CN101852903A - 用于sfp+的单纤双向光收发模块光组件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，发射端与接收端并排平行放置，光学镜组包括第一滤波片、第二滤波片和棱镜，LC型连接头置于发射端，在发射端与LC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，发射端与第一滤波片之间布置有光隔离器，在第一滤波片与接收端之间放置第二滤波片，并在第一滤波片与第二滤波片之间设置棱镜。本发明单纤双向对称光收发模块组件在传输速率、光功率、灵敏度等主要性能上能较好满足SFP+的单纤双向光收发模块标准，在外型上与SFP+标准模块兼容。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术中的单纤双向光收发模块，尤其涉及一种用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件。
背景技术
通信网络在过去二十年广泛普及，全球通信业务获得了巨大成功，随着移动通信市场的迅速扩大，通信网络面临着提供更快传输速率、更短时延、更高频带以及更低运营成本的迫切需求。现有3G已无法满足用户和市场的庞杂需求，TD-LTE(Time Division-Long Term Evolution，TD-SCDMA的长期演进)作为3G迈向4G的技术应运而生。由于目前光纤资源紧张，新铺设费用高，且基站分布距离较远，小型可插拔(SFP+)封装的单纤双向光收发模块的需求逐步增大。但是传统的单纤双向组件结构尺寸偏大，与SFP+的小尺寸封装产生冲突，并且传统发射端与接收端垂直放置，与后端电路板连接电稳定性能差。
传统的单纤双向组件的原理如图1a所示，光通过光纤进入光学镜组，在光学镜组中，第一滤波片31与光路呈45度角，光路经过滤波片发生全反射，经过90度全反射之后再经过第二滤波片32滤波，然后进入接收端2。接收端2采用PIN-TIA组件，PIN为一种光探测器，用于光电转换，TIA为跨阻放大器(Trans Impedance Amplifier)。发射端1光路经过45度滤波片进入光纤。发射端使用球型透镜进行聚焦，耦合效率低。发射端与接收端呈垂直放置，不能满足高速传输性能。
标准的SFP+模块尺寸如图1b所示，其外壳尺寸为13.55mm±0.25mm。传统的单纤双向组件长度方向尺寸较大，安装后与电路板的最小可焊接尺寸产生冲突，因此不易在SFP+模块封装。
专利申请号为200710073305.5的中国专利公开了单纤双向光电收发一体模块组件，包括发射端、接收端、光学镜组，所述发射端和接收端并排平行设置，所述光学镜组包括第一全反射玻片和第二全反射玻片，所述第一全反射玻片和第二全反射玻片平行放置，用于将入射光路导入至所述接收端。反射光对光源光谱输出功率稳定性有不良影响，影响高速传输性能，不能满足SFP+单纤双向光收发模块光组件上行高速传输性能要求；接收端光路总光程较长，接收端灵敏度较低，影响高速传输性能，不能满足SFP+单纤双向光收发模块光组件下行高速传输性能要求；另外，聚焦透镜设置于第一全反射玻片和第二全反射玻片之间，实际生产中不能很好的定位，不能满足大批量生产要求。发射端使用球型透镜进行聚焦，耦合效率低。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种满足SFP+应用要求的单纤双向光收发模块光组件，旨在解决传统单纤双向组件尺寸较大、与SFP+的小尺寸封装冲突的问题，更好的适应SFP+的小尺寸封装。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，所述发射端与接收端并排平行放置，特点是：所述光学镜组包括第一滤波片、第二滤波片和棱镜，LC型连接头置于发射端，在发射端与LC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，在第一滤波片与接收端之间放置第二滤波片，并在第一滤波片与第二滤波片之间设置棱镜。
进一步地，上述的用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，其中，所述发射端与第一滤波片之间布置有光隔离器。
更进一步地，上述的用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，其中，所述棱镜与第二滤波片之间布置有聚焦透镜。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
①本发明发射端与接收端并排平行放置，与传统的垂直放置相比，其与后端的电路板连接更加方便，增加了电稳定性，而且连接板长度短，有利于高频信号传输；
②更适合小型封装，与传统设计相比，总长度少了2毫米左右，给电路板设计更大的空间；光发射端与接收端长度相同，与后端连接更稳定；
③接收端光路没有受到慧差的影响，接收端灵敏度更高；极大提高了发射端光路的耦合效率，尺寸误差容限大，更适合批量生产。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1a：传统单纤双向组件的光路原理图；
图1b：标准SFP+封装尺寸图；
图2：本发明的外部结构图；
图3a：本发明的光路原理图；
图3b：本发明的接收端聚焦光斑图；
图4a：未使用棱镜的光路原理图；
图4b：未使用棱镜的接收端聚焦光斑图。
图中各附图标记的含义见下表：
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 1 | 发射端 | 2 | 接收端 | 3 | 光学镜组 |
| 31 | 第一滤波片 | 32 | 第二滤波片 | 33 | 光隔离器 |
| 34 | 聚焦透镜 | 35 | 棱镜 | 36 | 第三滤波片 |
| 4 | LC型连接头 |
具体实施方式
实施例：
用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件的结构如图2所示，包括发射端1、接收端2、光学镜组3和LC型连接头4，发射端1与接收端2并排平行放置，其光路原理如图3a所示，光学镜组包括第一滤波片31、第二滤波片32、光隔离器33和棱镜35，LC型连接头4置于发射端，在发射端1与LC型连接头4之间布置第一滤波片31，第一滤波片31与入射光方向呈45度角；在发射端1与第一滤波片31之间布置有光隔离器33；在第一滤波片31与接收端2之间放置第二滤波片32，并在第一滤波片31与第二滤波片32之间设置棱镜35，棱镜35与第二滤波片32之间布置有聚焦透镜34。
发射端1包括DFB激光器与一组非球面透镜的标准TO48封装，接收端2包括PIN-TIA组件与平面玻璃镜的标准TO48封装。发射时，发射端的光路透过光隔离器33，再经过第一滤波片31进入LC型连接头4；接收时，外光源通过LC型连接头4射向第一滤波片31，光路经过第一滤波片31发生90度偏转，再经过棱镜35发生90度偏转，然后进入聚焦透镜34发生聚焦，然后通过第二滤波片32滤波，由接收端2接收。
其聚焦光斑形状如图3b所示。
比较例：
图4a所示为未使用棱镜的光路原理，在第一滤波片31与第二滤波片32之间设置第三滤波片36，由滤波片代替棱镜，使得光路经过第三滤波片36时发生90度偏转。上述结构也能实现单纤双向光收发模块功能。其聚焦光斑形状如图4b所示。
从图4b与图3b可以看出，未使用棱镜35使得接收端光路总光程变长，光路受到象差影响变大，光路聚焦效果变差，聚焦光斑弥散，系统接收端灵敏度下降，影响高速传输性能，不能满足SFP+单纤双向光收发模块光组件下行高速传输性能要求。
本发明通过在光学镜组中加入棱镜35，极大的缩短了接收端光路总光程，极大的提高了接收端的灵敏度，并且在保证光路通畅的情况下使得发射端与接收端可以并排平行放置；在满足性能要求的前提下，使得单纤双向组件结构变小，尺寸上完全满足标准的SFP+结构，适应SFP+小型化封装的要求。
设置光隔离器33，极大的减小反射光对光源光谱输出功率稳定性的不良影响，提高高速传输性能。
在棱镜35与第二滤波片32之间放置聚焦透镜，将光路聚焦，使得接收端接收的光功率增加，从而可以提高接收的灵敏度，使得本发明能够满足SFP+下行高速传输性能要求。本发明的接收端灵敏度、发射端光功率等重要参数比传统结构更优。
发射端使用非球面透镜，将光路聚焦的同时，很大的增加发射端的耦合效率，从而可以提高激光光功率，满足SFP+上行高速传输性能要求。
第一滤波片31与入射光路呈45度角放置，使得光纤入射光路发生90度角的全反射，实现单纤双向传输。通过设计接收端光路经45度角放置的第一滤波片发生90度偏转，避免了慧差对接收端的影响，从而提高了接收端灵敏度。
综上所述，本发明设计了一种用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，用于将发射端光路导入输出端和将入射光路导入接收端，该单纤双向对称光收发模块组件在传输速率、光功率、灵敏度等主要性能上能较好满足SFP+的单纤双向光收发模块标准，在外型上与SFP+标准模块兼容。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，所述发射端与接收端并排平行放置，其特征在于：所述光学镜组包括第一滤波片、第二滤波片和棱镜，LC型连接头置于发射端，在发射端与LC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，在第一滤波片与接收端之间放置第二滤波片，并在第一滤波片与第二滤波片之间设置棱镜。
2.根据权利要求1所述的用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，其特征在于：所述发射端与第一滤波片之间布置有光隔离器。
3.根据权利要求1所述的用于SFP+的单纤双向光收发模块光组件，其特征在于：所述棱镜与第二滤波片之间布置有聚焦透镜。
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