制單元

119a:熱敏電阻

119b:致冷器

120:光接收固定器

120a:固定通孔

121:連接板

122a:第一連接墊

122b:第二連接墊

130:光纖纜線

131:光纖

G:間隔

圖1是使用本發明光學纜線模組的系統方塊圖；

圖2至圖4為本發明光學收發模組的一實施例的示意圖；

圖5A至圖9為本發明基板的不同實施例的示意圖；

圖10至圖11為本發明光發射元件及基板的不同實施例的示意圖；

圖12為本發明光發射元件的一實施例的示意圖；

圖13為本發明光發射元件的一實施例的示意圖；

圖14為本發明光學收發模組的一實施例的示意圖；

圖14A及圖14B為本發明的光發射固定器的示意圖；

圖15至圖17為本發明基板的不同實施例的示意圖；

圖18為本發明光接收元件與基板的一實施例的示意圖；

圖19A及圖19B為本發明光接收固定器的一實施例的示意圖；

圖20為本發明光接收元件與基板的一實施例的示意圖；

圖21至圖27為本發明光學收發模組的不同實施例的示意圖；

圖28為本發明光發射元件的一實施例的示意圖；

圖29為本發明光發射元件的一實施例的示意圖；

圖30A及圖30B為本發明光接收晶片的一實施例的示意圖；

圖31A為本發明光接收元件及光接收固定件的一實施例的示意圖；

圖31B為本發明光接收固定件的一實施例的示意圖；

圖32A至圖36為本發明光發射元件的不同實施例的示意圖。

以下各實施例的說明是參考附加的圖式，用以例示本發明可用以實施的特定實施例。本發明所提到的方向用語，例如「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「內」、「外」、「側面」等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用以說明及理解本發明，而非用以限制本發明。

附圖和說明被認為在本質上是示出性的，而不是限制性的。在圖中，結構相似的單元是以相同標號表示。另外，為了理解和便於描述，附圖中示出的每個元件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本發明不限於此。

在附圖中，為了清晰起見，誇大了層、膜、面板、區域等的厚度。在附圖中，為了理解和便於描述，誇大了一些層和區域的厚度。將理解的是，當例如層、膜、區域或基底的元件被稱作“在”另一元件“上”時，該元件可以直接在該另一元件上，或者也可以存在中間元件。

另外，在說明書中，除非明確地描述為相反的，否則詞語“包括”將被理解為意指包括該元件，但是不排除任何其它元件。此外，在說明書中，“在......上”意指位於目標群元件上方或者下方，而不意指必須位於基於重力方向的頂部上。

請參閱圖1，本實施例提出一種光學纜線模組100，圖1為使用該光學纜線模組100的流程圖，該光學纜線模組100包括光學收發模組 110，光纖纜線130及電子裝置101。該電子裝置101可以是許多運算或顯示裝置中的任何一種，其包括但不局限於資料中心、桌上型或膝上型電腦、筆記型電腦、超薄型筆記本、平板電腦、筆記本、或其它運算裝置。除了運算裝置之外，可被瞭解的是，許多其他類型的該電子裝置101可包含一或多種描述於本發明中的該光學收發模組110及/或匹配埠102，且描述於本發明中的實施例可等效地應用在這些電子裝置上。這些其它電子裝置101的例子可包括電動車、掌上型裝置、智慧型手機、媒體裝置、個人數位助理(PDA)、移動個人電腦、行動電話、多媒體裝置、記憶體裝置、照相機、答錄機、I/O裝置、伺服器、機上盒、印表機、掃描機、監視器、電視機、電子看板、投影機、娛樂控制單元、可攜式音樂播放機、數位攝影機、上網裝置、遊戲裝置、遊戲主機、或任何可以包括該光學收發模組110及/或該匹配埠102的其它電子裝置101。在其它實施例中，該電子裝置101可以是任何其他處理資料或影像的電子裝置。

如圖1所示，該光纖纜線130是連接於該光學收發模組110，用於傳輸光學信號。該光纖纜線130可包括至少一或多條光纖芯，用於允許光學信號在光纖芯內傳輸。

請參閱圖1，該電子裝置101可包括處理器103，其可代表任何類型的處理電性及/或光學I/O信號的處理元件。可理解的是，該處理器103可以是一單一處理裝置，或多個分開的裝置。該處理器103可包括或可以是一微處理器、可程式邏輯裝置或陣列、微型控制器、訊號處理器、或某些組合。

請參閱圖1，該電子裝置101的該匹配埠102可用於作為一介面，以連接至該光學收發模組110。該光學收發模組110可允許另一周邊裝置105與該電子裝置101相互連接。本實施例的該光學收發模組110可支援經由一光學介面的通信。在各種實施例中，該光學收發模組110也可支 援透過一電性介面的通信。

請參閱圖1，該周邊裝置105可以是一週邊I/O裝置。在各種實施例中，該周邊裝置105可以是多種運算裝置中的任何一種，其包括但不局限於桌上型或膝上型電腦、筆記型電腦、超薄型筆記本、平板電腦、筆記本、或其它運算裝置。除了運算裝置之外，可被瞭解的是，周邊裝置105可包括電動車、掌上型裝置、智慧型手機、媒體裝置、個人數位助理(PDA)、超行動個人電腦、行動電話、多媒體裝置、記憶體裝置、照相機、答錄機、I/O裝置、伺服器、機上盒、印表機、掃描機、監視器、電視機、電子看板、投影機、娛樂控制單元、可攜式音樂播放機、數位攝影機、上網裝置、遊戲裝置、遊戲主機、或其他電子裝置。

請參閱圖1，在一實施例中，該電子裝置101也可包括內部的光學路徑。該光學路徑可代表一或多個元件，其可包括在該處理器103與該匹配埠102之間傳送一光學信號的處理及/或終止元件。傳送一信號可包括產生及轉換至光學性、或接收及轉換至電性。在一實施例中，裝置也可包括電性路徑。電性路徑代表在該處理器103與該匹配埠102之間傳送一電信號的一或多個元件。

請參閱圖1，該光學收發模組110可用於對應配接該電子裝置101的匹配埠102。在本實施例中，將一連接器插頭和另一者配接可以是用來提供一機械式連接。將一連接器插頭與另一者配接通常亦提供通信連接。該匹配埠102可包括一罩殼104，其可提供該機械式連接機構。該匹配埠102可包括一或多個光學介面構件。路徑106可代表一或多個構件，其可包括用來傳遞光訊號(或光訊號及電訊號)於該處理器103和該匹配埠102之間的處理及/或終止構件。傳遞訊號可包括產生並轉換成光訊號、或接收並轉換成電訊號。

請參閱圖1，本發明的該光學收發模組110可被稱為光學連 接器或光學接頭。一般而言，此光學連接器可用於提供和一匹配的連接器及光學元件相界接的實體連接介面。該光學收發模組110可為光引擎，用於產生光訊號及/或接收並處理光訊號。該光學收發模組110可提供從電-至-光信號或從光-至-電信號的轉換。

在一些實施例中，該光學收發模組110可用來遵照或依據一或多種通信協議處理該等光訊號。對於該光學收發模組110用來傳遞一光訊號及一電訊號的實施例而言，光學介面和電性介面可依據相同的協定，但這並不是絕對必要的。不論該光學收發模組110是依據電性I/O介面的協定，或是依據一不同的協議或標準來處理訊號，該光學收發模組110都可為了一預期的(intended)的協定而被建構或程式化於一特定的模組內，且不同的收發模組或光引擎可為了不同的協定而被建構。

請參閱圖2-4，其為本發明光學收發模組的一實施例的示意圖。本實施例提出的光學收發模組110可包括基板111、處理器112、光發射元件113、光接收元件114、連接器115、殼體116、連接板117及光發射固定器118。基板111可具有相對的第一表面111a及第二表面111b，基板111例如為印刷電路板(PCB)或陶瓷基板，並可包括例如插腳或連接球，用於介接至一外部裝置。處理器112是連接於基板111，處理器112可為任何類型的處理器晶粒或光學IC，而非限制于任一特定的處理器類型。光發射元件113及光接收元件114是連接至基板111上的處理器112，分別用於發射及接收光信號。光發射元件113及光接收元件114可包括傳輸電子信號之發射電路和接收電路，更具體的說，是處理對應光信號之電子信號的時序或其它協定方面的事項。殼體116可具有內部空間，用以容設基板111、處理器112、光發射元件113、光接收元件114、連接器115、連接板117及光發射固定器118。連接板117是連接於基板111及光發射元件113之間，光發射固定器118可用於定位及固定光發射元件113的設置，以維持光纖通道 以及光收發元件之間接合的特性損失和可靠性。

請參閱圖4至圖9，該基板111是設置在該殼體116內，該基板111可包括至少一凸部111c和至少一凹部111d，凸部111c是突出於基板111，凹部111d是形成於凸部111c的至少一側。其中，光發射元件113可容設於凹部111d內。亦即，光發射元件113可設置於凸部111c的至少一側。值得注意是，電路或IC晶片亦可形成於基板111的凸部111c表面上，以增加電路的設置面積。

在不同實施例中，如圖5至圖7所示，基板111可具有一個或多個凸字形狀，此時，多個凹部111d可分別位於該凸部111c的相對兩側。其中，如圖7所示，多個凹部111d之中亦可具有不同的長度或深度。如此，可依需求來容設不同尺寸的光發射元件113。再者，利用基板111的凸字形狀，可隔離不同的電路(例如連接至光發射元件113的軟性電路板)，避免因空間重疊而互相干擾的情形。

在不同實施例中，如圖8所示，基板111可具有至少一L字形狀，此時，至少一凹部111d可位於該凸部111c的至少一側。如圖9所示，基板111可具有至少一階梯形狀，此時，多個凹部111d可位於該凸部111c的至少一側。

此外，在一些實施例中，基板111相對的第一表面111a及第二表面111b皆可設置有不同的電路，用於設置不同功能的電路、晶片或元件。舉例說明，光接收元件114可設置於基板111的第一表面111a上，而處理器112及IC晶片(例如但不限於LDD、PA、CDR、DSP晶片等)可設置於基板111的第二表面111b上。如此，可增加電路或晶片的設置空間，並可對應縮減基板111的尺寸。在一些實施例中，光接收元件114也可利用晶片直接封裝(chip on board)方式來固定於基板111的第一表面111a上。

在本實施例中，光學收發模組110可例如應用於四光纖通道 平行傳輸(Parallel Single Mode 4 lane,PSM4)的技術，其是經由多個光發射元件113分別將四個鐳射源不同波長的光導入光纖中，通過光纖來進行中、長距離的傳輸。光接收元件114可接收光信號，並可將處理過的光信號分別導引至不同的通道。然不限於此，光學收發模組110除應用PSM4的技術外，亦可應用於各式多光纖通道(multi-channel)波長分波多工，例如二位相位偏移調變(Binary Phase Shift Keying，BPSK)，四位相位偏移調變(Quadrature Phase Shift Keying，QPSK)、粗式波長分割多工轉換(Conventional/Coarse Wavelength Division Multiplexing，CWDM)、高密度分波多工(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)、光增/減多工(Optical Add/Drop Multiplexer，OADM)、可調光增/減多工(Reconfigurable Optical Add/Drop Multiplexer，ROADM)、LR4或類似之相關光通訊技術。

如圖4所示，一個或多個光發射元件113可通過連接板117來連接於該基板111，且多個光發射元件113可進行交錯設置。其中，多個光發射元件113的出光方向(即光信號的射出方向)之間具有一夾角，此夾角例如是介於90度與180度之間，亦即多個光發射元件113之間可前後交錯地設置排列。當多個光發射元件113之間為前後相互交錯地設置排列時，多個光發射元件113的出光方向可大約為相互相反或相互不同，即多個光發射元件113的出光方向之間的夾角是大約為180度。

如圖4所示，每一光發射元件113包括光發射器113a、密封型殼體113b及筒狀件113c，且光發射器113a是完全地密封於一個或多個密封型殼體113b內，亦即光發射元件113內的光發射器113a並不會接觸到光發射元件113之外的外部環境或空氣，以避免光發射器113a的元件老化，確保光發射器113a的元件性能，大幅延長元件的使用壽命。其中，光發射元件113的密封程度為符合工業用途TO(Transmitter Optical Sub-Assembly)類型封裝的氣密要求。例如，每一多個光發射元件113的密封程度可為1x10^-12 ~5x10^-7(atm*cc/sec)。

在各種實施例中，光發射元件113的光發射器113a所發出的光信號的波長可位於近紅外光至紅外光的範圍，約為830奈米(nm)~1660納米。光發射器113a可為可為適於產生光信號之任一種類型的雷射晶片(例如邊射型雷射裝置，FP/DFB/EML雷射，或垂直腔表面發光型雷射，VCSEL)。

在不同實施例中，光發射器113a可直接密封於密封型殼體113b內，且不具有外露的間隙，以確保光發射元件113的密封性。在一些實施例中，密封型殼體113b例如為圓筒型殼體。筒狀件113c是設置於密封型殼體113b的一側。筒狀件113c的內部可設有耦光透鏡(未顯示)，例如凸透鏡或球形透鏡，用於將光發射器113a所射出的光信號經由筒狀件113c耦光至外部光纖。因此，每一光接收元件的出光方向是由密封型殼體113b內的光發射器113a朝向筒狀件113c。

在不同實施例中，密封型殼體113b的直徑或寬度可大於筒狀件113c的直徑或寬度。如此，利用多個光發射元件113之間的前後交錯排列，可允許多個光發射元件113更緊密地排列配置，以減少多個光發射元件113的配置空間，因而可將更多個光發射元件113配置及封裝於一小型的光學收發模組110內，實現光學收發模組的小型化。

如圖10所示，在不同的實施例中，多個光發射元件113可分別位於基板111的上下兩側，並交錯排列，因而實現多個光發射元件113在基板111的上下兩側的交錯排列。

如圖11所示，在不同的實施例中，多個光發射元件113可分別位於基板111的同一側，並交錯排列，因而實現多個光發射元件113在基板111的同一側的交錯排列。

如圖12所示，在不同的實施例中，二個以上(例如三個或更多個)的光發射元件113可相互交錯排列，以實現更多個光發射元件113的 交錯排列。

在一些實施例中，如圖4及圖10所示，光發射元件113與基板111之間可具有一傾斜角度，亦即光發射元件113的出光方向與基板111之間可具有一傾斜角度，光發射元件113與基板111之間的傾斜角度可小於90度，例如5度~85度，例如30度、60度或45度。因此，光發射元件113可傾斜地進行排列，以縮減光發射元件113的配置空間。具體地，在一些實施例中，可利用光發射固定器118來實現及固定光發射元件113的傾斜角度。然不限於此，在不同實施例中，亦可利用不同的構造或方式來實現及固定光發射元件113的傾斜角度。例如，在一些實施例中，亦可利用固定膠來固定光發射元件113的傾斜角度。

在本發明的實施例中，如圖4所示，多個光發射元件113亦可上下交錯排列，且同時傾斜設置。此時，由於光發射元件113的前後端尺寸不同，因而可更緊密地排列配置於光學收發模組110內，更好地實現光學收發模組的小型化。

請參閱圖13，在不同的實施例中，每一光發射元件113還可包括溫度控制單元119，該溫度控制單元119可設置在密封型殼體113b內。在一些實施例中，該溫度控制單元119可包括熱敏電阻119a及致冷器119b，該熱敏電阻119a固定在該光發射器113a的底座上，該致冷器119b可例如為熱電致冷器(TEC)或半導體致冷器(TEC)，並可例如固定在該密封型殼體113b內並靠近光發射器113a，該熱敏電阻119a與該致冷器119b電性連接。在本實施例中，利用該光發射器113a的溫度高低改變該熱敏電阻119a的阻值大小，故利用該熱敏電阻119a，可檢測到該光發射器113a的溫度。接著，利用控制該致冷器119b的電流流向，可冷卻光發射器113a的溫度，以控制該光發射器113a在合理的溫度範圍內(例如在40-50度)工作，減少因溫度變化造成該光發射器113a發生波長漂移的現象。再者，由於光發射元 件113整體的熱負載可被大幅降低，因而可降低光發射元件113的耗電量。例如，單一個該光發射元件113的耗電量範圍可被降低在0.1-0.2W，例如四個該光發射元件113的耗電量範圍則可被降低在0.4-0.8W。在本實施例中，該熱敏電阻119a及致冷器119b可例如利用導熱膠來固定在光發射器113a的底座上。

然不限於此，在一些實施例中，多個光發射元件113也可利用單一溫度控制單元119來控制溫度。

如圖3所示，連接器115可提供重定向機制以便越過光纖(未示出)來改變光學收發模組110與外部的一些物件(例如，另一裝置)之間的光線。例如，連接器115可利用反射面來提供光信號的重定向。連接器115的角度、一般尺寸和形狀系取決於光的波長，以及用來製造耦合器的材料和整個系統的要求。在一實施例中，連接器115可設計成提供來自基板111的垂直光和傳至基板111的水準光的復位向。

此外，連接器115的尺寸、形狀及組態和其標準有關，其包括用於相應的連接器配接的公差。因此，連接器用來整合光學I/O元件的佈局(layout)可因為各式標準而有所不同。本領域技術者可理解的是，光學介面需要瞄準線(line-of-sight)連接，用以具有一和接收器界接之光訊號發送器(兩者皆可被稱為透鏡)。因此，連接器的組態將使得透鏡不會被相應的電性接點元件遮擋住。例如，光學介面透鏡可被設置在該等接點元件的側邊、或上方或下方，端視該連接器內可用空間而定。

在本實施例中，連接器115可例如為MPO(Multi-Fibre Push On)的規格，光纖可以是以多通道的方式一對一的對接。在一些實施例中，可利用CWDM/WDM系統，並經由分光、解分光的步驟，來達到LR4的規格需求。

如圖3所示，外殼體116是用於保護及組裝基板111、處理 器112、多個光發射元件113、光接收元件114及連接板117。在其他實施例中，光學收發模組110還可包括平面光-波晶片(PLC)及調變器。平面光-波晶片可為光的傳輸及其轉換成電子信號提供一平面之整合元件，反之亦然。可以理解的是，平面光-波晶片(PLC)的功能也可以被整合於連接器115中。在本實施例中，該殼體116可包括上殼體116a和下殼體116b，上殼體116a和下殼體116b可組合成一體，並可形成內部空間，以容設基板111、處理器112、多個光發射元件113、光接收元件114及連接板117。在一些實施例中，該殼體116可例如由金屬製成，以具有不但能電遮罩封包在其中的電路、而且還能將電子電路產生的熱量有效地散發到該殼體116外面的功能。

如圖4所示，連接板117是連接於基板111與光發射元件113之間，用以固定定光發射元件113，並允許光發射元件113電性連接於基板111上。亦即，利用連接板117，基板111與光發射元件113之間可相互傳送信號。具體地，連接板117可例如為軟性電路板或軟性印刷電路板(FPC)，以傳送信號於基板111與光發射元件113之間。

又，如圖4所示，利用連接板117，可允許光發射元件113被設置於基板111的凹部111d內。具體地，連接板117可設置於基板111的凹部111d內，並連接於基板111。且光發射元件113可設置於連接板117上，並連接於連接板117。因此，利用連接板117，光發射元件113被設置於基板111的凹部111d內，並電性連接於基板111。

又，如圖4所示，連接板117可包括第一連接板117a及第二連接板117b。在一些實施例中，第一連接板117a的一端可連接於基板111的第一表面111a，第二連接板117b的一端可連接於基板111的第二表面111b。因此，利用第一連接板117a及第二連接板117b，多個光發射元件113可電性連接於基板111的相對兩側表面上的電路，且可形成上下位置的交錯配置，因而可將多個光發射元件113配置及封裝於一較小型的光學收發 模組110內，實現光學收發模組的小型化。

然不限於此，在一些實施例中，第一連接板117a及第二連接板117b亦可連接於基板111的同一側表面(第一表面111a或第二表面111b)上。

如圖4所示，第一連接板117a及第二連接板117b可具有不同的長度。具體地，在一些實施例中，第二連接板117b的長度可大於第一連接板117a的長度。因此，利用第一連接板117a及第二連接板117b的不同長度，多個光發射元件113可形成前後位置的交錯配置，因而可將多個光發射元件113同時配置及封裝於一較小型的光學收發模組110內，實現光學收發模組的小型化。

又，如圖4所示，連接板117的一端可具有彎折結構，並連接於光發射元件113，此彎折結構(未標示)可對應於光發射元件113的傾斜角度、位置或其他排列來形成彎折，以對應於光發射元件113的排列配置。

再者，當光學收發模組110的基板111上的IC在進行高速度運算時，會產生較大的耗電及熱量。此時，利用連接板117，可適度分離基板111與光發射元件113，避免熱量直接傳至光發射元件113，因而可有效地降低溫度控制單元119的耗電與光學收發模組110的整體耗電量。

如圖14所示，在不同的實施例中，可利用光發射固定器118來固定光發射元件113在光學收發模組110內的位置及排列配置。具體地，光發射固定器118可設置於光學收發模組110的殼體116或基板111上，以固定光發射元件113。在一些實施例中，光發射固定器118可例如是一體成型地形成於殼體116上。在一些實施例中，光發射固定器118可包括第一光發射固定器118a及第二光發射固定器118b，用以固定多個光發射元件113，並允許光發射元件113形成交錯排列。如圖3所示，第一光發射固定器118a可例如設置於上殼體116a上，第二光發射固定器118b可例如設置於下殼體 116b上。再者，光發射固定器118可包括至少一固定凹槽118c，固定凹槽118c的凹槽形狀是對應於光發射元件113的形狀(例如密封型殼體113或筒狀件113c的形狀)，用以容設並卡合光發射元件113，以固定住光發射元件113。再者，固定凹槽118c的凹槽形狀亦可對應於光發射元件113的傾斜角度來形成，使得光發射元件113被傾斜地固定。

具體地，如圖14A及圖14B所示，光發射固定器118(例如第一光發射固定器118a及第二光發射固定器118b)的固定凹槽118c可具有傾斜角度，且固定凹槽118c的傾斜角度可相同於光發射元件113的傾斜角度，以固定住光發射元件113的傾斜角度。

如圖15所示，在一些實施例中，基板111的凹部111d可為鏤空的凹洞，其形成於基板111上。又，如圖16及圖17所示，利用多個凹部111d形成在基板111上，基板111可具有I字形或F字形的結構。因此，利用基板111上的多個凹部111d，可容設多個光發射元件113於基板111上。

在不同實施例中，利用光發射元件113的設置排列及/或基板111的設計，基板111的尺寸可以為符合QSFP28，QSFP+或Micro QSFP+的要求之設計。例如，在一些實施例中，基板111的寬度可約為11~18mm，在一些實施例中，基板111的長度可約為58~73mm，以符合QSFP+或QSFP28的要求。因此，利用光發射元件113的設置排列及/或基板111的設計，可將多個光發射元件113配置及封裝於一小型的光學收發模組110內，實現光學收發模組的小型化。

在不同實施例中，多個光接收元件114也可交錯排列設置，該多個光接收元件114的光接收方向之間可具有一夾角是介於90度與180度之間。

在不同實施例中，光接收元件114與基板之間可具有另一傾 斜角度，光接收元件與基板之間的傾斜角度可小於90度，例如介於0度與90度之間，如1度、5度、30度、60度或45度。

如圖18所示，在一些實施例中，光接收元件可例如為筒型光接收元件114a，又例如可為外掛程式式筒型(TO-CAN)光接收元件。其中，筒型光接收元件114a的密封程度為符合工業用途TO(Transmitter Optical Sub-Assembly)類型封裝的氣密要求。例如，每一多個筒型光接收元件114a的密封程度可為1 x 10-¹²~5*10^-7(atm*cc/sec)。在一實施例中，更具體地，每一該多個筒型光接收元件114a的密封程度可為1 x 10^-9~5 x 10^-8(atm*cc/sec)。

如圖18所示，多個筒型光接收元件114a可利用光接收固定器120來進行組裝。光接收固定器120是用於將該多個筒型光接收元件114a組裝成一體，其中該多個筒型光接收元件114a是固定於該光接收固定器120內。多個筒型光接收元件114a可通過連接板121來連接於基板111上的電路。連接板121可例如為軟性電路板或軟性印刷電路板(FPC)，用以傳送信號於基板111與筒型光接收元件114a之間。具體地，在一實施例中，如圖18所示，多個筒型光接收元件114a可通過連接板121來分別連接於基板111上的第一連接墊(Pad)122a及第二連接墊122b，其中第一連接墊122a及第二連接墊122b可利用表面貼合的方式來貼合固定於基板111上，並電性連接於基板111上的電路(未顯示)。

如圖19A及圖19B所示，具體地，光接收固定器120可設有多個固定通孔120a，固定通孔120a的數量可對應於多個筒型光接收元件114a的數量，以對應供筒型光接收元件114a穿插于固定通孔120a，因而可固定多個筒型光接收元件114a於該光接收固定器120內。每一該固定通孔120a的內孔徑或尺寸是對應於筒型光接收元件114a的外觀尺寸，以緊密地套置固定筒型光接收元件114a於光接收固定器120內。具體地，舉例說明，筒型光接收元件114a可具有不同大小的第一寬度及第二寬度(如圖19所 示)，且固定通孔120a亦具有不同大小的第一內孔徑及第二內孔徑，以對應於筒型光接收元件114a的第一寬度及第二寬度。

如圖20所示，在一實施例中，光接收固定器120可固定於基板111上，用以固定多個筒型光接收元件114a於基板111上。然不限於此，在一些實施例中，光接收固定器120亦可未固定基板111上(如圖18所示)。

值得說明的是，在不同實施例中，光發射元件113及光接收元件114可以有不同的排列、組合、及/或配置。例如，在一些實施例中，光發射元件113及光接收元件114可設置於基板111的同一側上。然不限於此，在一些實施例中，光發射元件113及光接收元件114也可分別設置於基板111的不同側上。

在一些實施例中，一或多個光接收元件114可設置於基板111上，而一或多個光發射元件113可傾斜地設置於基板111的一側(如圖21所示)或基板111上(如圖22所示)。

又，在一些實施例中，一或多個光接收元件113可設置於基板111上，而一或多個光接收元件114可傾斜地設置於基板111的一側(如圖23所示)或基板111上(如圖24所示)。

然不限於此，在一些實施例中，光發射元件113及光接收元件114也可同時傾斜地設置於基板111的一側(未顯示)或基板111上(如圖25所示)。

值得說明的是，當一或多個光接收元件114可設置於基板111的一側(例如圖18所示)時，光發射元件113可平行地或傾斜地設置於基板111上(如圖26及圖27所示)。

請參閱圖28，在不同的實施例中，每一光發射元件113還可包括阻尼單元113d、支柱113e、113f及基座113g，光發射器113a及支柱 113e、113f可設置於密封型殼體113b內，光發射器113a可設置於支柱113e上，阻尼單元113d可設置於密封型殼體113b與支柱113e、113f之間，支柱113e、113f是設置於基座113g上。

如圖28所示，密封型殼體113b及基座113g可形成密閉空間，以容置光發射器113a及支柱113e、113f。支柱113e、113f是由基座113g所延伸而出設置，用以支撐光發射元件113內部的電路板(sub-mount)113h、113i。支柱113e、113f可包括第一支柱113e及第二支柱113f，第二支柱113f可設置於第一支柱113e的一側，且靠近於密封型殼體113b。第一支柱113e是用以支撐第一電路板113h，光發射器113a是電性連接於第一電路板113h上，第二支柱113f是用以支撐第二電路板113i，第二電路板113i是用以電性連接外部的信號線(未標示)。電路板113h、113可設有電路，且電路板113h、113可由良導熱材料(例如陶瓷、金屬銅)所製成，以改善散熱效率。

在不同實施例中，支柱113e、113f可以是一體成型地形成於基座113g上，亦即支柱113e、113f與基座113g可具有相同材料，例如具有良好導熱性的金屬。在一些實施例中，支柱113e、113f可為矩形柱狀，然不限於此，在一些實施例中，支柱113e、113f可為圓柱狀、半圓形柱狀、錐狀或其他立體形狀。

在不同實施例中，阻尼單元113d是設置於支柱113e、113f與密封型殼體113b之間，用於吸收光發射元件113內部的電磁能量，以破壞光發射元件113內的高頻共振模式，改善在傳送高頻信號時發生的共振現象，進而可改善信號失真情形，因而可允傳送更高頻的信號，例如可用於25Gbps~50Gbps NRZ、25Gbps~100Gbps PAM4或更高頻的信號。

在不同實施例中，阻尼單元113d可以是由預定阻尼材料所形成的片狀、薄膜、厚膜、塊狀、條狀、粉狀或任意形狀的一個或多個單元，用以吸收光發射元件113內部的電磁能量，減少光發射元件113內的高 頻共振現象。其中，阻尼單元113d的阻值可以是介於1歐姆(Ω)與500歐姆之間，又例如是介於5歐姆(Ω)與100歐姆之間。

在一些實施例中，阻尼單元113d例如可以是由一種或多種材料所形成的電阻單元，以改善光發射元件113內的高頻共振現象。其中，阻尼單元113d的材料例如可包括純金屬、金屬合金、金屬化合物、金屬氧化物、金屬混合材料(例如陶瓷和金屬的組合)、半導體或其他材料。

在一些實施例中，阻尼單元113d可以包括薄膜層及金屬層(未顯示)，薄膜層例如是由絕緣材料(如陶瓷)或複合材料所形成，金屬層可形成於薄膜層的兩側，金屬層例如是由鈦、鉑、金、其他金屬或任意合金所形成。

在一些實施例中，阻尼單元113d的厚度可以是小於1mm，例如0.01mm~0.4mm。

在一些實施例中，阻尼單元113d例如可以是形成於最靠近密封型殼體113b的支柱113e、113f的側面上。例如，在一實施例中，阻尼單元113d可以是形成于第二支柱113f的側面上，且靠近密封型殼體113b，以改善光發射元件113內的高頻共振現象。然不限於此，阻尼單元113d也可以形成于支柱113e、113f的其他位置上，用以改善光發射元件113內的高頻共振現象。例如，在另一實施例中，阻尼單元113d也可以是形成于第一支柱113e的側面上，並位於支柱113e與密封型殼體113b之間，以改善光發射元件113內的高頻共振現象。

請再參閱圖28，在不同的實施例中，每一光發射元件113還可包括多個連接導線113j，連接導線113j可以由導電金屬材料所形成，並連接于第一支柱113e及第二支柱113f之間，用於改善光發射元件113內的高頻共振現象。

請再參閱圖29，在不同的實施例中，每一光發射元件113 還可包括至少一光學透鏡113L及光學窗113w。光學透鏡113L是設置於密封型殼體113b內，且對位於光發射器113a，用以將光發射器113a所發出的光信號進行光學改善，例如聚焦、准直、發散等。在一些實施例中，光學透鏡113L可設置於支柱113e上，且對位於光發射器113a。然不於此，在不同的實施例中，光學透鏡113L及光發射器113a也可設置於同一電路板上。

如圖29所示，光學窗113w是設置於密封型殼體113b上，例如設置於密封型殼體113b的前端，且對位於光學透鏡113L，用以允許光學透鏡113L所改善後的光信號發出密封型殼體113b之外。在一些實施例中，光學窗113w可以是平面型的透光板，以允許光學透鏡113L所改善後的光信號發出密封型殼體113b之外。然不於此，在不同的實施例中，光學窗113w還可再對穿過光學透鏡113L之後的光信號進行光學改善，以再次改善穿過光學透鏡113L之後的光路。

值得注意的是，由於光學透鏡113L可直接設置於密封型殼體113b內，而對位於光發射器113a，因而可更準確地控制光學透鏡113L與光發射器113a之間的光學對準，以提高光路的準確性，進而可減少光信號的能量損失。在一些實施例中，光學透鏡113L的材質可以不同於光學窗113w的材質。具體地，光學透鏡113L的材質可以例如是採用各式玻璃材料或是發明的矽基材料(Silicon based micro-lens)，這些材料對特定應用波長(例如：1200nm~1600nm)而言是吸收率很小的光透明介質。

請再參閱圖30A，在一些實施例中，光接收元件114可包括一或多個光接收晶片114c，光接收晶片114c例如為長條形的晶片，並可連接於基板111上。每一光接收晶片114c可設有多個光接收器(PD)114p，多個光接收器114p是沿著一方向上排列，例如可沿著光接收晶片114c的長軸方向，且連接於光接收晶片114c的多個光纖131的數量是少於光接收晶片114c的多個光接收器114p的數量。

如圖30A所示，具體地，舉例說明，在一實施例中，例如2個光接收晶片114c可排列設置(例如焊接)於基板111上。其中，每一光接收晶片114c例如可設有4個光接收器114p，此時，2個光纖131可連接於光接收晶片114c上的其中2個光接收器114p。利用此配置，可提高光纖131與光接收器114p之間的連接裕度，而提高光纖131與光接收器114p之間的連接精度，以增加光纖131與光接收器114p之間的耦光精度。值得說明的是，然不限於此，在其他實施例中，每一光接收晶片114c也可設有多於或少於4個光接收器114p。

請再參閱圖30B，在一些實施例中，光接收元件114可包括對位基台(sub-mount)114s，對位基台114s可設置於基板111上，用以對位元光接收晶片114c。對位基台114s可設有一或多個對位元標記114m，光接收晶片114c可設置於對位基台114s上，並利用對位元標記114m來進行對位元，以提高光纖131與光接收晶片114c之間的對位元精度，進而提高增加光纖131與光接收晶片114c之間的耦光精度。

請再參閱圖31A及圖31B，在一些實施例中，光學收發模組110還可包括光接收固定件114h，用以設置光接收元件114於基板111上，並可形成一間隔G(例如介於10微米~5釐米)於該光接收固定件114h與該基板111之間，以允許設置更多的元件(例如IC及/或被動元件)於間隔G內，因而可增加基板111上的元件設置空間。光接收固定件114h可包括至少一支撐單元114i、固定平面114j、定位凹槽114k及定位柱114L。支撐單元114i是形成於光接收固定件114h的一側，用以支撐光接收固定件114h於基板111上，而形成間隔G於該光接收固定件114h與該基板111之間。固定平面114j是形成於光接收固定件114h的相對另一側，以供光接收元件114進行設置。定位凹槽114k是形成於光接收固定件114h上，用以定位光接收元件114及光纖131於光接收固定件114h上。在一些實施例中，固定平面114j 可形成於定位凹槽114k內。定位柱114L可形成於支撐單元114i上，用以定位光接收固定件114h於基板111上。

如圖31A所示，光接收元件114可設置於光接收固定件114h的固定平面114j上，並通過軟性電路板117c來電性連接於基板111。利用光接收固定件114h，可形成間隔G於光接收固定件114h與基板111之間，以增加基板111上的元件設置空間。值得說明的是，在一些實施例中，光接收固定件114h可形成更多的固定平面114j，以設置更多元件。

如圖31B所示，具體地，光接收固定件114h可包括例如二個支撐單元114i，而形成例如倒U字形的結構，然不限於此，在其他實施例中，光接收固定件114h可包括一或更多的支撐單元114i，以支撐光接收元件114於基板111上。

如圖32A至圖35所示，在一些實施例中，光發射元件113中的溫度控制單元119可設置於支柱113e上。支柱113e可設置於密封型殼體113b及基座113g所形成密閉空間內，並由基座113g所延伸而出設置。溫度控制單元119的致冷器119b可設置於支柱113e上的一側表面上，而光發射器113a可設置於致冷器119b上。利用此配置，光發射器113a的熱量可大幅地傳導至致冷器119b，降低光發射器113a晶片端的總熱容量，而不需要再增加額外的散熱塊，因而致冷器119b可使用較少的驅動電流即可達成廣大的溫控區間，同時增進熱平衡的反應時間，具體達成減少產品功耗(power consumption)的效果。值得說明的是，在不同的實施例中，光發射器113a在致冷器119b上的配置也可應用於非密封型的殼體內。

如圖32A至圖35所示，具體地，設有光發射器113a的電路板113h的最大表面可直接貼合於致冷器119b的最大表面上，因而允許光發射器113a的熱量可直接大幅地傳導至致冷器119b。此時，致冷器119b的最大表面可約略垂直於基座113g，具體地，致冷器119b的最大表面與基座113g 的最大內表面之間可具有一角度，此角度可為80度~100度。此外，熱敏電阻119a可設置於電路板113h上，並與該致冷器119b電性連接，利用該熱敏電阻119a，可檢測到該光發射器113a的溫度。

值得說明的是，在不同的實施例中，支柱113e可由良導熱材料所形成，並由基座113g所延伸而出設置，因而可作為光發射器113a的散熱件(heat sink)。

如圖32A至圖35所示，在不同實施例中，光發射元件113還包括支撐塊113m、113n，支撐塊113m、113n可以用於縮短電路板113h接地打線的長度。具體地，支撐塊113m、113n可設置於支柱113e與基座113g之間，或設置電路板113h的兩側(如圖35所示)。此外，支撐塊113m、113n是連接於電路板113h的接地端與基座113g之間，因此，通過導電材質的支撐塊113m、113n，而可電性連接電路板113h的接地端與基座113g的接地端之間，進而縮短光發射元件113內部的打線長度，而達到高速信號性能。

在一些實施例中，一個或多個的支撐塊113m可直接一體成型於基座113g上(如圖32A及圖32B所示)。然不限於此，在一些實施例中，一個支撐塊113n(如圖33A及圖33B所示)或多個的支撐塊113n(如圖34A及圖34B所示)也可以是分離於基座113g之外。

如圖35所示，在一些實施例中，多個支撐塊113m、113n也可設置電路板113h的兩側，以支撐電路板113h，並縮短電路板113h接地打線的長度。

如圖32A至圖34B所示，在不同的實施例中，光接收器114p也可整合於光發射元件113內。具體地，基座113g可設有基座凹部113r，用以容置電路板114m，光接收器114p可固定於電路板114m上，因而可配置光接收器114p於基座113g上。值得說明的是，光接收器114p與光發射 器113a可在位於同一光軸方向上，使得光接收器114p可取得更大的背光監控電流值，利於TO與TRX電路功能之匹配設計。

再者，如圖32A至圖34B所示，基座113g的基座凹部113r可具有一傾斜角度(例如5度~45度)，用於依據光接收器114p的入光角度來調整，以提高光接收器114p的光接收效率。

再者，如圖36所示，多個支柱113e、113f可設置於基座113g上，第一支柱113e是用以支撐第一電路板113h及致冷器119b，光發射器113a是電性連接於第一電路板113h上，第二支柱113f是用以支撐第二電路板113i，第二電路板113i是用以電性連接外部的信號線(未標示)。

“在一些實施例中”及“在各種實施例中”等用語被重複地使用。該用語通常不是指相同的實施例；但它亦可以是指相同的實施例。“包含”、“具有”及“包括”等用詞是同義詞，除非其前後文意顯示出其它意思。

雖然各種方法、設備、及系統的例子已被描述于本文中，但本揭示內容涵蓋的範圍並不局限於此。相反地，本揭示內容涵蓋所有合理地落在權利要求界定的範圍內的方法、設備、系統及製造之物，權利要求的範圍應依據已被建立的申請專利範圍解釋原理來加以解讀。例如，雖然上面揭示的系統的例子在其它構件之外還包括可自硬體上執行的軟體或或韌體，但應被理解的是，該等系統只是示範性的例子，並應被解讀為是限制性的例子。詳言之，任何或所有被揭示的硬體、軟體、及/或韌體構件可被專門地被體現為硬體、專門地被體現為軟體、專門地被體現為韌體、或硬體、軟體及/或韌體的一些組合。

綜上，雖然本發明已以優選實施例揭露如上，但上述優選實施例並非用以限制本發明，本領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，均可作各種更動與潤飾，因此本發明的保護範圍以權利要求 界定的範圍為准。

故，本發明在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類之技術資料文獻後，確實未發現有相同或近似之構造或技術存在於本案申請之前，因此本案應已符合『發明性』、『合於產業利用性』以及『進步性』的專利要件，爰依法提出申請之。

唯，以上該者，僅係本發明之較佳實施例而已，舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之其它等效結構變化者，理應包含在本發明之申請專利範圍內。

113a:光發射器

113d:阻尼單元

113e:第一支柱

113f:第二支柱

113g:基座

113h:第一電路板

113i:第二電路板

113j:連接導線

Claims (9)

1. 一種光學收發模組，包括：基板；光接收元件，連接於該基板；以及光發射元件，連接於該基板，光發射元件包括光發射器、密封型殼體、至少一支柱、阻尼單元、基座，該光發射器及支柱是設置於該密封型殼體內，該支柱是由該基座所延伸而出設置，該光發射器是設置於該支柱上，該阻尼單元是設置於該密封型殼體與該支柱之間。
2. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該支柱包括第一支柱及第二支柱，該第二支柱設置于第一支柱的一側，且靠近於該密封型殼體。
3. 如申請專利範圍第2項之光學收發模組，其中該第一支柱是用以支撐第一電路板，該光發射器是電性連接於該第一電路板上，該第二支柱是用以支撐該第二電路板，該第二電路板是用以電性連接外部的信號線。
4. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該支柱是一體成型地形成於該基座上。
5. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該連阻尼單元的阻值是介於1歐姆與500歐姆之間。
6. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該阻尼單元包括薄膜層及金屬層，該金屬層形成於薄膜層的兩側。
7. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該阻尼單元是形成於最靠近該密封型殼體的該支柱的側面上。
8. 如申請專利範圍第1項之光學收發模組，其中該光發射元件還包括多個連接導線，其連接於該些多個支柱之間。
9. 一種光纖纜線模組，包括：一光纖纜線；及一光學收發模組，包括：基板；光接收元件，連接於該基板；以及光發射元件，連接於該基板，光發射元件包括光發射器、密封型殼體、至少一支柱、阻尼單元、基座，該光發射器及支柱是設置於該密封型殼體內，該支柱是由該基座所延伸而出設置，該光發射器是設置於該支柱上，該阻尼單元是設置於該密封型殼體與該支柱之間。

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