一種多波長光收發裝置的制造方法

一種多波長光收發裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種多波長光收發裝置，包括公共端、發射端、接收端和光耦合部；所述發射端包括第一發射端、第二發射端；所述接收端包括第一接收端、第二接收端；所述光耦合部包括第一濾光片、第二濾光片、第三濾光片、第四濾光片、負透鏡。本實用新型可以通過較短的光程獲得較高的耦合效率，解決了相鄰波長的干擾和無法有效分開的困難，使得密集波長的單纖四向收發模塊組件得以實現和有效使用。
【專利說明】
一種多波長光收發裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及光纖通訊技術領域，特別是一種多波長光收發裝置。
【背景技術】
[0002]隨著光纖網絡的應用越來越普及，尤其是世界各地光纖接入FTTH(Fiber To TheHome)項目逐步實施，以及點對點的數據傳輸，為合理利用已布設的光纖資源，市場上對于能在單光纖內經多波長激光耦合來實現多路收發通訊的單纖雙向組件的需求也越來越大。特別是三網合一的推進，和光纖到戶網絡從EPON和GPON升級到下一代光纖到戶網絡(XGPON)，出現混合組網的情況，市場上對于單纖四向組件的需求也越來越大，尤其是某兩個波長間隔很窄的的單纖四向組件。
[0003]GP0N/XGP0N1合一光模塊的C0MB0P0N方案，將一舉解決GPON網絡向XG-PONl升級過程中帶來的升級成本高、機房占用大、光纖布線復雜以及運營維護難等一系列問題。隨著高帶寬業務的蓬勃發展，眾多運營商紛紛選擇GPON向XG-PONl的升級改造，以應對越來越緊迫的帶寬壓力。傳統的升級方案為外置合波提速方案，即采用外部合波期間WDMlr，通過WDMlr將GPON和XG-PONl的光信號合波到同一個ODN網絡中，但外置合波提速方案需要新增多個設施，如XG-P0N10LT機框、XG-PONl線卡、機柜、外置合波器件及相關的機房配套設施，導致升級方案存在建設成本高，占用機房空間大，光纖布線復雜，運營維護難等系列問題。COMBOPON方案可以一舉解決外置合波提速方案產生的這些難題。可以再同一個光模塊內實現GPON與XG-PONl雙通道合波，無需增加XG-P0N10LT機框，僅需利用現有的GPON OLT機框。
[0004]隨著4K/8K視頻、云服務、物聯網等各種新業務發展，千兆接入(簡稱Gigaband)時代已經來臨，傳統PON網絡在接入速率不斷提升的同時，以住宅寬帶業務為主的單一PON接入場景正向全場景模式轉變，如全光園區(POL)、中小企業接入(SME)、SOHO業務、無線回傳、虛擬運營商接入等。從業務需求上看，家庭用戶以下行業務為主，企業業務要求上下行對稱帶寬，移動回傳業務要求時間同步、低延時及獨享大帶寬等，不同業務對PON網絡發展提出了不同的要求。運營商光纖接入網絡面臨從單一 PON技術向10G-P0N(包括非對稱XG-PON和對稱XGA-P0N)/40GTWDM-P0N等技術的演進，需要平衡業務帶寬、設備成本、技術選型、未來發展等各方需求。
[0005]比如XGPON標準里面，需要處理的波長為1270nm，和1577nm，相比原來GPON標準里的131nm，1490nm,以及三網合一里面的1550nm，波長間隔從原先的最窄60nm，變成最窄27nm。實際過渡帶從原先的40nm，變成15nm，相應的技術難度成倍增加。
[0006]比如QSFP(Quad Small Form-factor Pluggable，四波長小型可插拔模塊)標準里面的單纖四波長組件，需要處理的127011111，129011111，131011111，133011111等波長間隔為2011111的波長，實際過渡帶從原先的40nm，變成1nm以內，相應的技術難度，成倍增加。
[0007]比如CFP(Compact Form-factor Pluggable，緊湊型可插拔模塊)標準里面的單纖四波長組件，需要處理的波長間隔為3.2nm/400GHz，這時候，用普通的濾片方案，完全無法解決。本專利方案，是一個有效的解決方案。
[0008]現有的一種常規匯聚光束耦合的光收發組件如說明書附圖2所示，包括發射端(110)，發射端(110)的激光芯片(1110)，正透鏡(610)，光纖端(210)，接收端(300)，接收端(300)的光電接收芯片(320)，正透鏡(310)，濾光片(410)。由光纖端(210)輸出的發散光束光信號經過濾光片(410)反射后，到達正透鏡(310)，正透鏡(310)將發散光束變為匯聚光束后由接收端(300)的光電接收芯片(320)接收。由發射端(110)的激光芯片(1110)發出的發散光束光信號經過正透鏡(610)后變為匯聚光束光信號，匯聚光束光信號經過濾光片(410)透射后由光纖％5 (210 )接收。
[0009]在這種結構中，因為濾光片基于多層膜系干涉原理，同時要滿足折射定律和反射定律，而光的反射和折射效果隨入射角及波長的不同而不同，該結構中激光必須是45°入射才能良好發揮濾光片的分光功能，實現不同波長的透射和反射，如果入射激光無法保持平行以確保入射角的精確，那么發射和接收端的波長間隔就必須足夠寬，否則就易使反射光中混雜不同波長的光信號，導致透射波長信號或者反射波長信號無法有效分開。當然在這種應用中，通過透鏡把傳輸的光信號轉變為平行光束，可以將光信號有效的分開。
[0010]現有的一種單透鏡平行光耦合的光收發組件結構示意圖如說明書附圖3所示，包括發射端(1100)、光纖端(2000)和接收端(3000)，發射端(1100)內置有激光芯片(11100)和正透鏡(6100)，光纖端包括光纖頭(2100)和透鏡(2200)，接收端(3000)包括光電接收芯片(3200)，正透鏡(3100)，濾光片41。由光纖端(2000)輸入的平行光束光信號經過濾光片(4100)反射后，到達正透鏡(3100)，正透鏡(3100)將平行光束變為匯聚光束后由接收端(3000)的光電接收芯片(3200)接收。由發射端(1100)的激光芯片(11100)發出的發散光束光信號經過正透鏡(6100)后變為平行光束光信號，平行光束光信號經過濾光片(4100)透射后由光纖端(2000)接收。
[0011]是這種單透鏡平行光的耦合方案，由于球面像差的存在，透鏡邊緣的光學性能與透鏡中央的光學性能不同，使得激光芯片(11100)和正透鏡(6100)之間的距離調節過于敏感，很難調試，結構穩定性能不是很好，當光纖組件在運輸或使用過程中因震動、溫度變化和老化等情況而使激光芯片(11100)和正透鏡(6100)之間的相對距離發生變化時，將使從正透鏡(6100 )出射激光的平行度等特性難以保證，從而使產品性能惡化以至失效。
[0012]本實用新型提出的一種多波長光收發組件，采用小入射角濾光片通過較短的光程獲得較高的耦合效率，解決了相鄰波長的干擾和無法有效分開的困難，使得密集波長的光收發模塊組件得以實現和有效使用。
[0013]最簡單結構的單纖四向光收發模塊組件的原理，如說明書附圖1所示，第一光信號和第二光信號通過光纖由公共端I進入光學組件，在光學組件中，第一濾光片51與光路呈45度角，光束經過第一濾光片51，第一光信號發生90度反射由第一光電探測器31接收;第二光信號由第一濾光片51透射后再經過第二濾光片52，然后第二光信號經第二濾光片52反射由第二光電探測器32接收。第一接收端31和第二接收端32為一種光探測器，用于光電轉換，使光信號轉化為電信號。第一發射端21和第二發射端22采用激光二極管，第一發射端21發出的第三光信號經過第三濾光片53、第二濾光片52和第一濾光片51透射進入公共端I，第二發射端22發出的第四光信號經過第三濾光片53反射后，再由第二濾光片52和第一濾光片51透射進入公共端I。
[0014]在這種結構中，因為第一濾波片51、第二濾光片52的第三濾光片53必須是45°入射，實現不同波長的透射和反射，所以要滿足應用要求，那么發射和接收端的四個波長間隔就必須足夠寬，否則就會導致透射波長信號或者反射波長信號無法有效分開。當公共端輸入的兩個光信號的波長相隔很近時，第一濾光片51和第二濾光片52就無法將這兩個相鄰波長有效的分開。
[0015]當然在這種應用要求中，把傳輸的光信號轉變為平行光束，可以將四個光信號有效的分開，但是這樣的成本很高。

【發明內容】

[0016]有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種多波長光收發裝置，通過較短的光程獲得較高的耦合效率，解決了相鄰波長的干擾和無法有效分開的困難，使得密集波長的單纖四向收發模塊組件得以實現和有效使用。
[0017]本實用新型采用以下方案實現:一種多波長光收發裝置，具體包括公共端、發射端、接收端和光耦合部;所述發射端包括第一發射端、第二發射端;所述接收端包括第一接收端、第二接收端;所述光耦合部包括第一濾光片、第二濾光片、第三濾光片、第四濾光片、負透鏡;所述第一發射端、第二濾光片、負透鏡、第一濾光片、公共端依次設置在同一軸向上，所述第二發射端與所述第一發射端垂直，所述第一接收端位于第一濾光片的發射光路上，所述第二接收端位于所述第一接收端的發射光路上;所述第三濾光片、第四濾光片分別設置于所述第一接收端、第二接收端的前端。
[0018]進一步地，所述公共端包括設置在同一軸線上的光纖頭以及準直透鏡，輸入輸出光束為平行光束。
[0019]進一步地，所述第一發射端、第二發射端均包括設置在同一軸線上的用以生成激光的激光芯片以及耦合透鏡。
[0020]進一步地，所述接收端包括設置在同一軸線上的光電接收芯片以及耦合透鏡。
[0021]進一步地，所述第一濾光片和第二濾光片為大角度濾光片，用以實現波長間隔比較寬的光信號，分開或者合成。
[0022]進一步地，所述第三濾光片為小角度濾光片，入射角Θ為8°-20°，能實現波長間隔窄的光信號，分開或者合成。
[0023]進一步地，第四濾光片為零度濾波片，用以提高隔離度的作用。
[0024]較佳的，各發射端的激光芯片生成激光的波長不同，發射端發出的匯聚光束光信號經過負透鏡后變為平行光束光信號由公共端接收。第一發射端發射第一光信號，第二發射端發射第二光信號，公共端發射第三光信號、第四光信號。由公共端發出的平行光束光信號由接收端接收。第一光信號、第二光信號、第三光信號和第四光信號具有彼此不同的波長，第三光信號和第四光信號的波長為相鄰波長。
[0025]特別的，發射端的第一光信號和第二光信號的波長與接收端的第三光信號波長和第四光信號波長的波長間隔比較寬，接收端的第三光信號波長和第四光信號波長為相鄰波長。本實用新型用大角度濾光片實現波長間隔比較寬的信號，分成兩組或者把兩組合成；用小角度濾光片實現波長間隔窄的信號，分開或者是合成。同時，四個光信號波長都可以分別是接收方或者是發射方。
[0026]本實用新型提出的多波長光收發組件可以通過較短的光程獲得較高的耦合效率，解決了相鄰波長的干擾和無法有效分開的困難，使得密集波長的單纖四向收發模塊組件得以實現和有效使用。
【附圖說明】
[0027]圖1為現有技術中最簡結構的一種單纖四向組件結構示意圖。
[0028]圖2是現有技術中一種常規匯聚光束耦合的光收發組件示意圖；
[0029]圖3是現有技術中一種單透鏡平行光耦合的光收發組件結構示意圖；
[0030]圖4本實用新型實施例一的一種多波長光收發組件結構示意圖。
[0031]圖5本實用新型實施例二的一種多波長光收發組件結構示意圖。
[0032][主要組件符號說明]
[0033]圖1中:I為公共端，21為第一發射端，22為第二發射端，31為第一光電探測器，32為第二光電探測器，51為第一濾光片，52為第二濾光片，53為第三濾光片。
[0034]圖2中:110為發射端，1110為發射端的激光芯片，610為正透鏡，210為光纖端，300為接收端，320為接收端的光電接收芯片，310為正透鏡，410為濾光片。
[0035]圖3中:1100為發射端，2000為光纖端，3000為接收端，11100為發射端內置有激光芯片，6100為正透鏡，2100為光纖頭，2200為透鏡，3200為光電接收芯片，3100為正透鏡，4100為濾光片。
[0036]圖4中:11為公共端，111為光纖頭，112為準直透鏡，21為第一發射端，211為激光芯片，212為耦合透鏡，22為第二發射端，221為激光芯片，222為耦合透鏡，31為第一接收端，311為光電接收芯片，312為耦合透鏡，32為第二接收端，321為光電接收芯片，322為耦合透鏡，41為第一濾光片，42為第二濾光片，43為第三濾光片，44為第四濾光片，51為負透鏡。
[0037]圖5中:11為公共端，111為光纖頭，112為準直透鏡，21為第一發射端，211為激光芯片，212為耦合透鏡，22為第二發射端，221為激光芯片，222為耦合透鏡，31為第一接收端，311為光電接收芯片，312為耦合透鏡，32為第二接收端，321為光電接收芯片，322為耦合透鏡，41為第一濾光片，42為第二濾光片，43為第三濾光片，44為第四濾光片，52為匯聚透鏡。
【具體實施方式】
[0038]下面結合附圖及實施例對本實用新型做進一步說明。
[0039]實施例一。
[0040]本實施例提供了一種多波長光收發裝置，具體包括公共端、發射端、接收端和光耦合部;所述發射端包括第一發射端、第二發射端;所述接收端包括第一接收端、第二接收端；所述光耦合部包括第一濾光片、第二濾光片、第三濾光片、第四濾光片、負透鏡;所述第一發射端、第二濾光片、負透鏡、第一濾光片、公共端依次設置在同一軸向上，所述第二發射端與所述第一發射端垂直，所述第一接收端位于第一濾光片的發射光路上，所述第二接收端位于所述第一接收端的發射光路上;所述第三濾光片、第四濾光片分別設置于所述第一接收端、第二接收端的前端。
[0041]在本實施例中，所述公共端包括設置在同一軸線上的光纖頭以及準直透鏡，輸入輸出光束為平行光束。所述第一發射端、第二發射端均包括設置在同一軸線上的用以生成激光的激光芯片以及耦合透鏡。所述接收端包括設置在同一軸線上的光電接收芯片以及耦合透鏡。所述第一濾光片和第二濾光片為大角度濾光片，用以實現波長間隔比較寬的光信號，分開或者合成。所述第三濾光片為小角度濾光片，入射角Θ為8°-20°，能實現波長間隔窄的光信號，分開或者合成。第四濾光片為零度濾波片，用以提高隔離度的作用。
[0042]如圖4所示，包括公共端11、光纖頭111、準直透鏡112、第一發射端21、第二發射端22、第一接收端31、第二接收端32、第一濾光片41、第二濾光片42、第三濾光片43、第四濾光片44、負透鏡51。第一發射端21發出第一光信號，第二發射端22發出第二光信號，第一接收端31接收第三光信號，第二接收端32接收第四光信號。第一光信號、第二光信號、第三光信號和第四光信號的波長分別為入1、入2、入3、入4。發射端的入1、\2和接收端的入3、入4波長間隔比較寬，λ3和λ4為相鄰波長。
[0043]第一發射端21包括生成激光的激光芯片211和耦合透鏡212，第二發射端22包括生成激光的激光芯片221和耦合透鏡222。第一接收端31包括光電接收芯片311和耦合透鏡312，第二接收端32包括光電接收芯片321和耦合透鏡322。
[0044]第一濾光片41和第二濾光片42為大角度濾光片，實現波長間隔比較寬的光信號，分開或者合成。第三濾光片43為小角度濾光片，入射角Θ為8°-20°，能實現波長間隔窄的光信號，分開或者合成。第四濾光片44為零度濾波片提高隔離度的作用。
[0045]具體實施過程如下:
[0046]由第一發射端21的激光芯片211發出的發散光束第一光信號經過耦合透鏡212后變為匯聚光束第一光信號，到達第二濾光片42，由于第一發射端21的激光芯片211發射激光的波長λ?位于第二濾光片42的透射波段內，因此該匯聚光束光信號經第二濾光片42透射后到達負透鏡51，負透鏡51將匯聚光束光信號變為平行光束光信號。由于第一光信號波長λ?位于第一濾光片41的透射波段內，因此該平行光束光信號經第一濾光片41透射后由公共端11接收。由第二發射端22的激光芯片221發出的發散光束第二光信號經過耦合透鏡222后變為匯聚光束第二光信號，到達第二濾光片42，由于第二發射端22的激光芯片221發射激光的波長λ2位于第二濾光片42的反射波段內，因此該匯聚光束光信號經第二濾光片42反射后到達負透鏡51，負透鏡51將匯聚光束光信號變為平行光束光信號。由于第二光信號波長λ2位于第一濾光片41的透射波段內，因此該平行光束光信號經第一濾光片41透射后由公共端11接收。
[0047]由公共端11輸入的第三光信號和第四光信號為平行光束，由于第三光信號和第四光信號的波長λ3和λ4位于第一濾光片41的反射波段內，因此平行光束的第三光信號和第四光信號經過第一濾光片41反射后到達第三濾光片43，由于第三光信號波長λ3位于第三濾光片43的透射波段內，因此平行光束的第三光信號經過第三濾光片43透射后再經過第一接收端31的耦合透鏡312變為匯聚光束光信號，匯聚光束第三光信號由第一接收端31的光電接收芯片311接收。由于第四光信號波長λ4位于第三濾光片43的反射波段內，因此平行光束的第四光信號經過第三濾光片43反射后到達第四濾光片44，經第四濾光片44透射后到達第二接收端32的耦合透鏡322。平行光束第四光信號經耦合透鏡322變為匯聚光束光信號，匯聚光束第四光信號由第二接收端32的光電接收芯片321接收。第一光信號、第二光信號、第三光信號和第四光信號具有彼此不同的波長，第一光信號和第二光信號的波長為寬間隔波長，第三光信號和第四光信號的波長為相鄰波長。第一濾光片41為大角度濾光片，將λ1、λ2、λ3、λ4分為λ1、λ2和λ3、λ4兩組;第三濾光片43為小角度濾光片，將相鄰波長λ3和λ4分開。
[0048]實施例二。
[0049]如圖5所示，與實施例一唯一不同之處在于，發射端發出的匯聚光束轉化成平行光束的方式不同。實施例一是發射端發出的匯聚光束經過負透鏡51，負透鏡51將匯聚光束轉化成平行光束;實施例二是發射端發出的匯聚光束聚焦后變為發散光束后再經過匯聚透鏡52，匯聚透鏡52將發散光束轉化成平行光束。
[0050]值得一提的是，本實用新型并不限于上述實施方案，凡按本實用新型方案所做的任何均等變化和修飾，所產生的功能作用未超出本方案的范圍時，均屬于本實用新型的保護范圍。
【主權項】
1.一種多波長光收發裝置，其特征在于:包括公共端、發射端、接收端和光耦合部;所述發射端包括第一發射端、第二發射端;所述接收端包括第一接收端、第二接收端;所述光耦合部包括第一濾光片、第二濾光片、第三濾光片、第四濾光片、負透鏡;所述第一發射端、第二濾光片、負透鏡、第一濾光片、公共端依次設置在同一軸向上，所述第二發射端與所述第一發射端垂直，所述第一接收端位于第一濾光片的發射光路上，所述第二接收端位于所述第一接收端的發射光路上;所述第三濾光片、第四濾光片分別設置于所述第一接收端、第二接收端的前端。2.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:所述公共端包括設置在同一軸線上的光纖頭以及準直透鏡。3.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:所述第一發射端、第二發射端均包括設置在同一軸線上的用以生成激光的激光芯片以及耦合透鏡。4.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:所述接收端包括設置在同一軸線上的光電接收芯片以及耦合透鏡。5.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:所述第一濾光片和第二濾光片為大角度濾光片。6.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:所述第三濾光片為小角度濾光片。7.根據權利要求1所述的一種多波長光收發裝置，其特征在于:第四濾光片為零度濾波片。
【文檔編號】G02B6/42GK205656355SQ201620285024
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年4月8日 公開號201620285024.0, CN 201620285024, CN 205656355 U, CN 205656355U, CN-U-205656355, CN201620285024, CN201620285024.0, CN205656355 U, CN205656355U
【發明人】陳輝龍
【申請人】福建天蕊光電有限公司