CN102183827A - 用于10g pon的单纤双向光收发模块光组件 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，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有第二滤波片，在第一滤波片与第二滤波片之间依次布置第二棱镜和第一透镜，在第二滤波片与接收端之间布置有第二透镜。本发明单纤双向对称光收发模块光组件的下行波段隔离度能够满足10G PON标准，并且输出光功率、接收灵敏度等主要性能满足10G PON要求，在外型上适合SFP+标准模块封装。
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10G PON的单纤双向光收发模块光组件。
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 To The Home，光纤到户)项目逐步实施。作为FTTH主要接入技术，EPON(Ethernet PON，以太无源光网络)/GPON(Gigabit-Capable PON，吉比特无源光网络)具有高带宽，高效率，大覆盖范围，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青睐。
随着三网融合试点的正式启动和宽带业务市场竞争的不断加剧，EPON/GPON将不能满足要求，10G PON是未来发展的必然趋势。
10G PON的下行信号波段为1575～1580nm，由于整网演进过程中不可避免的共存需求，10G PON需保留足够带宽用于现有PON以及CATV信号，所以10G PON光模块应最大限度减少不同信号间串扰带来的影响。10GPON的频谱规划，如图1所示，1575～1580nm为10G PON的下行工作波段，在此工作波段以外的波段需要有很好的工作波段隔离度。同时，10GPON也要求光模块有更高的输出光功率和更高的接收灵敏度。
传统的用于PON的单纤双向光组件的原理如图2所示，下行信号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，光路经过第一滤波片33发生90度反射，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APD-TIA组件，APD(Avalanche Photo Diode，雪崩光电二极管)为一种光探测器，用于光电转换，TIA(Trans Impedance Amplifier，跨阻放大器)用于电信号放大。发射端1采用大功率DFB(Distributed Feed Back，分布反馈型)激光器，发射端1光路经过光隔离器35后经过第一滤波片33进入光纤。接收端入射光有一定发散角，使得第二滤波片34的特性很难满足10G PON下行波段隔离度要求；同时发射端光路受到象差影响，耦合效率低，不易满足10G PON对输出光功率的要求；接收端与后端电路板呈90度放置，与后端电路板连接可靠性较差；整个单纤双向光组件的长度方向尺寸较大，安装后与电路板的最小可焊接尺寸产生冲突，不易在SFP+模块内封装。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，有效解决传统单纤双向光组件下行波段隔离度较差的问题，并且解决尺寸较大，不易在SFP+模块内封装，低输出光功率等问题。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于10G PON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棱镜、第二棱镜、第一滤波片、第二滤波片、第一透镜和第二透镜，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有第二滤波片，在第一滤波片与第二滤波片之间依次布置第二棱镜和第一透镜，在第二滤波片与接收端之间布置有第二透镜。
进一步地，上述的用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，所述发射端与第一棱镜之间布置有光隔离器。
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：
本发明通过在接收端设置两个滤光片，使得入射到滤光片上的光为平行光，在第二棱镜与第二滤波片间放置第一透镜，将入射光准直，使得经过第二滤波片的光为平行光，这样有利于滤光片设计，使得光组件的下行波段隔离度能符合10G PON对光模块光组件的要求；在第二滤波片与接收端之间设置第二透镜，将光路聚焦，使得入射到接收端的光斑半径减小，提高接收端灵敏度，还有效减小透镜球差对接收端的影响，从而提高接收端灵敏度，能够满足10G PON下行高速传输性能要求；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，增加了连接稳定性，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；发射端光路没有受到象差的影响，耦合效率高；接收端光路设计减小了聚焦光斑半径，增加了封装误差容限，有利于批量生产。
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1：10G PON下行信号频谱规划；
图2：传统单纤双向光组件的光路原理示意图；
图3：本发明的光路原理示意图；
图4a：本发明发射端光路示意图；
图4b：本发明发射端光路调整图。
图中各附图标记的含义见下表：
具体实施方式
如图3所示，用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，包括发射端1、接收端2和光学镜组3，所述发射端1与接收端2并排平行放置，光学镜组3包括第一棱镜31、第二棱镜32、第一滤波片33、第二滤波片34、第一透镜36和第二透镜37，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，发射端1与第一棱镜31之间布置有光隔离器35；第一滤波片33与接收端2之间布置有第二滤波片34，在第一滤波片33与第二滤波片34之间依次布置第二棱镜32和第一透镜36，在第二滤波片34与接收端2之间布置有第二透镜37。
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-TIA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进入第一透镜36准直成平行光，然后通过第二滤波片34滤波，再经过第二透镜37进行聚焦，由接收器2接收。
在第二棱镜32与第二滤波片34之间放置第一透镜36，将入射光准直，使得经过第二滤波片34的光为平行光，这样有利于滤光片设计，使得光组件的下行波段隔离度能符合10G PON对光模块光组件的要求；在第二滤波片34与接收端2之间设置第二透镜37，将光路聚焦，使得入射到接收 端的光斑半径减小，提高接收端灵敏度；同时将第一透镜36与第二透镜37按照图3方式放置，可以有效减小透镜球差对接收端的影响，从而提高接收端灵敏度，使得本发明能够满足10G PON下行高速传输性能要求。
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，避免了象差对输出端的影响，从而提高了输出端效率。
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 PON高输出光功率、高接收灵敏度的性能要求前提下，使得单纤双向组件长度方向减小2毫米，外型上适合SFP+标准模块封装。
本发明还包括发射端光路调整装置，如图4a所示，装置包括红光激光器51、透光屏52和反射镜53。将透光屏52置于红光激光器51与反射镜53之间，开启红光激光器51，红光经过透光屏52入射到反射镜53，然后红光反射到透光屏52上。调整反射镜53，使得透光屏52上两个光斑重合，即视为装置调整完毕。然后将第一棱镜31与第一滤波片33置于红光激光器51与透光屏52之间。如图4b所示，开启红光激光器51，红光经过第一棱镜31发生90度全反射，然后经过第一滤光片33发生90度反射，经过透光屏52入射到反射镜53，然后红光反射到透光屏52上。调整第一棱镜31与第一滤波片33相对位置，使得透光屏52上两个光斑重合，即视为发射端光路调整完毕。
综上所述，本发明设计的用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，与传统的单纤双向光收发模块光组件相比，有更高的下行波段隔离度，同时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，本发明的单纤双向光收发模块光组件在下行波段隔离度、输出光功率、 接收灵敏度等主要性能上较好满足10G PON标准，外型上适合SFP+标准模块封装。
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 (2)
1.用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，包括发射端(1)、接收端(2)和光学镜组(3)，所述发射端(1)与接收端(2)并排平行放置，其特征在于：所述光学镜组(3)包括第一棱镜(31)、第二棱镜(32)、第一滤波片(33)、第二滤波片(34)、第一透镜(36)和第二透镜(37)，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)；第一滤波片(33)与接收端(2)之间布置有第二滤波片(34)，在第一滤波片(33)与第二滤波片(34)之间依次布置第二棱镜(32)和第一透镜(36)，在第二滤波片(34)与接收端(2)之间布置有第二透镜(37)。
2.根据权利要求1所述的用于10G PON的单纤双向光收发模块光组件，其特征在于：所述发射端(1)与第一棱镜(31)之间布置有光隔离器(35)。
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