光通讯模块的制作方法

本发明有关于一种光通讯模块，尤指一种具有自聚焦透镜的光通讯模块。

背景技术：

光纤通讯网路具有低传输损失、高数据保密性、优秀的抗干扰性，以及超大频宽等特性，已是现代主要的资讯通讯方式，其中，用于接受来自光纤网路的光讯号并将其转换成电讯号传输，及/或将电讯号转换成光讯号再藉由光纤网路向外传输的光通讯模块是光纤通讯技术中最重要的基础组件之一。

习知的光通讯模块利用光纤耦合连接器将光信号发射器所射出的光束导入光纤中。此外，于习知技术中，会将光信号发射器的发光面上黏贴一球面透镜，藉以将光束聚焦于光纤的入光端面。另于球面透镜与光纤之间设置一光隔离器用以防止光束于光纤的入光端面反射回光信号发射器。

然而，由于球面透镜的焦距较长，造成了难以精确的将光束通过光隔离器聚焦于光纤的入光端面，进而增加了制作光通讯模块的困难度。此外，为了将体积微小的球面透镜设置于发光面需以特定的设备进行黏贴，进而增加了光通讯模块的制作成本。

技术实现要素：

有鉴于此，在本发明中以自聚焦透镜取代習知的球面透镜，以降低制作光通讯模块的困难度。此外，本发明可不需要黏贴習知的球面透镜至发光元件，进而可减少光通讯模块的制作成本。

本发明一实施例揭露一种光通讯模块，包括光信号发射器，用以发射一光束；光隔离器，邻近于上述光信号发射器；自聚焦透镜，连接于上述光隔离器；以及光纤，邻近于上述自聚焦透镜。上述光束通过上述光隔离器以及上述自聚焦透镜，并经由上述自聚焦透镜聚焦后进入上述光纤。

根据本发明一实施例，上述光信号发射器与上述光隔离器之间不具有球面透镜。

根据本发明一实施例，上述光隔离器包括第一偏振器，邻近于上述光信号发射器；偏振旋转器，邻近于上述第一偏振器；以及第二偏振器，邻近于上述偏振旋转器，且连接于上述自聚焦透镜。上述偏振旋转器具有磁性材料。根据本发明一实施例，上述光隔离器不包括环绕上述偏振旋转器的磁环。

根据本发明一实施例，上述光束沿一光轴行进，且上述光轴依序通过上述光信号发射器、上述光隔离器、上述自聚焦透镜、以及上述光纤。

根据本发明一实施例，上述自聚焦透镜沿一光轴延伸，上述自聚焦透镜具有相对于上述光轴倾斜的出光端面，且上述光纤具有与上述出光端面平行的入光端面。

根据本发明一实施例，上述出光端面与上述光轴之间的夹角为8度。上述自聚焦透镜的折射率由中央至边缘逐渐变小。

根据本发明一实施例，光通讯模块更包括光纤座，用以固定上述光纤以及上述自聚焦透镜之间的相对位置。

根据本发明一实施例，光通讯模块更包括光纤连接器，连接于上述光纤。上述光信号发射器、上述光隔离器以及上述自聚焦透镜设置于电路板之上。

附图说明

图1为根据本发明一实施例的光通讯模块的立体图。

图2为根据本发明一实施例的光纤耦合连接器的示意图。

主要元件符号说明

光通讯模块1

电路板10

导电垫11

光信号发射器20

发光元件21

发光面211

光纤耦合连接器30

光隔离器31

第一偏振器311

偏振旋转器312

晶体3121

磁性材料3122

第二偏振器313

自聚焦透镜32

出光端面321

光纤座33

倾斜面331

光纤40

入光端面41

光纤连接器50

光纤限位架60

光信号接收器70

芯片80

调整座a1

绕线座a2

固定结构a3

光轴ax1

行进方向d1

返回方向d2

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图与实施例对本发明进一步的详细描述，应当理解，本发明提供许多可供应用的创作概念，其可以多种特定型式实施。文中所举例讨论的特定实施例仅为制造与使用本发明的特定方式，非用以限制本发明的范围。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例及/或结构的间具有任何关连性。需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中设置的元件。当一个元件被认为是“设置在”另一个元件，它可以是直接设置在另一个元件上或者可能同时存在居中设置的元件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为根据本发明一实施例的光通讯模块1的立体图。光通讯模块1可用以安装于电子装置(图未示)内，以使得电子装置可发送及/或接收光讯号。上述电子装置可为个人电脑、服务器(server)、或路由器(router)，但并不于以限制。光通讯模块1可为光发送模块或是光收发模块。光发送模块可用以接收电子装置的电讯号转换为光讯号，且将光讯号经由外部光纤传送至远端。光收发模块可用以接收光讯号，并可将光讯号转换为电讯号传送于电子装置。此外，光收发模块整合光发送模块的功能，亦可用以接收电子装置的电讯号转换为光讯号，且将光讯号经由外部光纤传送至远端。

于本实施中，光通讯模块1可为光收发模块。光通讯模块1可包括一电路板10、一光信号发射器20、一光纤耦合连接器30、多个光纤40、多个光纤连接器50、一光纤限位架60、一光信号接收器70、以及至少一芯片80。当光通讯模块1为光发送模块时，光通讯模块1可不包括光纤限位架60以及光信号接收器70等元件。

电路板10可为长条形结构，且具有多个导电垫(pad)11，位于电路板10的一侧。于本实施例中，导电垫11可为金手指(goldenfinger)。电路板10的一端可用以插置于电子装置的电连接器，以使导电垫11接触上述电连接器，进而使得光通讯模块1可经由导电垫11从电子装置接收电讯号，或是经由导电垫11传送电讯号至电子装置。

光信号发射器20设置于电路板10上，且可电性连接于电路板10。光信号发射器20，用以依据电讯号发射一光束至光纤耦合连接器30。于一些实施例中，光信号发射器20可为光复用(multiplexing)装置。光信号发射器20所发射的光束具有多种波长。此外，光信号发射器20可包括发光元件21。于一些实施例中，发光元件21可为光复用器(multiplexer)，用以发射具有多种波长的光束。

于一些实施例中，光信号发射器20可为激光发射器，例如分布式反馈激光器(distributedfeedbacklaser)，但并不以此为限。发光元件21可用以发射单一波长的光束，例如激光。于一些实施例中，发光元件21可为发光二极管(led)。

光纤耦合连接器30设置于电路板10上，用以将光信号发射器20产生的光束引导至光纤40内。光纤耦合连接器30可经由调整座a1固定于电路板10上。于一些实例中，调整座a1可经由黏胶固定于电路板10上，并可藉由调整座a1将光纤耦合连接器30对准于发光元件21的中心。于一些实施例中，光通讯模块11可不包括调整座a1。光纤耦合连接器30直接设置于电路板10上。

光纤40可连接于光纤耦合连接器30以及光纤连接器50，且另一光纤40可连接于光纤限位架60以及另一光纤连接器50。于本实施例中，光纤40可缠绕于绕线座a2。绕线座a2可经由黏胶固定于电路板10上。

光纤连接器50设置于电路板10上。于本实施例中，光纤连接器50可经由固定结构a3固定于电路板10上。光纤连接器50可为光适配器(receptacle)。

光纤限位架60设置于电路板10上，用以固定光纤40，且可固定光纤40与光信号接收器70之间的相对位置。于本实施例中，光纤限位架60可经由黏胶固定于电路板10上。

光信号接收器70设置于电路板10上，且可电性连接于电路板10。光信号接收器70可用以接收由光纤40传来的光信号，且将光信号转换为电讯号。于本实施例中，光信号接收器70可为光电二极管(positive-intrinsic-negativediode,pindiode)，但并不以此为限。

芯片80设置于电路板10上，且可电性连接于电路板10。为了简洁的目的，图1中仅绘制了一个芯片80，但光通讯模块1可具有多个不同种类的芯片80。于本实施例中，芯片80可经由板上芯片(chipsonboard,cob)封装的方式设置于电路板10上。于一些实施例中，芯片80可经由表面黏着技术(surface-mounttechnology,smt)设置于电路板10上。

芯片80可包括控制芯片、检光(monitorphotodiode,mpd)芯片、及/或跨阻放大器(transimpedanceamplifier,tia)，但并不以此为限。控制芯片可电性连接于光信号发射器20，且可用以驱动光信号发射器20。于一些实施例中，控制芯片可依据电子装置所传输的电讯号驱动光信号发射器20产生光束，以使光束带有光讯号。检光芯片可电性连接于光信号发射器20，且可用以检测光信号发射器20产生的光束的功率等参数。跨阻放大器可电性连接于光信号接收器70，用以将光信号接收器70所传输的电流电信号转换为电压电性号，且调整电性号的增益。

于本实施例中，电子装置可经由导电垫11传送电讯号至电路板10。光信号发射器20依据电子装置产生的电讯号产生带有光讯号的光束。发光元件21所射出的光束经由光纤耦合连接器30进入光纤40，且光束可经由光纤40以及光纤连接器50传送至外部光纤。此外，光信号接收器70可接收经由光纤连接器50以及光纤40所传入光通讯模块1的光束，并将传入光通讯模块1的光束的光信号转换为电性号。于本实施例中，图1的芯片80可为跨阻放大器。跨阻放大器转换光信号接收器70所产生的电流电信号为电压电信号。之后，经由跨阻放大器转换及增益过的电信号可经由导电垫11传送至电子装置。

图2为根据本发明一实施例的光纤耦合连接器30的示意图。于本实施例中，发光元件21经由发光面211射出光束。发光元件21所射出的光束可沿行进方向d1以及光轴ax1行进。光轴ax1可通过发光面211以及光隔离器31。于本实施例中，光轴ax1可通过发光面211的中心以及光隔离器31的中心，且发光面211可垂直于光轴ax1延伸。光纤耦合连接器30包括一光隔离器31、一自聚焦透镜32、以及一光纤座33。光隔离器31、自聚焦透镜32、以及光纤座33可经由调整座a1设置于电路板10之上。于本实施例中，光轴ax1可依序通过光信号发射器20的发光元件21、光隔离器31、自聚焦透镜32、以及光纤座33内的光纤40。

光隔离器31邻近于光信号发射器20的发光元件21。光隔离器31可允许沿行进方向d1行进的光束通过，且止挡沿返回方向d2行进的光束通过。返回方向d2相反于行进方向d1，且行进方向d1和返回方向d2可平行于光轴ax1。因此，发光元件21所射出的光束，可通过光隔离器31并进入自聚焦透镜32。

光隔离器31可包括第一偏振器(polarizer)311、偏振旋转器(polarizationrotator)312、以及第二偏振器313。第一偏振器311、偏振旋转器312、以及第二偏振器313可沿光轴ax1以及行进方向d1依序排列。第一偏振器311邻近于光信号发射器20的发光元件21。偏振旋转器312邻近于第一偏振器311，且位于第一偏振器311及第二偏振器313之间。第二偏振器313邻近于偏振旋转器312，且连接于自聚焦透镜32。换句话说，第二偏振器313位于偏振旋转器312以及自聚焦透镜32之间。于一些实施例中，偏振旋转器312连接于第一偏振器311以及第二偏振器313。光轴ax1通过第一偏振器311、偏振旋转器312、以及第二偏振器313的中心。

光隔离器31可为偏振相关隔离器(polarizationdependentisolator)或是偏振独立隔离器(polarizationindependentisolator)。当光隔离器31为偏振相关隔离器时，第一偏振器311以及第二偏振器313可为偏振板(polarizingplate)。当光隔离器31为偏振独立隔离器时，第一偏振器311以及第二偏振器313可为双折射楔(birefringentwedge)。

偏振旋转器312可为法拉第旋转器(faradayrotator)，用以旋转光束的偏振方向。于一些实施例中，偏振旋转器312旋转45度的光束的偏振方向。于本实施例中，偏振旋转器312可包括晶体3121以及磁性材料3122，磁性材料3122埋入晶体3121中。因此，于本实施例中，光隔离器31不需要环绕偏振旋转器312的磁环，进而可以简化光纤耦合连接器30的结构。

自聚焦透镜32连接于光隔离器31，且可位于光隔离器31以及光纤40之间。自聚焦透镜32可经由调整座a1固定于电路板10上。于本实施例中，自聚焦透镜32可为长条形柱状体。自聚焦透镜32可沿光轴ax1延伸，且光轴ax1可通过自聚焦透镜32的中心。自聚焦透镜32的折射率沿光轴ax1由中央至边缘逐渐变小。换句话说，自聚焦透镜32的折射率沿光轴ax1由中央至光隔离器31逐渐变小，且自聚焦透镜32的折射率沿光轴ax1由中央至光纤40逐渐变小。光隔离器31可固定于自聚焦透镜32。于一些实施例中，光隔离器31的第二偏振器313可经由黏胶固定于自聚焦透镜32一端的中心。

光纤座33可邻近于自聚焦透镜32，且用以固定光纤40以及自聚焦透镜32之间的相对位置。光纤座33可具有一倾斜面331，相对于光轴ax1倾斜。光纤40邻近于自聚焦透镜32。光纤40的一端可埋入于光纤座33内。光纤40的入光端面41露出及/或连接于倾斜面331，且入光端面41相对于光轴ax1倾斜。此外，自聚焦透镜32具有一出光端面321，相对于光轴ax1倾斜。于本实施例中，出光端面321平行于倾斜面331以及入光端面41。出光端面321与光轴ax1之间的夹角为8度。

于本实施例中，由光信号发射器20的发光元件21所发射的光束可通过光隔离器31以及自聚焦透镜32，并经由自聚焦透镜32聚焦后进入光纤40。因此，藉由出光端面321、入光端面41、及/或倾斜面331的设计可减少光束反射回自聚焦透镜32的量。

由于自聚焦透镜32可具有短焦距的优点，于本揭露中自聚焦透镜32的焦距可位于出光端面321上，光纤40的入光端面41及光纤座33的倾斜面331可直接或间接接触于出光端面321。于一些实施例中，光纤座33的倾斜面331(及/或光纤40的入光端面41)可经由黏胶固定于自聚焦透镜32的出光端面321。因此，藉由上述的设计可降低自聚焦透镜32与光纤40之间对位的困难度。另于本实施例中，自聚焦透镜32的另一焦点可设定于光隔离器31的端面(自聚焦透镜32与光隔离器31之间的界面)，因此可降低发光元件21与光隔离器31之间对位的困难度。

于本揭露中，藉由自聚焦透镜32取代了习知技术中黏贴于发光元件21的球面透镜。换句话说，本揭露的光信号发射器20与光隔离器31之间可不具有透镜或是球面透镜。因此，本揭露的光通讯模块1不需要将球面透镜贴合至发光元件21的设备，进而减少了光通讯模块1的制作成本。此外，于本揭露中，可先将光纤耦合连接器30以及光纤40组装完成后，再将光纤耦合连接器30经由调整座a1与发光元件21进行对位及固定于电路板10上，可简化光通讯模块1的组装步骤。

综上所述，本发明的光通讯模块藉由于光纤耦合连接器中设置自聚焦透镜，以降低光信号发射器与自聚焦透镜与光纤之间对位的困难度，并可降低制作光通讯模块的制作成本。

对本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的创作方案和创作构思结合生成的实际需要做出其他相应的改变或调整，而这些改变和调整都应属于本发明权利要求的保护范围。