用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件
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10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件。
背景技术
目前光纤网络的应用越来越普及,世界各地光纤接入FTTH(Fiber ToThe Home,光纤到户)项目逐步实施。作为FTTH主要接入技术之一的EPON技术是基于以太网技术直接发展而来,可以无缝地与IP化、以太网化趋势相融合,其可扩展性好,技术简单,实现组播方便等特点相对其他光网络接入技术更受到人们的青睐。对于小型可插拔(SFP+)封装的单纤双向组件的需求也随之逐步增大。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33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34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10G-EPON单纤双向对称光收发模块光组件上行高速传输性能要求;由于10G-EPON要求使用的SC型连接头尺寸较大,不能满足SFP+模块封装;发射端使用球型透镜进行聚焦,耦合效率低,不能满足10G-EPON对输出光功率的要求,如果使用DFB激光器与一组非球面透镜的标准TO48封装,则单纤双向组件发射端长度方向尺寸较大,安装后与电路板的最小可焊接尺寸产生冲突,不易在SFP+模块封装。
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10G-EPON应用要求的单纤双向对称光收发模块光组件,有效解决传统的单纤双向组件尺寸较大、与SFP+的小尺寸封装冲突的不足,从而很好的适应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10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件,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棱镜、第二棱镜、第一滤波片和第二滤波片,SC型连接头置于发射端与接收端的对称位置,在发射端与SC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,并在第一滤波片与发射端之间布置第一棱镜;第一滤波片与接收端之间布置第二滤波片,并在第二滤波片与第一滤波片之间设置第二棱镜。
进一步地,上述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件,其中,所述发射端与第一棱镜之间布置有光隔离器。
更进一步地,上述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件,其中,所述第二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:
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;另外,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;发射端光路没有受到慧差的影响,耦合效率高;发射端光路的耦合效率高达60%,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:未使用第一棱镜和第二棱镜的光路原理图;
图4b:未使用第二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 |
第一棱镜 |
32 |
第二棱镜 |
33 |
第一滤波片 |
34 |
第二滤波片 |
35 |
光隔离器 |
36 |
聚焦透镜 |
37 |
第三滤波片 |
38 |
第四滤波片 |
39 |
第五滤波片 |
附图标记 |
含义 |
附图标记 |
含义 |
附图标记 |
含义 |
4 |
SC型连接头 |
|
|
|
|
具体实施方式
实施例:
用于10G-EPON的单纤双向对称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、光学镜组和SC型连接头,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3包括第一棱镜31、第二棱镜32、第一滤波片33和第二滤波片34,SC型连接头4置于发射端1与接收端2的对称位置,在发射端1与SC型连接头4之间布置第一滤波片33,第一滤波片33与入射光方向呈45度角,并在第一滤波片33与发射端1之间布置第一棱镜31,且第一棱镜31与发射端1之间布置有光隔离器35;第一滤波片33与接收端2之间布置第二滤波片34,并在第二滤波片34与第一滤波片33之间设置第二棱镜32,且第二棱镜32与第二滤波片34之间布置有聚焦透镜36。
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APD接收器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35后经过第一棱镜31发生90度偏转,再经过第一滤波片33发生90度偏转进入SC型连接头4;接收时,外光源通过SC型连接头4射向第一滤波片33,透过第一滤波片33再经过第二棱镜32进入聚焦透镜36发生聚焦,然后通过第二滤波片34滤波,由接收器2接收。
其聚焦光斑形状如图3b所示。
比较例:
图4a所示为未使用第一棱镜和第二棱镜的光路原理,在第一滤波片33与光隔离器35之间设置第三滤波片37,在第一滤波片33与第二滤波片34之间设置第四滤波片38和第五滤波片39,第三滤波片37代替第一棱镜31,使得光路经过第三滤波片37时发生90度偏转;并且用第四滤波片38与第五滤波片39代替第二棱镜32,使得光路经过第四滤波片38时发生90度偏转,经过第五滤波片39发生90度偏转。上述结构也能实现单纤双向对称光收发模块功能,但是发射端1与光隔离器35距离非常接近,光隔离器35的未能达到良好的光隔离效果,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,使得不能满足10G-EPON对单纤双向对称光收发模块光组件上行高速传输性能要求。
未使用第二棱镜其聚焦光斑形状如图4b所示,未使用第二棱镜聚焦光斑变得弥散,大部分光不能被APD探测器接收到,导致系统接收灵敏度下降,不能满足10G-EPON下行高速传输性能要求。
本发明通过在光学镜组中设置第一棱镜31和第二棱镜32,在保证光路通畅的情况下使得发射端1与接收端2并排平行放置;在满足10G-EPON高输出光功率、高接收灵敏度的性能要求前提下,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;并且使得10G-EPON要求使用的SC型连接头置于单纤双向对称光收发模块光组件的对称宽度位置,适应SFP+小型化封装的要求。
在第二棱镜32与第二滤波片34之间放置聚焦透镜36,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10G-EPON下行高速传输性能要求。接收端灵敏度、发射端光功率等重要参数比传统结构更优。
设置光隔离器35,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。
第一滤波片33与入射光路呈45度角放置,可使入射光路发生90度角的全反射,实现单纤双向传输。输出端光路经45度角放置的第一滤波片发生90度偏转,避免了慧差对输出端的影响,从而提高了输出端效率。
在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,从而提高激光光功率,满足10G-EPON上行高速传输性能要求。
综上所述,本发明设计用于10G-EPON(Ethernet Passive OpticalNetwork,以太无源光网络)的单纤双向对称光收发模块光组件,与传统的单纤双向光收发模块光组件相比,具有更高的发射端耦合效率,更高的接收端灵敏度,体积小,可靠性高,兼容性高,本发明的单纤双向对称光收发模块光组件在输出光功率、灵敏度等主要性能上较好满足10G-EPON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。