TWM539060U - 光組件定位調整裝置 - Google Patents

Description

光組件定位調整裝置

本申請涉及一種光裝置，尤其涉及一種光組件定位調整裝置。

近年來，隨著資料傳輸量與傳輸速度的需求的增加，以往利用銅纜作為資料傳輸媒介的方式已不敷使用，因此，光纖傳輸大量地取代銅纜傳輸而成為高速傳輸(尤其是遠距離傳輸)的主要媒介。

隨著技術的演進，商業化的光收發器的傳輸速率已達數百GHz(gigabit/s)，如此高傳輸速率的光收發器對於組件定位與焦距校準(focus alignment)的精度的要求相當高，且考慮到量產的器件存在著公差，個別器件可能有微調的需求，因此組件定位與焦距的調整技術是必須的。然而，目前技術中，無論是主動式對準技術或被動式對準技術均難以用成本經濟的方式精密地調整組件定位與焦距，本產業領域只能提高組裝成本來改善光耦合效率，或犧牲光耦合效率來避免成本過度增加。

另外，目前主動式對準技術有著需要較長工時調整光軸、光學組件繁瑣、設計誤差容忍度低以及較易受熱、搖動、黏著劑劣化或震動所影響等缺點，這些缺點的改善可能導致生產成本的大幅增加。目前較佳的被動式對準技術可見於申請人先前申請之中華民國專利「光次模組及其封裝方法(專利申請號：102129353)」。

本申請的目的之一在於提供一種光組件定位調整裝置，以改善先前技術。

為了解決先前技術的問題，本申請揭示了一種光組件定位調 整裝置，其一實施例包含一基座以及至少一罩體。該基座包含一上表面與一側表面，其中該上表面是用來設置至少一光電元件，該側表面形成有一第一定位調整結構，該第一定位調整結構為一非平滑面。該至少一罩體包含一內表面，該內表面形成有一第二定位調整結構，該第二定位調整結構為一非平滑面，且該第二定位調整結構與該第一定位調整結構相吻合，其中該至少一罩體具有一光輸出輸入口用於光傳輸，且該光輸出輸入口與該上表面之間的距離可藉由該第二定位調整結構與該第一定位調整結構之接觸面積的增加或減少而被調整。

與現有技術相比，本申請的技術能夠以成本經濟的方式精密地調整組件定位、細部地調整出所需焦距與光斑，具有較高的設計誤差容忍度，且不易受熱、搖動或震動所影響。

有關本新型的特徵、實作與功效，茲配合圖式作較佳實施例詳細說明如下。

100‧‧‧光組件定位調整裝置

110‧‧‧基座

112‧‧‧上表面

1122‧‧‧光電元件設置區

114‧‧‧側表面

1142‧‧‧第一定位調整結構

116‧‧‧引腳

120‧‧‧罩體

122‧‧‧內表面

1222‧‧‧第二定位調整結構

124‧‧‧光輸出輸入口

126‧‧‧側表面

128‧‧‧注膠口

132‧‧‧光發射器

134‧‧‧驅動器

136‧‧‧墊料

138‧‧‧光偵測元件

140‧‧‧透鏡

150‧‧‧反射鏡

160‧‧‧定位件

170‧‧‧定位孔

600‧‧‧光組件定位調整裝置

610‧‧‧第一罩體

612‧‧‧第一接觸面

6122‧‧‧第三定位調整結構

620‧‧‧第二罩體

622‧‧‧第二接觸面

6222‧‧‧第四定位調整結構

〔圖1〕為本申請之光組件定位調整裝置的一實施例的示意圖；〔圖2〕為圖1之光組件定位調整裝置組裝後的示意圖；〔圖3〕為圖1之至少一罩體之不同視角下的示意圖；〔圖4〕顯示圖1之基座上的至少一光電元件的一實施例的示意圖；〔圖5〕為圖1之基座的定位調整方式的示意圖；〔圖6〕為本申請之光組件定位調整裝置的另一實施例的示意圖；〔圖7〕為圖6之第一罩體於不同視角下的示意圖；〔圖8〕為圖6之第二罩體於不同視角下的示意圖；以及〔圖9〕為圖6之光組件定位調整裝置組裝後的示意圖。

以下將以文字與圖式揭露本申請的多個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。上述實務上的細節不應用以限制本申請；換言之，在本申請的部分實施例中，這些實務上的細節是非必要的、可被修改的或可被替換的。此外，為簡化圖式，一些習知的結構與元件在圖式中將以簡單的示意的方式示之。再者，圖示中元件之形狀、尺寸、比例等等僅為示意，是供本領域具有通常知識者瞭解本申請之內容，非本申請的實施限制。

以下說明內容的各個實施例具有一或多個技術特徵，在實施為可行的前提下，本技術領域具有通常知識者可依據本揭露以及自身的需求或設計規範，選擇性地實施任一實施例中部分或全部的技術特徵，或者選擇性地實施複數實施例中部分或全部的技術特徵之組合，藉此增加本新型實施時的彈性。

關於本文中所使用之「第一」、「第二」等用語，該些用語並非指稱次序或順位，亦非用以限定本申請，僅僅是為了區別以相同技術用語描述的組件或操作而已。

請參閱圖1，其是本申請之光組件定位調整裝置的一實施例的示意圖。如圖1所示，光組件定位調整裝置包含一基座110以及至少一罩體120，其組合後的示意圖如圖2所示。基座110包含一上表面112與一側表面114。上表面112包含一光電元件設置區1122，其用來設置至少一光電元件(如圖4所示)，光電元件設置區1122的材質可選用散熱性佳的材料像是金屬、碳材等等，或是與基座110之其它主要部分的材質(例如塑料)一致，該至少一光電元件可包含於或不包含於光組件定位調整裝置100，亦即該至少一光電元件可為或不為光組件定位調整裝置100的一部分。該至少一光電元件的一實施例包含一光發射器(例如垂直共振腔面射型雷射(Vertical Cavity Surface Emitting Laser；VCSEL)，或其它已知或自行開發的光發射器)及/或一光接收器，並可透過引腳116以及打線、 其它已知的電氣訊號傳遞方式等等的至少其中之一與一訊號處理電路耦接在一起，從而該至少一光電元件可從該訊號處理電路接收電氣訊號以產生光訊號及/或接收光訊號以輸出電氣訊號至該訊號處理電路，上述引腳116可包含於或不包含於基座110。側表面114上形成有一第一定位調整結構1142，本實施例中，第一定位調整結構1142是一螺紋(screw thread)結構(於另一實施例中第一定位調整結構1142為階段扣合結構)，然此並非實施限制，其它能達到無段調整的結構或是能達到多段調整的結構像是多段同向但不連續的導引槽/軌與每二相鄰導引槽/軌之間的導引槽/軌所共同形成如「」狀的結構亦得為第一定位調整結構1142採用。

請參閱圖1至圖3，至少一罩體120包含一內表面122、光輸出輸入口124與一側表面126。內表面122上形成有一第二定位調整結構1222，其與第一定位調整結構1142相吻合，本實施例中，第二定位調整結構1222是一螺紋結構(於另一實施例中第二定位調整結構1222為階段扣合結構)，然此並非實施限制，其它能達到無段調整的結構或是能達到多段調整的結構像是一受導引凸塊/凹體(結構上對應前述導引槽/軌)亦得為第二定位調整結構1222採用。光輸出輸入口124用於光傳輸，可將來自前述至少一光電元件的光訊號傳送至一或多光纖，或將來自該光纖的光訊號傳送至該至少一光電元件，其中該光纖可定位於至少一罩體120內或至少一罩體120上。若欲將該光纖定位於至少一罩體120內，一透鏡140可設置於至少一罩體120內以增進光耦合效果，其中透鏡140可對準光輸出輸入口124，且可以是球面鏡或非球面鏡；而若欲將該光纖定位於至少一罩體120外，透鏡140可設置於至少一罩體120內或至少一罩體120上以增進光耦合效果，類似地，透鏡140可對準光輸出輸入口124；值得注意的是，上述透鏡140可包含於或不包含於光組件定位調整裝置。另外，光輸出輸入口124與前述上表面112之間的距離(或說光輸出輸入口124/透鏡140與上表面112/該至少一光電元件之間的距離)可藉由第二定位調 整結構1222與第一定位調整結構1142之接觸面積的增加或減少而被調整，舉例而言，當第二定位調整結構1222(例如螺紋結構)與第一定位調整結構1142(例如螺紋結構)之接觸面積增加時，光輸出輸入口124與上表面112之間的距離減少，反之則增加。

請參閱圖1至圖4，前述至少一光電元件包含一光發射器及/或一光接收器，並可選擇性地包含一驅動器及/或一放大器，當前述至少一光電元件包含一光發射器132、一驅動器134用來驅動光發射器132、以及複數墊料136用於光發射器132與驅動器134之電性連接及/或散熱時，為偵測光發射器132是否達到預期的出光效果，至少一罩體120內可設置一反射鏡150以反射光發射器132的光，且該至少一光電元件包括一光偵測元件138用來偵測該反射鏡150所反射之光並據以產生一偵測結果，該偵測結果可由前述訊號處理電路加以分析，或由一分析電路(例如包含於該光偵測元件138的電路)加以分析。舉例而言，光偵測元件138包含一光敏電阻，該分析電路例如是一電壓或電流偵測電路可偵測該光敏電阻的電壓或電流變化，從而依電壓或電流變化得知光發射器132的光是否符合預期，藉以監控輸出光與調整光強度。值得注意的是，反射鏡150可包含於或獨立於光組件定位調整裝置100。

請再次參閱圖1至圖4，為了在光發射器132的光不符預期時進行補償，前述訊號處理電路或分析電路可進一步包含一補償功能，該補償功能是用來依據前述偵測結果調整該光發射器132所發射的光。舉例而言，該補償功能是一光衰補償功能，可於該偵測結果指出光發射器132的光低於預期時，調整光發射器132及/或驅動器134的參數或其它與出光效果有關的參數，從而增強光發射器132所發射的光。

請參閱圖1至圖5，為調整基座110於一第一方向上的位置(或說前述至少一光電元件於該第一方向上的位置)以增進光耦合效果，光組件定位調整裝置100包含至少一定位件160，至少一定位件160對應 至少一罩體120所包含的至少一定位孔170，至少一定位孔170曝露基座110的至少一部分，因此至少一定位件160可經由至少一定位孔170觸碰基座110，從而基座110位於該第一方向上的位置可藉由至少一定位件160與基座110之間的接觸而被調整。舉例而言，至少一定位件160有四個，對應位於至少一罩體120之前、後、左、右四個位置上的四個定位孔170，四個定位件160的至少其中之一為一具有彈性結構的定位件160，像是一彈簧(或一墊片)與一螺絲的組合，此時對應該具有彈性結構的定位件160的定位孔170是一螺孔，從而於該彈簧(或該墊片)置入該螺孔後，該螺絲可被旋緊於該螺孔，並對該彈簧(或該墊片)施力以抵壓基座110，進而藉由彈簧(或該墊片)作用於基座110上的力量來調整基座110於該第一方向上的位置。該第一方向可以是前、後二定位孔170(或是左、右二定位孔170)之最短連線所定義的方向；該第一方向通常垂直於該上表面的法線方向，然此並非實施限制。由於本領域具有通常知識者可藉由上述說明推衍出如何藉由定位孔170之位置的安排與定位件160的使用來調整基座110於其它方向上的位置，重覆及冗餘的說明在此予以節略。值得注意的是，若無需調整基座110於該第一方向上的位置，上述定位件160與定位孔170等設計即非必要。

前述至少一罩體120可藉由一光敏膠(例如紫外線膠(UV膠))、一熱敏膠(例如環氧樹脂(Epoxy))或其它固定用的膠體而與該基座固定在一起。當至少一罩體120藉由一光敏膠與該基座固定在一起時，至少一罩體120的至少一部分是透光的，以令該光敏膠可經由該透光部分對外部照射起反應。此外，至少一罩體120可形成有一或多個注膠口128或類似結構，於至少一罩體120與基座110相對位置確定後，上述膠體可被注入該一或多個注膠口128以固定罩體120與基座110。請注意，其它已知的或自行開發的固定手段可取代上述膠體，以固定罩體120與基座110。另請注意，膠體可事先塗佈於基座110之第一定位調整結構1142及/或至 少一罩體120之第二定位調整結構1222上，此時注膠口128可選擇性地被省略。

請參閱圖6，其是本申請之光組件定位調整裝置的另一實施例的示意圖。相較於圖1，圖6之光組件定位調整裝置600的至少一罩體包含一第一罩體610與一第二罩體620，第一與第二罩體610、620之不同視角下的示意圖如圖7與圖8所示，而光組件定位調整裝置600組合後的示意圖如圖9所示。如圖6至圖9所示，第一罩體610除包含前述內表面122、第二定位調整結構1222、注膠口128與定位孔170，另包含一第一接觸面612，第一接觸面612形成有一第三定位調整結構6122。第二罩體620具有前述光輸出輸入口124；第二罩體620內或第二罩體620上設置有前述透鏡140，該透鏡140可對準光輸出輸入口124；視實施需求第二罩體620內可選擇性地設置有前述反射鏡150；另外，第二罩體620包含一第二接觸面622，第二接觸面622上形成有一第四定位調整結構6222，此第四定位調整結構6222與前述第三定位調整結構6122相吻合，其中光輸出輸入口124與上表面112之間的距離(或說光輸出輸入口124/透鏡140與上表面112/前述至少一光電元件之間的距離)可藉由第四定位調整結構6222與第三定位調整結構6122之接觸面積的增加或減少而被調整。

請繼續參閱圖6至圖9。於本實施例之一實施樣態中，第三定位調整結構6122與第四定位調整結構6222為二相吻合的螺紋結構(於另一實施例中第三定位調整結構6122與第四定位調整結構6222為二相吻合的階段扣合結構)，然此並非實施限制，其它能達到無段調整的結構或是能達到多段調整的結構(如前揭之結構相對應的導引槽/軌與受導引凸塊/凹體之設計)亦得為第三與第四定位調整結構6122、6222採用。於本實施例之一實施樣態中，第一罩體610之材質為金屬，故第一罩體610可提供屏蔽作用，從而達到電磁干擾(Electromagnetic Interference；EMI)防護的效果；於本實施例之一實施樣態中，光組件定位調整裝置600包含前 述至少一定位件160，第一罩體6122包含前述至少一定位孔170，至少一定位孔170曝露基座110的至少一部分，至少一定位件160經由至少一定位孔170接觸基座110，從而基座110位於一第一方向上的位置可藉由至少一定位件160與基座110之間的接觸而被調整。於本實施例之一實施樣態中，第一罩體610藉由一光敏膠或一熱敏膠而與第二罩體620固定在一起；當第一罩體610藉由一光敏膠與第二罩體620固定在一起時，第一罩體610與第二罩體620的至少其中之一的至少一部分是透光的，更明確地說，第一罩體610與第二罩體620二者中在外側者的至少一部分是透光的，以令該光敏膠可經由該透光部分對外部照射起反應；本實施樣態中，第二罩體620位於第一罩體610之外側，亦即二者結合時第二罩體620會包覆第一罩體610的至少一部分，然此並非實施限制。

由於本領域具有通常知識者能夠藉由圖1至圖5之實施例的揭露來推知圖6至圖9之實施例的細節與變化，亦即圖1至圖5之實施例的技術特徵均可合理地應用於圖6至圖9之實施例中，因此，在不影響揭露要求與可實施性的前提下，重複及冗餘之說明在此予以節略。

綜上所述，本申請的光組件定位調整裝置能夠以成本經濟的方式精密地調整組件定位與焦距，具有較高的設計誤差容忍度，且不易受外部環境的變化所影響。

以上所述僅為本申請的實施例而已，並不用於限制本申請。對於本領域技術人員來說，本申請可以有各種更改和變化。凡在本申請的精神和原理的內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包括在本申請的申請專利範圍內。

100‧‧‧光組件定位調整裝置

110‧‧‧基座

112‧‧‧上表面

1122‧‧‧光電元件設置區

114‧‧‧側表面

116‧‧‧引腳

1142‧‧‧第一定位調整結構

120‧‧‧罩體

122‧‧‧內表面

1222‧‧‧第二定位調整結構

124‧‧‧光輸出輸入口

126‧‧‧側表面

128‧‧‧注膠口

170‧‧‧定位孔

Claims (20)

1. 一種光組件定位調整裝置，包含：一基座，包含一上表面與一側表面，其中該上表面是用來設置至少一光電元件，該側表面形成有一第一定位調整結構，該第一定位調整結構為一非平滑面；以及至少一罩體，包含一內表面，該內表面形成有一第二定位調整結構，該第二定位調整結構為一非平滑面，且該第二定位調整結構與該第一定位調整結構相吻合，其中該至少一罩體具有一光輸出輸入口用於光傳輸，且該光輸出輸入口與該上表面之間的距離可藉由該第二定位調整結構與該第一定位調整結構之接觸面積的增加或減少而被調整。
2. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一與第二定位調整結構為二相吻合的螺紋結構(screw thread)。
3. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一罩體內設置有一反射鏡，該上表面上設置有該至少一光電元件，且該至少一光電元件包含一光偵測元件，該光偵測元件用來偵測該反射鏡所反射之光並據以產生一偵測結果。
4. 如請求項第3項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一光電元件進一步包含一光發射元件與一補償元件，該補償元件用來依據該偵測結果調整該光發射元件所發射的光。
5. 如請求項第4項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一罩體包含：一第一罩體，包含該內表面與一第一接觸面，該第一接觸面形成有一第三定位調整結構，該第三定位調整結構為一非平滑面；以及 一第二罩體，該第二罩體具有該光輸出輸入口且該第二罩體內設置有該反射鏡，該第二罩體包含一第二接觸面，該第二接觸面上形成有一第四定位調整結構，該第四定位調整結構為一非平滑面，且該第四定位調整結構與該第三定位調整結構相吻合，其中該光輸出輸入口與該上表面之間的距離亦可藉由該第四定位調整結構與該第三定位調整結構之接觸面積的增加或減少而被調整。
6. 如請求項第5項所述之光組件定位調整裝置，其中該第三與第四定位調整結構為二相吻合的螺紋結構。
7. 如請求項第5項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一與第二定位調整結構為二相吻合的螺紋結構。
8. 如請求項第5項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一罩體之材質為金屬。
9. 如請求項第5項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一罩體包含至少一定位孔，該至少一定位孔曝露該基座的至少一部分，該光組件定位調整裝置進一步包含至少一定位件，該至少一定位件經由該至少一定位孔接觸該基座，該基座位於一第一方向上的位置可藉由該至少一定位件與該基座之間的接觸而被調整。
10. 如請求項第9項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一定位件的至少其中之一為一具有彈性結構的定位件，且該第一方向垂直於該上表面的法線方向。
11. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一罩體包含： 一第一罩體，包含該內表面與一第一接觸面，該第一接觸面形成有一第三定位調整結構，該第三定位調整結構為一非平滑面；以及一第二罩體，該第二罩體具有該光輸出輸入口，該第二罩體包含一第二接觸面，該第二接觸面上形成有一第四定位調整結構，該第四定位調整結構為一非平滑面，且該第四定位調整結構與該第三定位調整結構相吻合；其中該光輸出輸入口與該上表面之間的距離亦可藉由該第四定位調整結構與該第三定位調整結構之接觸面積的增加或減少而被調整。
12. 如請求項第11項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一罩體藉由一光敏膠或一熱敏膠而與該第二罩體固定在一起。
13. 如請求項第11項所述之光組件定位調整裝置，其中該第三與第四定位調整結構為二相吻合的螺紋結構。
14. 如請求項第11項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一罩體包含至少一定位孔，該至少一定位孔曝露該基座的至少一部分，該光組件定位調整裝置進一步包含至少一定位件，該至少一定位件經由該至少一定位孔接觸該基座，該基座位於一第一方向上的位置可藉由該至少一定位件與該基座之間的接觸而被調整。
15. 如請求項第14項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一定位件的至少其中之一為一具有彈性結構的定位件。
16. 如請求項第14項所述之光組件定位調整裝置，其中該第一方向垂直於該上表面的法線方向。
17. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一罩體內或該至少一罩體上設置有一透鏡，該透鏡對準該光輸出輸入口。
18. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中至少一罩體藉由一光敏膠或一熱敏膠而與該基座固定在一起。
19. 如請求項第1項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一罩體包含至少一定位孔，該至少一定位孔曝露該基座的至少一部分，該光組件定位調整裝置進一步包含至少一定位件，該至少一定位件經由該至少一定位孔接觸該基座，該基座位於一第一方向上的位置可藉由該至少一定位件與該基座之間的作用力量的增加或減少而被調整。
20. 如請求項第19項所述之光組件定位調整裝置，其中該至少一定位件的至少其中之一為一具有彈性結構的定位件，且該第一方向垂直於該上表面的法線方向。