TWM554243U - 光發射器結構 - Google Patents

Description

光發射器結構

本創作係有關於一種光發射器結構，特別是指一種可以有效減少反射損失、改善阻抗不匹配、並達到雜訊抑制效果的光發射器結構。

由於電腦處理速度及處理容量不斷增加，傳統電纜線的電信傳輸方式因為受限於頻寬以及傳輸速度，已無法因應現今科技隨時需要處理的龐大容量資訊傳輸，因此，傳統的電信傳輸系統逐漸由光纖傳輸系統所取代。所謂的光纖傳輸系統不具有頻寬限制，具有高速傳輸、傳輸距離長、材質不受電磁波干擾等優點，不僅是未來通訊科技的主流，也是目前電子產業致力研發的方向。

所謂的光通訊技術是指以光波作為訊號載體，於光纖的二節點之間進行傳輸，其領域依據傳輸介質的不同可區分為光通訊側及電通訊側，透過光收發器(optical transceiver)，將所接收到的光訊號轉換為可供晶片處理的電訊號，或將經資料處理過後的電訊號由光收發器轉換成光訊號以透過光纖進行傳輸並達到通訊目的。

在光纖通訊系統中通常作為光源的半導體元件是發光二極體(light-emitting diode,LED)或是雷射二極體(laser diode)。LED與雷射二極體的主要差異在於前者所發出的光為非同調性(noncoherent)，而後者則為同調性(coherent)的光。使用半導體作為光源的好處是體積小、發光效率高、可靠度佳，以及可以將波長最佳化，更重要的是半導體光源可以在高頻操作下直接調變，非常適合光纖通訊系統的需求。

隨著技術的演進，為增加傳輸速度及可載訊息量，光通訊技術逐漸朝向高頻化的方向演進。然而，在設計超過1GHz的高速訊號傳輸電路板時，必須考慮特性阻抗及負載阻抗的問題。訊號從起始端傳輸到負載端之間，期間可能會經過許多傳輸介面，該些經過的傳輸介面(例如電路跑線寬度、配線間隔、貫孔等)經常容易因為阻抗不匹配的問題，造成訊號反射，產生雜訊並使訊號品質惡化。

在差動傳輸下，接收端電路會存在終端阻抗，而差動傳輸所在乎的即是D+與D-兩端的差動特性阻抗，差動特性阻抗所需的數值是終端阻抗的兩倍。如果接收電路的終端阻抗與傳輸電路的特性阻抗發生不匹配，就會發生訊號反射現象，然而在產品小型化的情況下，欲將產品控制在適當的精度範圍內難度相當高。基此，在高頻訊號傳輸的環境底下，有必要針對光發射器的結構進行改良，藉以降低上述因為阻抗不匹配可能導致高頻訊號品質不佳的問題。

本創作在於解決習知光發射器端因為阻抗不匹配使高頻訊號品質惡化的情況。

為了解決上述問題，本創作係提供一種光發射器結構，包含有一光發射器主體、以及一介電層。該光發射器主體係包含有一基座，一設置於該基座上的雷射二極體，以及一設置於該基座上的耦光外罩，該雷射二極體的接地引腳及訊號引腳係穿過該基座電性連接至電路板。該介電層係設置於該基座上，覆蓋於該接地引腳及該訊號引腳之間，藉以於該接地引腳及該訊號引腳之間形成電容。

進一步地，該介電層的材料係選自於金屬、陶瓷材料、半導體材料、環氧樹脂、矽膠及其組合所構成之群組。

進一步地，該訊號引腳包含有陽極引腳、及陰極引腳。

進一步地，該介電層係覆蓋於該陽極引腳及該接地引腳之間。

進一步地，該介電層係覆蓋於該陰極引腳及該接地引腳之間。

進一步地，該介電層係覆蓋於該陽極引腳、該陰極引腳及該接地引腳之間。

進一步地，該介電層的介電係數大於或等於4。

進一步地，該介電層係設置於該基座相對該雷射二 極體的另一側上。

進一步地，該基座係可以為金屬基座、電路板(PCB)、陶瓷基板、或電路軟板(FPC)。

綜上所述，本創作在光發射器的基座上設置介電層，於訊號引腳及接地引腳之間形成電容，有效的增加阻抗匹配進一步降低傳輸線與雷射二極體介面之間產生的反射效應或達到雜訊抑制的效果。

100‧‧‧光發射器

10‧‧‧光發射器主體

11‧‧‧基座

12‧‧‧雷射二極體

121‧‧‧接地引腳

122‧‧‧訊號引腳

122A‧‧‧陽極引腳

122B‧‧‧陰極引腳

13‧‧‧耦光外罩

14‧‧‧次基座

20‧‧‧介電層

30‧‧‧光通訊模組

31‧‧‧電路板

32‧‧‧訊號處理器

C1‧‧‧電容

C2‧‧‧電容

C3‧‧‧電容

41‧‧‧基座

421‧‧‧接地引腳

422‧‧‧訊號引腳

422A‧‧‧陽極引腳

422B‧‧‧陰極引腳

44‧‧‧次基座

50‧‧‧介電層

61‧‧‧基座

62‧‧‧次基板

621‧‧‧接地引腳

622‧‧‧訊號引腳

622A‧‧‧陽極引腳

622B‧‧‧陰極引腳

70‧‧‧介電層

圖1，為本創作第一實施態樣的部分剖面示意圖。

圖2，為本創作光發射器結構的電路示意圖。

圖3，為本創作第二實施態樣的部分剖面示意圖。

圖4，為本創作第三實施態樣的部分剖面示意圖。

有關本創作之詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下。再者，本創作中之圖式，為說明方便，其比例未必照實際比例繪製，該等圖式及其比例並非用以限制本創作之範圍，在此先行敘明。

以下係針對本創作第一實施態樣進行說明，請參閱「圖1」，係本創作第一實施態樣的部分剖面示意圖，如圖所示：

本創作的光發射器結構，主要係實施於一光發射器100上，所述的光發射器100包含有一光發射器主體10、以及一介電層20。所述的光發射器主體10可以經由同軸(Coaxial)封裝、 DIL(Dual In Line)式封裝、或蝴蝶式(Butterfly)封裝而成，於本創作中不予以限制。於本實施態樣中，係揭示同軸(Coaxial)封裝方式的實施態樣，將雷射二極體固定於TO-CAN的封裝座，並加封蓋完成密封。

該光發射器主體10係包含有一基座11、一設置於該基座11上的雷射二極體12、以及一設置於該基座11上的耦光外罩13。該基座11於較佳實施態樣中係可以為金屬基座、電路板(PCB)、陶瓷基板、電路軟板(FPC)、或由上述機構疊構而成的結構等，於本創作中不予以限制。該雷射二極體12係可以為垂直腔面發射雷射器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser,VCSEL)、或邊射型雷射二極體(Edge Emitting Laser Diode)等，於本創作中不予以限制。於本實施態樣中，所述的雷射二極體12係可選擇性地更進一步設置於一次基座14上，該次基座14可以為例如金屬基板、陶瓷基板、電路板、或軟性電路板等，於本創作中不予以限制。

該雷射二極體12的接地引腳121及訊號引腳122係穿過該基座11電性連接至光通訊模組30上的電路板31，藉以經由該電路板31連接至前端該光通訊模組30上的訊號處理器32。於本實施態樣中，該雷射二極體12係可經由跳線連接至該訊號引腳122的上端以構成電性連接，並經由該雷射二極體12底側的電極與基座11構成電性連接。於另一較佳實施態樣中，可以透過跳線連接雷射二極體12的電極及該接地引腳121，於本創作中不予以限制。該 介電層20係設置於該基座11上相對該雷射二極體12的另一側上，覆蓋於該接地引腳121及該訊號引腳122之間，藉以於該接地引腳121及該訊號引腳122之間形成電容C1、C2、C3。請一併參閱「圖2」所示，其中，該訊號引腳122包含有陽極引腳122A、及陰極引腳122B，用以分別作為差動訊號正負端的輸出。該介電層20係可以覆蓋於該陽極引腳122A及該接地引腳121之間，藉以於該陽極引腳122A及該接地引腳121之間形成電容C1，達成阻抗匹配的效果；於另一較佳實施態樣中，所述的介電層20亦可覆蓋於該陰極引腳122B及該接地引腳121之間，藉以於該陰極引腳122B及該接地引腳121之間形成電容C2；經實驗測試後的結果，該介電層20同時覆蓋於該陽極引腳122A、該陰極引腳122B及該接地引腳121之間，使該陽極引腳122A、該陰極引腳122B及該接地引腳121均形成電容C1、C2、C3，阻抗匹配及雜訊抑制效果較佳。

於一較佳實施態樣中，發明人經多次實驗後，為了達到較佳的阻抗匹配及雜訊抑制效果，該介電層20的材料較佳係可以為金屬、陶瓷材料、半導體材料、環氧樹脂、矽膠或包含上述材料之混合複合材料，於本創作中不予以限制；於一較佳實施態樣中，該介電層20的介電係數係大於4。

以下係針對本創作第二實施態樣進行說明，請參閱「圖3」，係本創作第二實施態樣的部分剖面示意圖，如圖所示：

於本實施態樣中，與第一實施態樣的主要差異點在於基座的實施方式、及雷射二極體及接地引腳間的連接方式，其 餘相同部分即不再予以贅述。

本實施態樣中，基座41係可以由電路板、陶瓷電路板、或具有強化基板的軟板實施。透過將訊號引腳422穿過該基座41，藉以與該雷射二極體42電性連接。於本實施態樣中，該雷射二極體42係可經由跳線連接至該陽極引腳422A的上端以構成電性連接，該雷射二極體42底側的電極與次基座44或該次基座44表面上的金屬層電性連接，該次基座44則經由跳線連接至該陰極引腳422B，藉此與該陰極引腳422B之間構成電性連接。該介電層50係設置於該基座41上相對該雷射二極體42的另一側上，覆蓋於該接地引腳421及該訊號引腳422之間，藉以於該接地引腳421及該訊號引腳422之間形成電容。

以下係針對本創作第三實施態樣進行說明，請參閱「圖4」，係本創作第三實施態樣的部分剖面示意圖，如圖所示：

於本實施態樣中，與第一實施態樣的主要差異點在於介電層的設置位置，其餘相同部分即不再予以贅述。

本實施態樣中，所述的基座61係可以為金屬基座，並直接設置於次基板62(例如：電路板、陶瓷電路板、或具有強化基板的軟板)上，與該次基板62上的電路分布電性連接，藉以連接至前端的訊號處理器32(如圖2所示)。於本實施態樣中，穿過該基座61的訊號引腳622(包含陽極引腳622A及陰極引腳622B)及接地引腳621可進一步穿過該次基板62，介電層70係設置於該次基板62相對該基座61的另一側，藉以於該接地引腳621及該訊號引 腳622之間形成電容。

綜上所述，本創作在雷射二極體的基座上設置介電層，於訊號引腳及接地引腳之間形成電容，有效的增加阻抗匹配進一步降低傳輸線與雷射二極體介面之間產生的反射效應或達到雜訊抑制的效果。

以上已將本創作做一詳細說明，惟以上所述者，僅惟本創作之一較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即凡依本創作申請專利範圍所作之均等變化與修飾，皆應仍屬本創作之專利涵蓋範圍內。

100‧‧‧光發射器

10‧‧‧光發射器主體

11‧‧‧基座

12‧‧‧雷射二極體

121‧‧‧接地引腳

122‧‧‧訊號引腳

122A‧‧‧陽極引腳

122B‧‧‧陰極引腳

13‧‧‧耦光外罩

14‧‧‧次基座

20‧‧‧介電層

Claims (9)

1. 一種光發射器結構，包含有：一光發射器主體，係包含有一基座，一設置於該基座上的雷射二極體，以及一設置於該基座上的耦光外罩，該雷射二極體的接地引腳及訊號引腳係穿過該基座電性連接至電路板；以及一介電層，係設置於該基座上，覆蓋於該接地引腳及該訊號引腳之間，藉以於該接地引腳及該訊號引腳之間形成電容。
2. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器結構，其中，該介電層的材料係選自於金屬、陶瓷材料、半導體材料、環氧樹脂、矽膠及其組合所構成之群組。
3. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器結構，其中，該訊號引腳包含有陽極引腳、及陰極引腳。
4. 如申請專利範圍第3項所述的光發射器結構，其中，該介電層係覆蓋該陽極引腳及該接地引腳之間。
5. 如申請專利範圍第3項所述的光發射器結構，其中，該介電層係覆蓋於該陰極引腳及該接地引腳之間。
6. 如申請專利範圍第3項所述的光發射器結構，其中，該介電層係覆蓋於該陽極引腳、該陰極引腳及該接地引腳之間。
7. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器結構，其中，該介電層的介電常數係大於或等於4。
8. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器結構，其中，該介電層係設置於該基座相對該雷射二極體的另一側上。
9. 如申請專利範圍第1項所述的光發射器結構，其中，該基座係可以為金屬基座、電路板(PCB)、陶瓷基板、或電路軟板(FPC)。