光耦合元件及应用光耦合元件的光学模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种透镜结构，特别涉及一种光耦合元件及应用光耦合元件的光学模块。
【背景技术】
[0002]目前为了实现这种光电传输的方式主要有两种，第一种方式是，利用45度全反射面的原理，实现光路旋转90度，将激光发射器激发出的光束耦合到光纤中传输。第二种方式是，采用水平接收的方式，光束通过透镜阵列保持水平传输，并无需做任何光路旋转的动作，即可通过透镜阵列来和光纤耦合。
[0003]利用45度全反射面的方式，在控制反射和焦距方面比较容易实现，亦能够有效提升传输速率，故因此目前绝大部分厂家都采用了 45度全反射面的方式来使得激光激发出的光束与光纤I禹合。
[0004]但是，由于材质的关系且光纤的耦合面与进入光纤的光线垂直，故激光发射器激发出的光束有部分会经由光纤的光耦合面反射后会重新回到激光发射器而产生光干扰现象而降低光传输效率。为了解决此光干扰现象，研发人员将光纤的耦合端研磨出一斜面，斜面约倾斜8度(以沿直面为基准)左右，以避免光线重新回到激光发射器而产生光干扰现象。斜面虽可助于解决光纤端面反的问题。但却会大幅降低光纤的光耦合率。因此，如何提升光耦合效率及改善光干扰现象将是研发人员应解决的问题之一。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种光耦合元件及应用光耦合元件的光学模块，藉以提升光耦合效率及改善光干扰现象。
[0006]本发明所揭露的光I禹合兀件,用以I禹合一光输出兀件与一光传输兀件。光I禹合兀件包含一导光件。导光件具有一入光部、一全反射面及一出光部。入光部用以对应于光输出元件而具有一入射光轴路径。出光部对应位于全反射面而具有一反射光轴路径。出光部用以对应于光传输元件。入射光轴路径与全反射面构成一第一夹角Θ1。第一夹角Θ1不等于45度。其中,光输出兀件输出的一光束自入光部进入导光件,并沿入射光轴路径射向全反射面，经全反射面反射后的光束沿反射光轴路径而自出光部射向光传输元件。
[0007]本发明所揭露的光学模块,包含一光输出兀件、一光传输兀件及一光f禹合兀件。光输出兀件，用以输出一光束。光I禹合兀件I禹合于光输出兀件与光传输兀件。光I禹合兀件包含一导光件。导光件具有一入光部、一全反射面及一出光部。入光部用以对应于光输出元件而具有一入射光轴路径。出光部对应位于全反射面而具有一反射光轴路径。出光部用以对应于光传输元件。入射光轴路径与全反射面构成一第一夹角θι。第一夹角θι不等于45度。其中，光输出元件输出的一光束自入光部进入导光件，并沿入射光轴路径射向全反射面，经全反射面反射后的光束沿反射光轴路径而自出光部射向光传输元件。
[0008]根据上述本发明所揭露的光耦合元件及应用光耦合元件的光学模块，将全反射面与入射光轴路径间的第一夹角Θ I设计成非45度，迫使光耦合面反射回来的光束的路径与光输出元件发出的光束的路径错开，进而改善光干扰现象并提升光耦合及光传输效率。
[0009]以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
【附图说明】
[0010]图1为根据本发明第一实施例所述的光学模块的平面示意图；
[0011]图2为图1的光耦合元件的俯视示意图；
[0012]图3为沿图2的3-3剖面线绘示的剖视示意图；
[0013]图4为图1的光学模块的光学等效示意图。
[0014]其中，附图标记
[0015]10光学模块
[0016]100光输出元件
[0017]110光输出面
[0018]200光耦合元件
[0019]210 壳体
[0020]211定位柱
[0021]220导光件
[0022]221入光部
[0023]222入光面
[0024]223 第一透镜
[0025]223a 第一底面
[0026]223b 第一球面
[0027]224全反射面
[0028]225出光部
[0029]226出光面
[0030]227 第二透镜
[0031]227a 第二底面
[0032]227b 第二球面
[0033]300光传输元件
[0034]310光耦合面
[0035]A光传输元件的轴线
[0036]B 光束
[0037]dl第一透镜的光斑半径
[0038]d2第二透镜的光斑半径
[0039]Fl第一间距
[0040]F2第二间距
[0041]Pl入射光轴路径
[0042]P2反射光轴路径
[0043]Rl第一球面的曲率半径
[0044]R2第二球面的曲率半径
[0045]rl第一底面的半径
[0046]r2第二底面的半径
[0047]Θ I第一夹角
[0048]Θ 2第二夹角
[0049]Θ 3第三夹角
[0050]Θ 4第四夹角
[0051]Θ 5光输出兀件发出的光束的发散角
【具体实施方式】
[0052]下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述:
[0053]请参照图1至图3。图1为根据本发明第一实施例所述的光学模块的平面示意图。图2为图1的光耦合元件的俯视示意图。图3为沿图2的3-3剖面线绘示的剖视示意图。
[0054]本实施例的光学模块10包含一光输出元件100、一光传输元件300及一光耦合元件200。光输出兀件100例如为激光发射器。光输出兀件100包含一光输出面110,光输出兀件100经电光转换后用以自光输出面110发出一光束B。
[0055]光传输兀件300例如为光纤。光传输兀件300包含一光稱合面310,用以接收光输出元件100发出的光束B。光传输元件300的轴线贯穿光耦合面310。
[0056]光稱合兀件200稱合于光输出兀件100与光传输兀件300。光稱合兀件200包含一壳体210及一导光件220。
[0057]壳体210具有二定位柱211。二定位柱211与光传输元件300相固定，以用来固定光传输元件300与导光件220间的相对位置，进而提升光学模块10的光耦合效率。导光件220设于壳体210，且具有一入光部221、一全反射面224及一出光部225。入光部221对应于光输出元件100而具有一入射光轴路径。出光部225对应位于全反射面224而具有一反射光轴路径P2，出光部225对应于光传输元件300。其中，入射光轴路径Pl与出射光轴路径P2为光束B的光轴经过的路径。
[0058]详细来说，入光部221包含一入光面222及多个第一透镜223。入光面222面向光输出面110。这些第一透镜223例如为单面凸透镜,并各具有一第一底面223a(即第一透镜223至入光面222的正投影范围)及一第一球面223b。第一透镜223的第一底面223a与入光面222共面。第一球面223b连接于第一底面223a,并凸向光输出面110。意即，本实施例的第一透镜223为一体成形于入光面222上。光输出兀件100发出的光束B由第一透镜223的第一球面223b射至导光件220的全反射面224而于入光部221形成入射光轴路径P1。在本实施例中，入射光轴路径Pl垂直于入光面222，并与全反射面224构成一第一夹角Θ I。第一夹角Θ I不等于45度。但入射光轴路径Pl垂直于入光面222的条件并非用以限制本发明，在其他实施例中，入射光轴路径Pl也可以非垂直于入光面222，惟，于入射光轴路径Pl非垂直于入光面222的实施例中，设计上必另外考量光线通过入光面222会产生折射的因素。
[0059]出光部225包含一出光面226及多个第二透镜227。出光面226面向光耦合面310。这些第二透镜227例如为单面凸透镜，并各具有一第二底面227a (即第二透镜227至出光面226的正投影范围)及一第二球面227b，第二底面227a与出光面226共面，第二球面227b连接第二底面227a并凸向光传输元件300。意即，本实施例的第二透镜227为一体成形于出光面226上。经全反射面224反射的光束B自第二透镜227的第二球面227b射向光传输兀件300而于出光部225形成反射光轴路径P2。
[0060]在本实施例中，出光面226垂直于反射光轴路径P2，使得出光面226与入射光轴路径Pl构成的一第二夹角Θ2。其中，根据反射原理可推导出Θ1与Θ 2间的关系式Θ2 =90° -2 Θ I。惟，反射光轴路径P2亦可不垂直于出光面226，其说明同入射光轴路径Pl的说明，故不再赘述。
[0061]本实施例的第一透镜223与第二透镜227的数量皆以多个为例而形成沿直线排列的透镜阵列，但并不以此为限，在其他实施例中，第一透镜223的数量亦可为一个。
[0062]一般来说，经全反射面224反射的光束B在进入光传输元件300时，光耦合面310会反射部分光束B，若第一夹角Θ I等于45度时，光耦合面310反射的光束B则会沿原路径重新回到光输出元件100，使得光耦合面310反射的光束B与光输出元件100激发出的光束B产生光干扰而降低光学模块10的传输效率。因此，本发明的第一夹角Θ I不等于45度的目的就是为了能够让经光耦合面