CN102654608A - 基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法，组件包括密封的金属盒，第一排模块组和第二排模块组，所述第一排模块组和第二排模块组设置在所述金属盒内；所述第一排模块组包括第一单纤双向模块和第二单纤双向模块；所述第二排模块组包括第三单纤双向模块和第四单纤双向模块；所述第一单纤双向模块和第二单纤双向模块相对于所述第一对称轴对称分布；所述第三单纤双向模块和第四单纤双向模块相对于所述第二对称轴对称分布；所述金属盒包括出纤口，所述单纤双向模块的光纤从所述出纤口导出。本发明具有性能指标优异、尺寸小、易于使用、集成度高和光接口密度大的优点，极大地提高了单位空间中的端口信息传输能力。

Description

基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法

技术领域

本发明涉及光纤通信中用于高密度光端口的数据传输的光纤器件阵列技术，尤其涉及一种基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法。

背景技术

随着光通信市场迅猛发展，光通信技术也在飞速进步。光通信设备朝着超高速、大容量方向前进，通信系统的拓扑结构越来越复杂，系统中使用的光器件及光模块越来越多，客观上要求光器件向着小型化和集成化的方向发展，这是光通信行业整体的发展趋势。而在光通信的技术发展中，高密度(大容量)一直是系统设备非常关注的一个方向，随着核心设备的处理和交换能力大幅度的提高，系统设备的性能瓶颈由核心设备转移到接口设备中，而接口设备的尺寸和空间有限，想提高接口设备的性能，必须使用小型化、集成化的光接口器件。从而使得在同样的一块设备接口板上，可以容纳更多的光接口器件，从而提高接入设备的接入容量。

目前在系统接入设备中大量使用的是基于分立元件技术的光器件，其技术已经非常成熟，器件能够进一步减小尺寸的空间非常小。

基于PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)技术的小型化、集成化光器件是近年来兴起的新技术，其采用半导体的工艺路线，实现芯片级的封装，因而尺寸小性能优异，引领下一代光器件的发展，代表了光器件行业发展的趋势。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法，采用基于PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)技术的混合集成技术实现，具有性能指标优异、尺寸小、易于使用、集成度高和光接口密度大的优点，极大地提高了单位空间中的端口信息传输能力。同时由于使用阵列光纤与阵列光纤连接器(MPO连接器)连接，也大大减小外部光纤的尺寸，方便管理和维护。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

包括密封的金属盒，第一排模块组和第二排模块组，所述第一排模块组和第二排模块组设置在所述金属盒内；所述金属盒具有中心轴，所述第一排模块组具有第一对称轴，所述第二排模块组具有第二对称轴；

所述第一排模块组包括第一单纤双向模块和第二单纤双向模块；

所述第二排模块组包括第三单纤双向模块和第四单纤双向模块；

所述第一单纤双向模块，第二单纤双向模块，第三单纤双向模块和第四单纤双向模块采用单纤双向模块；所述单纤双向模块包括光纤；

所述第一单纤双向模块和第二单纤双向模块相对于所述第一对称轴对称分布，使所述第一单纤双向模块的光纤和第二单纤双向模块的光纤靠近金属盒的中心轴；

所述第三单纤双向模块和第四单纤双向模块相对于所述第二对称轴对称分布，使所述第三单纤双向模块的光纤和第四单纤双向模块的光纤靠近金属盒的中心轴；

所述金属盒包括出纤口，所述单纤双向模块的光纤从所述出纤口导出；

所述第一排模块组靠近金属盒的出纤口，所述第二排模块组远离金属盒的出纤口。

一种基于平面光波导的单纤双向阵列器件，其特征在于：

包括两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的金属盒重叠设置，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的出纤口导出的光纤形成阵列光纤；

所述基于平面光波导的单纤双向阵列光器件还包括阵列光纤连接器，所述光纤连接器包括塑料插芯，所述塑料插芯包括阵列光纤孔，所述阵列光纤孔的数量与阵列光纤的数量相同；所述阵列光纤插在塑料插芯的阵列光纤孔中。

一种基于平面光波导的单纤双向阵列器件的制作方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤S01：将第二排模块组固定在金属盒的盒体内，使第三单纤双向模块的光纤和第四单纤双向模块的光纤朝向金属盒的出纤口；

步骤S02：将带圆孔的金属挡板固定，将第三单纤双向模块的光纤和第四单纤双向模块的光纤从圆孔中导出；

步骤S03：将第一排模块组固定在金属盒的盒体内，使第一单纤双向模块的光纤和第二单纤双向模块的光纤朝向金属盒的出纤口；使第一排模块组的第一对称轴与第二排模块组的第二对称轴位于两个平面上；

步骤S04：将单纤双向模块用金丝球焊的方法与电气引脚电气连接；

步骤S05：将单纤双向模块的光纤从所述出纤口导出并将出纤口密封；

步骤S06：将金属盒的盒体与盒盖在氮气环境中，用平行封焊的方法进行密封；

步骤S07：将出纤口的阵列光纤进行带纤拔纤，去掉阵列光纤的涂覆层；

步骤S08：将阵列光纤插入到塑料插芯的阵列光纤孔中，注胶固定。

本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法，采用基于PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)技术的混合集成技术实现，具有性能指标优异、尺寸小、易于使用、集成度高和光接口密度大的优点，极大地提高了单位空间中的端口信息传输能力。同时由于使用阵列光纤与阵列光纤连接器(MPO连接器)连接，也大大减小外部光纤的尺寸，方便管理和维护。

附图说明

图1是本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列器件的结构示意图；

图2是图1所示的基于平面光波导的单纤双向阵列器件的剖视图；

图3是图2所示的单纤双向模块的结构示意图；

其中：

1金属盒：11出纤口，12盒体，13盒盖；

2第一排模块组：21第一单纤双向模块；22第二单纤双向模块；

3第二排模块组：31第三单纤双向模块；32第四单纤双向模块；

4金属挡板；

5电气引脚；

6单纤双向模块：

61平面光波导光学芯片，62激光器，63探测器，64波分复用薄膜滤波器，65光纤，66跨阻放大器；

7阵列光纤；

8阵列光纤连接器。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法，进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一

本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，如图1和图2所示，包括密封的金属盒1，第一排模块组2和第二排模块组3，所述第一排模块组2和第二排模块组3设置在所述金属盒1内；所述金属盒1具有中心轴，所述第一排模块组2具有第一对称轴，所述第二排模块组3具有第二对称轴；

所述第一排模块组2包括第一单纤双向模块21和第二单纤双向模块22；

所述第二排模块组3包括第三单纤双向模块31和第四单纤双向模块32；

所述第一单纤双向模块21，第二单纤双向模块22，第三单纤双向模块31和第四单纤双向模块32采用单纤双向模块6；所述单纤双向模块6包括光纤；

所述第一单纤双向模块21和第二单纤双向模块22相对于所述第一对称轴对称分布，使所述第一单纤双向模块21的光纤和第二单纤双向模块22的光纤靠近金属盒1的中心轴；

所述第三单纤双向模块31和第四单纤双向模块32相对于所述第二对称轴对称分布，使所述第三单纤双向模块31的光纤和第四单纤双向模块32的光纤靠近金属盒1的中心轴；

所述金属盒1包括出纤口11，所述单纤双向模块的光纤从所述出纤口11导出；

所述第一排模块组2靠近金属盒1的出纤口，所述第二排模块组3远离金属盒1的出纤口。

优选的，所述第一对称轴和第二对称轴位于两个高低不同的平面，使所述第三单纤双向模块31的光纤和第四单纤双向模块32的光纤能够从出纤口11导出，而不被第一排模块组遮挡。

作为一种可实施的方式，所述第二对称轴比第一对称轴高；作为另一种可实施的方式，所述第二对称轴比第一对称轴低；以保证所述第三单纤双向模块的光纤和第四单纤双向模块的光纤能够从出纤口导出，而不被第一排模块组遮挡。

优选的，如图3所示，第一、第二、第三和第四单纤双向模块采用结构相同的单纤双向模块6。所述单纤双向模块6包括用来传导光信号的平面光波导光学芯片61，以及用来产生光信号的激光器62，以及用来接收光信号的探测器63，以及用来分离上行和下行两个波长的光的波分复用薄膜滤波器64，以及用来输入或输出光信号的光纤65；所述光学芯片61是基于平面光波导的分支光波导的光学芯片，包括发射端口，接收端口和出射端口；所述激光器62与发射端口耦合连接，所述探测器63与接收端口耦合连接，所述光纤65与出射端口耦合连接；所述波分复用薄膜滤波器64设置在接收端口和探测器63之间。

优选的，所述单纤双向模块6还包括跨阻放大器66，所述跨阻放大器66与所述探测器63相连；将所述探测器63的模拟电流信号放大并转换成电压信号输出。跨阻放大器66旁边设有两个电容来滤除干扰信号，保证跨阻放大器66的稳定工作，

优选的，基于平面光波导的单纤双向阵列组件还包括带圆孔的金属挡板4，所述金属挡板4设置在所述第一排模块组2和第二排模块组3之间，所述第三单纤双向模块31的光纤和第四单纤双向模块32的光纤从金属档板4的圆孔导出。第一排模块组2和第二排模块组3前后两排的结构，第二排模块组3的激光器(即发射端)与第一排模块组2的探测器(即接收端)紧挨着排布，由于反射和接收信号最高工作于2.5G的速率，第二排模块组3的发射对第一排模块组2接收的干扰会比较严重，为降低和消除高速信号之间的相互干扰，设置金属挡板4。该金属挡板4起到隔离前后两排的高速电信号的相互干扰的作用。

优选的，所述金属盒1还包括多个电气引脚5，所述电气引脚5设置在金属盒1的两侧，与所述单纤双向模块电气连接。

优选的，所述金属盒1包括盒体12和盒盖13，所述盒体12和盒盖13密封连接；所述出纤口11与金属盒1之间密封连接；以保证激光器和探测器在密闭的环境下工作。

优选的，所述金属盒1是表贴型金属盒1。

优选的，所述金属盒1采用高导热的金属材料制成，内侧涂有吸收杂散光的涂层。激光器本身是发热较大的器件，本身的性能对温度非常的敏感，正常工作时必须有良好的散热。本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列组件是高密度的器件，在很小的空间内有多个激光器，它们同时工作时对散热的要求很高，因此本金属盒采用高导热的金属材料制成，以保证良好的散热特性。涂层降低每一个单纤双向模块内部及单纤双向模块之间的杂散光的影响。

优选的，所述第一排模块组2的第一单纤双向模块21和第二单纤双向模块22是一体化结构；所述第二排模块组的3第三单纤双向模块31和第四单纤双向模块32是一体化结构。这样可以增加集成度。进一步减小基于平面光波导的单纤双向阵列组件的尺寸。

实施例二

一种基于平面光波导的单纤双向阵列器件，包括两个或两个以上实施例一中的基于平面光波导的单纤双向阵列光组件，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的金属盒1重叠设置，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的出纤口11导出的光纤形成阵列光纤7；

所述基于平面光波导的单纤双向阵列光器件还包括阵列光纤(Multi-FiberPush-On，简称MPO)连接器8，所述光纤连接器8包括塑料插芯，所述塑料插芯包括阵列光纤孔，所述阵列光纤孔的数量与阵列光纤的数量相同；所述阵列光纤插在塑料插芯的阵列光纤孔中。

优选的，所述基于平面光波导的单纤双向阵列光组件是1个或2个或4个或6个或8个。基于平面光波导的单纤双向阵列光组件包括4个单纤双向模块，每个单纤双向模块形成1个信道(即在两点之间用于收发信号的单向或双向通路)。即每个基于平面光波导的单纤双向阵列光组件形成4信道的基于平面光波导的单纤双向阵列光组件。

优选的，所述基于平面光波导的单纤双向阵列光器件的信道数量是4个或8个或16个或24个或32个。

如图1和图2所示，以4信道的基于平面光波导的单纤双向阵列光器件为例，包括1个基于平面光波导的单纤双向阵列光组件，基于平面光波导的单纤双向阵列光组件包括4个单纤双向模块；基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的出纤口导出的4根光纤，形成阵列光纤；

4信道的基于平面光波导的单纤双向阵列光器件的阵列光纤连接器(MPO连接器)的塑料插芯的阵列光纤孔为4个；4根光纤插在塑料插芯的4个阵列光纤孔中。

实施例三

实施例二所述法人基于平面光波导的单纤双向阵列器件的制作方法，包括下列步骤：

步骤S01：将所述第二排模块组3固定在金属盒1的盒体12内，使所述第三单纤双向模块31的光纤和第四单纤双向模块32的光纤朝向金属盒1的出纤口11；

步骤S02：将带圆孔的金属挡板4固定，将所述第三单纤双向模块31的光纤和第四单纤双向模块32的光纤从圆孔中导出；

步骤S03：将所述第一排模块组2固定在金属盒1的盒体12内，使所述第一单纤双向模块21的光纤和第二单纤双向模块22的光纤朝向金属盒1的出纤口11；使第一排模块组2的第一对称轴与第二排模块组3的第二对称轴位于两个平面上；

步骤S04：将所述单纤双向模块6用金丝球焊的方法与电气引脚电气连接；

步骤S05：将所述单纤双向模块6的光纤从所述出纤口11导出并将出纤口密封；

步骤S06：将金属盒的盒体与盒盖在氮气环境中，用平行封焊的方法进行密封；

步骤S07：将出纤口11的阵列光纤进行带纤拔纤，去掉阵列光纤的涂覆层；

步骤S08：将阵列光纤插入到塑料插芯的阵列光纤孔中，注胶固定。

本发明的基于平面光波导的单纤双向阵列组件和器件及其制作方法，采用基于PLC(Planar Lightwave Circuit，平面光波导)技术的混合集成技术实现，具有性能指标优异、尺寸小、易于使用、集成度高和光接口密度大的优点，极大地提高了单位空间中的端口信息传输能力。同时由于使用阵列光纤与阵列光纤连接器(MPO连接器)连接，也大大减小外部光纤的尺寸，方便管理和维护。

最后应当说明的是，很显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (11)

1.一种基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

包括密封的金属盒(1)，第一排模块组(2)和第二排模块组(3)，所述第一排模块组(1)和第二排模块组(3)设置在所述金属盒(1)内；所述金属盒(1)具有中心轴，所述第一排模块组(2)具有第一对称轴，所述第二排模块组(3)具有第二对称轴；

所述第一排模块组(2)包括第一单纤双向模块(21)和第二单纤双向模块(22)；

所述第二排模块组(3)包括第三单纤双向模块(31)和第四单纤双向模块(32)；

所述第一单纤双向模块(21)，第二单纤双向模块(22)，第三单纤双向模块(31)和第四单纤双向模块(32)采用单纤双向模块(6)；所述单纤双向模块(6)包括光纤；

所述第一单纤双向模块(21)和第二单纤双向模块(22)相对于所述第一对称轴对称分布，使所述第一单纤双向模块(21)的光纤和第二单纤双向模块(22)的光纤靠近金属盒的中心轴；

所述第三单纤双向模块(31)和第四单纤双向模块(32)相对于所述第二对称轴对称分布，使所述第三单纤双向模块(31)的光纤和第四单纤双向模块(32)的光纤靠近金属盒的中心轴；

所述金属盒(1)包括出纤口(11)，所述单纤双向模块(6)的光纤从所述出纤口(11)导出；

所述第一排模块组(2)靠近金属盒(1)的出纤口(11)，所述第二排模块组(3)远离金属盒(1)的出纤口(11)。

2.根据权利要求1所述的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

所述第一对称轴和第二对称轴位于两个高低不同的平面。

3.根据权利要求1所述的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

所述单纤双向模块(6)包括用来传导光信号的平面光波导光学芯片(61)，以及用来产生光信号的激光器(62)，以及用来接收光信号的探测器(63)，以及用来分离上行和下行两个波长的光的波分复用薄膜滤波器(64)，以及用来输入或输出光信号的光纤(65)；

所述光学芯片(61)是基于平面光波导的分支光波导的光学芯片，包括发射端口，接收端口和出射端口；所述激光器(62)与发射端口耦合连接，所述探测器(63)与接收端口耦合连接，所述光纤(65)与出射端口耦合连接；所述波分复用薄膜滤波器(64)设置在接收端口和探测器之间。

4.根据权利要求1所述的基于平面光波导的单纤双向阵列光组件，其特征在于：

还包括带圆孔的金属挡板(4)，所述金属挡板(4)设置在所述第一排模块组(2)和第二排模块组(3)之间，所述第三单纤双向模块(31)的光纤和第四单纤双向模块(32)的光纤从金属档板的圆孔导出。

5.根据权利要求4所述的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

所述金属盒(1)是表贴型金属盒；所述金属盒(1)采用高导热的金属材料制成，内侧涂有吸收杂散光的涂层；

所述金属盒(1)包括盒体(12)和盒盖(13)，所述盒体(12)和盒盖(13)密封连接；所述出纤口(11)与金属盒(1)之间密封连接；

所述金属盒(1)还包括多个电气引脚，所述电气引脚设置在金属盒(1)的两侧，与所述单纤双向模块(6)电气连接。

6.根据权利要求3所述的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

所述单纤双向模块(6)还包括跨阻放大器(66)，所述跨阻放大器(66)与所述探测器(63)相连；所述跨阻放大器(66)将所述探测器(63)的模拟电流信号放大并转换成电压信号输出。

7.根据权利要求1所述的基于平面光波导的单纤双向阵列组件，其特征在于：

所述第一排模块组(2)的第一单纤双向模块(21)和第二单纤双向模块(22)是一体化结构；

所述第二排模块组(3)的第三单纤双向模块(31)和第四单纤双向模块(32)是一体化结构。

8.一种基于平面光波导的单纤双向阵列器件，其特征在于：

包括两个或两个以上权利要求1-7中任意一种基于平面光波导的单纤双向阵列光组件，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的金属盒(1)重叠设置，两个或两个以上基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的出纤口(11)导出的光纤形成阵列光纤(7)；

所述基于平面光波导的单纤双向阵列光器件还包括阵列光纤连接器(8)，所述光纤连接器(8)包括塑料插芯，所述塑料插芯包括阵列光纤孔，所述阵列光纤孔的数量与阵列光纤的数量相同；所述阵列光纤插在塑料插芯的阵列光纤孔中。

9.根据权利要求8所述的基于平面光波导的单纤双向阵列器件，其特征在于：

所述基于平面光波导的单纤双向阵列光组件的是1个或2个或4个或6个或8个。

10.根据权利要求8所述的基于平面光波导的单纤双向阵列器件，其特征在于：

所述基于平面光波导的单纤双向阵列光器件的信道数量是4个或8个或16个或24个或32个。

11.一种基于平面光波导的单纤双向阵列器件的制作方法，其特征在于：

包括下列步骤：

步骤S01：将所述第二排模块组(3)固定在金属盒(1)的盒体(12)内，使所述第三单纤双向模块(31)的光纤和第四单纤双向模块(32)的光纤朝向金属盒(1)的出纤口(11)；

步骤S02：将带圆孔的金属挡板(4)固定，将所述第三单纤双向模块(31)的光纤和第四单纤双向模块(32)的光纤从圆孔中导出；

步骤S03：将所述第一排模块组(2)固定在金属盒(1)的盒体(12)内，使所述第一单纤双向模块(21)的光纤和第二单纤双向模块(22)的光纤朝向金属盒(1)的出纤口(11)；使第一排模块组(2)的第一对称轴与第二排模块组(3)的第二对称轴位于两个平面上；

步骤S04：将所述单纤双向模块(6)用金丝球焊的方法与电气引脚电气连接；

步骤S05：将所述单纤双向模块(6)的光纤从所述出纤口(11)导出并将出纤口密封；

步骤S06：将金属盒的盒体与盒盖在氮气环境中，用平行封焊的方法进行密封；

步骤S07：将出纤口(11)的阵列光纤进行带纤拔纤，去掉阵列光纤的涂覆层；

步骤S08：将阵列光纤插入到塑料插芯的阵列光纤孔中，注胶固定。

Images