CN103281151B - 基于波分复用的光电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于波分复用的光电装置。包括：探测器、反射器件、WDM滤光片、准直器、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有准直器，在与WDM滤光片管体固定的准直器的另一侧，固定有双尾纤器。应用本发明，可以降低调节所需时间、提高调节效率。

Description

基于波分复用的光电装置

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种基于波分复用的光电装置。

背景技术

近年来，基于光纤通信的光纤接入（FTTx，Fiber-to-the-x）等宽带网络能够为用户提供高速的语音、数据及视频服务，得到了快速发展。现有宽带网络中，尚不支持有线电视（CATV，CommunityAntennaTelevision）业务。因而，为了扩展宽带网络的应用功能，需要对现有宽带网络进行升级，以使其支持CATV业务，同时应尽量少对原有网络进行变更。

现有常用的升级方式是在光网络的局端，例如，光网络端的光纤线路终端（OLT，OpticalLineTerminal）进行CATV信号广播，并在用户端光纤网络单元（ONU，OpticalNetworkUnit）的光电装置中，设置接收CATV信号的光电元器件。

图1为现有基于波分复用的光电装置结构示意图。参见图1，该光电装置包括：探测器1、管壳2、波分复用器（WDM，WavelengthDivisionMultiplexing）滤光片3、准直器4以及双尾纤器5，其中，管壳2内置有WDM滤光片3、准直器4以及双尾纤器5的一部分，管壳2的外径与探测器1尺寸相近。

双尾纤器5中的光信号第一收发端口6（第一尾纤）接收外部ONU发出的上行光信号，上行光信号为非CATV信号，输出至准直器4，通过准直器4进行准直处理后，得到上行准直（平行）光，上行准直光输出至WDM滤光片3，WDM滤光片3将接收的上行准直光反射，输出至准直器4，准直器4再次进行准直（汇聚）处理后，输出至双尾纤器5中的光信号第二收发端口7，并通过双尾纤器5中的光信号第二收发端口7（第二尾纤）输出至光网络端，最终传输到光网络局端的OLT。

光网络端传输的下行光信号，包括CATV信号以及非CATV信号，输出至双尾纤器5中的光信号第二收发端口7，双尾纤器5中的光信号第二收发端口7接收外部OLT发出的下行光信号，输出至准直器4，通过准直器4进行准直处理后，得到下行准直光，下行准直光输出至WDM滤光片3。其中，

对于非CATV信号，WDM滤光片3将接收的准直光反射，输出至准直器4，再次进行准直处理后，输出至双尾纤器5中的光信号第一收发端口6，并通过双尾纤器5中的光信号第一收发端口6输出至用户端ONU。

对于CATV信号，WDM滤光片3将接收的准直光进行透射，输出至探测器1，探测器1接收经WDM滤光片3透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。

WDM滤光片3对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射或全反射，可根据CATV信号以及非CATV信号的波长特点，设置不同的增透膜实现。实际应用中，可以将WDM滤光片3初始安装于管壳2内，然后，通过微调WDM滤光片3的安装角度，从而实现对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射或全反射，使得经过准直器4汇聚处理的光信号可以汇聚于双尾纤器5中的相应尾纤。

由上述可见，现有基于波分复用的光电装置，管壳尺寸受装配限制，外径与探测器相当，并考虑到光电装置的机械强度要求，管壳的管壁不能太薄，因此，管壳内径尺寸非常有限；进一步地，受到双尾纤准直器射来的信号光斑大小的限制，WDM滤光片尺寸不能过小，使得在管壳内有限的空间，通过调节WDM滤光片的安装角度，调节余量有限，角度调节非常困难，角度调节所需时间较长、调节效率低。

发明内容

本发明的实施例提供一种基于波分复用的光电装置，降低调节所需时间、提高调节效率。

为达到上述目的，本发明实施例提供的一种基于波分复用的光电装置，该光电装置包括：探测器、反射器件、WDM滤光片、准直器、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，

WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有准直器，在与WDM滤光片管体固定的准直器的另一侧，固定有双尾纤器。

较佳地，在光轴方向上，所述探测器的光轴与准直器的光轴在同一条直线上。

较佳地，所述准直器为透镜或透镜组，所述双尾纤器的两根尾纤的纤芯位于透镜的焦平面上。

较佳地，所述准直器以及双尾纤器组合为光接口器，作为光电装置的公共输入/输出端口，采用SC插拔型或LC插拔型，或者，采用SC/PC尾纤型、SC/APC尾纤型或LC/APC型。

较佳地，所述反射器件包括：平面镜、曲率半径大于预先设置半径阈值的凹面镜以及曲率半径大于预先设置半径阈值的凸面镜。

较佳地，所述WDM滤光片镀膜面朝向准直器及反射器件，非镀膜面朝向探测器，非镀膜面与探测器光轴之间的夹角范围为38°～52°。

较佳地，所述反射器件的法线与准直器光轴之间的夹角范围为83°～97°。

较佳地，所述探测器为铟镓砷快速光电二极管探测器或雪崩光电二极管探测器。

较佳地，双尾纤器中的第一尾纤接收外部光网络单元ONU发出的上行光信号，并传递来自于光网络的、经过所述光电装置的下行光信号到ONU；

双尾纤器中的第二尾纤接收来自于光网络的下行光信号，并传递来自于光网络单元ONU的、经过所述光电装置的上行光信号到光网络；

探测器接收来自于光网络的CATV信号，转化为电信号，从引脚输出。

较佳地，双尾纤器中的第一尾纤接收外部光网络单元ONU发出的上行光信号，输出至准直器，通过准直器进行准直处理后输出至WDM滤光片，WDM滤光片反射至反射器件，反射器件再反射回WDM滤光片，WDM滤光片再次进行反射，输出至准直器进行汇聚，输出至双尾纤器中的第二尾纤，并通过双尾纤器中的第二尾纤输出至光网络端；

光网络端传输的下行光信号，输出至双尾纤器中的第二尾纤，然后输出至准直器，准直器进行准直处理后输出至WDM滤光片：

对于非CATV信号，WDM滤光片反射至反射器件，反射器件再反射回WDM滤光片，WDM滤光片再次进行反射，输出至准直器进行汇聚，输出至双尾纤器中的第一尾纤，并通过双尾纤器中的第一尾纤输出至ONU；

对于CATV信号，WDM滤光片进行透射，输出至探测器，探测器接收经WDM滤光片透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。

由上述技术方案可见，本发明实施例提供的一种基于波分复用的光电装置，将WDM滤光片、反射器件以及准直器设置为独立的元件，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射器件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。同时，由于WDM滤光片有了更大的安装空间，装配时操作更加方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。

图1为现有基于波分复用的光电装置结构示意图。

图2为本发明实施例基于波分复用的光电装置结构示意图。

图3为本发明实施例基于波分复用的光电装置剖视结构示意图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围。

现有基于波分复用的光电装置，由于管壳内径尺寸有限，在管壳内调节WDM滤光片的安装角度，角度调节困难，所需时间较长、调节效率低。

考虑到WDM滤光片的安装角度需要能够对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射，使得调节较为困难，本发明实施例中，将WDM滤光片以及准直器设置为独立的元件，即将WDM滤光片以及准直器不内置于管壳内，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射器件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。同时，由于WDM滤光片有了更大的安装空间，装配时操作更加方便。

图2为本发明实施例基于波分复用的光电装置结构示意图。参见图2，该光电装置包括：探测器21、反射器件22、WDM滤光片23、准直器24、双尾纤器25以及WDM滤光片管体26，其中，

WDM滤光片23内置在WDM滤光片管体26内的支架上，在内置WDM滤光片23的上方，反射器件22通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体26上部；沿探测器光轴（径向）方向，探测器21通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体26的一侧，WDM滤光片管体26的另一侧，固定有准直器24，在与WDM滤光片管体26固定的准直器24的另一侧，固定有双尾纤器25。

本发明实施例中，双尾纤器25内设置有两根纤芯，通过分叉处理，在双尾纤器25外部或内部，形成两根带有尾纤头的尾纤，尾纤分别与外部光网络端（最终连接到光网络局端OLT）和用户端（ONU）连接。其中，分叉处可以设置在双尾纤器25的末端，即与外部的接口处，也可以设置在双尾纤器25的内部，即尾纤伸入双尾纤器25内，通过分叉，形成两根纤芯。较佳地，双尾纤器25中纤芯的端面位于准直器24的焦平面上。

实际应用中，光接口器作为光电装置的公共输入/输出端口，可以采用卡接式方型（SC）插拔型或卡接式圆型（LC）插拔型，或者，采用卡接式方型/微球面研磨抛光（SC/PC）尾纤型、卡接式方型/呈斜角并做微球面研磨抛光（SC/APC）尾纤型或卡接式圆型/呈斜角并做微球面研磨抛光（LC/APC）型，以与外部网络的光口相连接，实现单纤双向传输功能。

较佳地，探测器可以是铟镓砷快速光电二极管（PIN，Positive-intrinsic-Negtive）探测器，也可以是雪崩光电二极管（APD，AvalanchePhotoDiode）探测器。

较佳地，WDM滤光片管体为六面体的形状，所应说明的是，WDM滤光片管体采用六面体的形状只是示例性的，凡是能够使探测器的光轴（径向方向）与准直器24的光轴在同一条直线上，并能够分别固定WDM滤光片和反射器件，且使得反射器件位于WDM滤光片上端的形状均落入本发明的保护范围内。

实际应用中，在将探测器21通过绝缘材料28固定在WDM滤光片管体26的一侧之前，可以对探测器21进行定位：在WDM滤光片23按照预先设置的角度安装后，通过双尾纤器25接入外部CATV信号，输出至准直器24，准直器24对接收的CATV信号进行准直处理后，得到平行光，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23对CATV信号进行透射，输出至探测器21，通过微调节探测器21，使得探测器21接收的CATV光信号达到最强，然后，固定探测器21。本发明实施例中，通过绝缘材料将探测器21固定在WDM滤光片管体26一侧的固定方式只是示例性的，凡是能够将探测器21固定在WDM滤光片管体26一侧的固定方式以及固定材料，均落入本发明的保护范围。

本发明实施例中，反射器件22通过绝缘材料29固定在WDM滤光片管体26上部，在固定之前，可以对反射器件22进行定位：在WDM滤光片23按照预先设置的角度安装后，通过双尾纤器25中的任一尾纤接入外部非CATV信号，输出至准直器24，准直器24对接收的非CATV信号进行准直处理后，得到平行光，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23对非CATV信号进行反射，输出至上部的反射器件22，反射器件22反射接收的非CATV信号，反射至WDM滤光片23，WDM滤光片23进行再次反射，将接收的非CATV信号反射回准直器24，准直器24对接收的非CATV信号进行汇聚处理，汇聚至双尾纤器25中的另一根尾纤。通过微调反射器件22的安装角度，可以改变非CATV信号在准直器24左端焦平面上汇聚的位置，可以使汇聚的非CATV信号汇聚在纤芯上，使得通过双尾纤器25中的任一尾纤输入的非CATV信号，能被双尾纤器25中的另一根尾纤接收，即使得双尾纤器25中的另一根尾纤接收的非CATV光信号达到最强，然后，固定反射器件22。本发明实施例中，采用绝缘材料将反射器件22固定在WDM滤光片管体26上部的固定方式只是示例性的，凡是能够将反射器件22固定在固定在WDM滤光片管体26上部的固定方式以及固定材料，均落入本发明的保护范围。通过调整反射器件22，使得下行光信号经由纤芯10传输至ONU端。

实际应用中，也可以将准直器24以及双尾纤器25设置为一体，即将双尾纤器25置于准直器24内，形成光接口器27，用于将外部输入单模尾纤内的传输光信号转变成准直光，即平行光，以及，将从WDM滤光片反射得到的准直光，进行汇聚处理，耦合至另一单模尾纤内，以向外传输。

本发明实施例中，光电装置既可以应用于以太无源光网络（EPON，EthernetPassiveOpticalNetwork）系统，也可以应用于千兆位无源光网络（GPON，GigabitPassiveOpticalNetwork）系统，光网络单元（ONU，OpticalNetworkUnit）输出的上行光信号波长为1310nm，OLT输出的下行光信号中的非CATV光信号的波长为1490nm，下行光信号中的CATV信号的波长为1550nm。WDM滤光片23透射1550nm的CATV信号，反射1310nm的上行光信号和1490nm的下行光信号。

较佳地，WDM滤光片23对1260～1360nm及1480～1500nm的光信号具有良好的全反射特性；对1550～1560nm的CATV光信号具有良好的透射特性。

关于探测器21、WDM滤光片23、准直器24以及双尾纤器25的结构及其工作流程，为现有技术，在此略去详述。

图3为本发明实施例基于波分复用的光电装置剖视结构示意图。参见图3，该剖视的光电装置包括：探测器21、反射器件22、WDM滤光片23、以及光接口器27，其中，

在光轴方向上，探测器21位于光接口器27的左侧，探测器21的光轴与光接口器27的光轴在同一条直线上，探测器21用于接收从WDM滤光片23透射来的CATV光信号，并将所接收的CATV光信号转化为电信号后，经探测器21的引脚接入外接电路中；

光接口器27具有两根尾纤，分别为第一尾纤以及第二尾纤，两根尾纤在光接口器27内部端口上，用于连接外部的光网络端及用户端，通过第一尾纤接收用户端输出的上行光信号，经过准直处理，输出至WDM滤光片23，接收WDM滤光片23经反射器件反射回的上行光信号，经过准直处理，通过第二尾纤输出至光网络端；通过第二尾纤接收光网络端输出的下行光信号，经过准直处理，输出至WDM滤光片23，接收WDM滤光片23经反射器件反射回的下行光信号，经过准直处理，通过第一尾纤输出至用户端；

本发明实施例中，光接口器27中的准直器采用透镜或透镜组，光接口器27中的两根尾纤的纤芯在靠近透镜处相距可以很近，从而可以共用一个陶瓷护套，第一尾纤和第二尾纤的纤芯都位于透镜的焦平面上。这样，通过第一尾纤和第二尾纤传输的上行及下行光信号，经过透镜的准直处理后，变为平行光信号，射向WDM滤光片23；而由WDM滤光片23反射的光信号，经过反射器件22的反射以及WDM滤光片23的再反射，仍为平行光，经过透镜的聚焦后，分别汇聚于第二尾纤或第一尾纤的纤芯端面上，然后通过第二尾纤或第一尾纤输出至外部。通过第二尾纤进入器件的CATV光信号，经过透镜后变为平行光，射向WDM滤光片23，被WDM滤光片23投射至探测器21，由探测器21转化为电信号，并从探测器21的引脚输出到外部。

本发明实施例中，通过调整反射器件22，可以改变光信号在透镜焦平面上汇聚的位置，可以使其汇聚在第一尾纤或第二尾纤的纤芯上。

WDM滤光片23位于探测器21和光接口器27之间，镀膜面朝向准直器24及反射器件22，非镀膜面朝向探测器21。安装角度，即非镀膜面与探测器21光轴之间的夹角为α。镀膜面用于分离非CATV信号和CATV信号：在接收到光接口器27输出的上行光信号或下行光信号中的非CATV信号后，反射至反射器件22，经反射器件22反射后，重新射向WDM滤光片23，WDM滤光片23接收反射器件22返回的光信号，经过再次反射，输出至光接口器27；在接收到光接口器27输出的下行光信号中的CATV信号后，透射至探测器21；

本发明实施例中，WDM滤光片23具有对CATV光信号完全透射，对非CATV光信号完全反射的特性。

反射器件22位于WDM滤光片23的上端，反射器件22的法线与光接口器27光轴之间的夹角为β。反射器件用于反射由WDM滤光片23输出的非CATV信号，并反射至WDM滤光片23。

较佳地，反射器件22可以是平面镜，也可以是曲率半径大于预先设置半径阈值的凹面镜或凸面镜。半径阈值的设置只要保证通过WDM滤光片23反射得到的平行光束直径小于3mm即可。

较佳地，α的取值范围为38°～52°，β的取值范围为83°～97°。

下面对本发明实施例基于波分复用的光电装置的工作流程进行详细描述。

双尾纤器25中的第一尾纤接收外部ONU发出的上行光信号，上行光信号为非CATV信号，输出至准直器24，通过准直器24进行准直处理后，得到上行准直（平行）光，上行准直光输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23将接收的上行准直光反射至反射器件22，反射器件22将接收的上行准直光再反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23对接收的上行准直光再次进行反射，输出至准直器24，准直器24再次进行准直处理后，输出至双尾纤器25中的第二尾纤，并通过双尾纤器25中的第二尾纤输出至光网络端，最终到达光网络局端OLT；

光网络端（从光网络局端OLT传输来的）传输的下行光信号，包括CATV信号以及非CATV信号，输出至双尾纤器25中的第二尾纤，双尾纤器25中的第二尾纤接收外部OLT发出的下行光信号，输出至准直器24，通过准直器24进行准直处理后，得到下行准直光，下行准直光输出至WDM滤光片3。其中，

对于非CATV信号，WDM滤光片23将接收的下行准直光反射至反射器件22，反射器件22将接收的下行准直光再反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23对接收的下行准直光再次进行反射，输出至准直器24，准直器24再次进行准直处理后，输出至双尾纤器25中的第一尾纤，并通过双尾纤器25中的第一尾纤输出至用户端ONU。

对于CATV信号，WDM滤光片23将接收的下行准直光进行透射，输出至探测器21，探测器21接收经WDM滤光片23透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。

由上述可见，本发明实施例中，将WDM滤光片、反射器件以及准直器设置为独立的元件，增大了固定WDM滤光片的空间，从而使安装固定WDM滤光片时易于操作，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射器件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。

显然，本领域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，倘若对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，则本发明也包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种基于波分复用WDM的光电装置，其特征在于，该光电装置包括：探测器、反射器件、WDM滤光片、准直器、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，

WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有准直器，在与WDM滤光片管体固定的准直器的另一侧，固定有双尾纤器；

从所述双尾纤器输入的信号光经所述准直器准直后输出至所述WDM滤光片；其中，CATV信号光经所述WDM滤光片透射，并在透射后输出至所述探测器；非CATV信号光经所述WDM滤光片反射至所述反射器件，并经所述反射器件再次反射回所述WDM滤光片，然后经所述WDM滤光片再次反射后输出至准直器进行汇聚，最后经双尾纤器输出。

2.根据权利要求1所述的光电装置，其特征在于，在光轴方向上，所述探测器的光轴与准直器的光轴在同一条直线上。

3.根据权利要求2所述的光电装置，其特征在于，所述准直器为透镜或透镜组，所述双尾纤器的两根尾纤的纤芯位于透镜的焦平面上。

4.根据权利要求3所述的光电装置，其特征在于，所述准直器以及双尾纤器组合为光接口器，作为光电装置的公共输入/输出端口，采用SC插拔型或LC插拔型，或者，采用SC/PC尾纤型、SC/APC尾纤型或LC/APC型。

5.根据权利要求1至4任一项所述的光电装置，其特征在于，所述反射器件包括：平面镜、曲率半径大于预先设置半径阈值的凹面镜以及曲率半径大于预先设置半径阈值的凸面镜。

6.根据权利要求5所述的光电装置，其特征在于，所述WDM滤光片镀膜面朝向准直器及反射器件，非镀膜面朝向探测器，非镀膜面与探测器光轴之间的夹角范围为38°～52°。

7.根据权利要求6所述的光电装置，其特征在于，所述反射器件的法线与准直器光轴之间的夹角范围为83°～97°。

8.根据权利要求5所述的光电装置，其特征在于，所述探测器为铟镓砷快速光电二极管探测器或雪崩光电二极管探测器。

9.根据权利要求5所述的光电装置，其特征在于，

双尾纤器中的第一尾纤接收外部光网络单元ONU发出的上行光信号，并传递来自于光网络的、经过所述光电装置的下行光信号到ONU；

双尾纤器中的第二尾纤接收来自于光网络的下行光信号，并传递来自于光网络单元ONU的、经过所述光电装置的上行光信号到光网络；

探测器接收来自于光网络的CATV信号，转化为电信号，从引脚输出。

10.根据权利要求9所述的光电装置，其特征在于，

双尾纤器中的第一尾纤接收外部光网络单元ONU发出的上行光信号，输出至准直器，通过准直器进行准直处理后输出至WDM滤光片，WDM滤光片反射至反射器件，反射器件再反射回WDM滤光片，WDM滤光片再次进行反射，输出至准直器进行汇聚，输出至双尾纤器中的第二尾纤，并通过双尾纤器中的第二尾纤输出至光网络端；

光网络端传输的下行光信号，输出至双尾纤器中的第二尾纤，然后输出至准直器，准直器进行准直处理后输出至WDM滤光片：

对于非CATV信号，WDM滤光片反射至反射器件，反射器件再反射回WDM滤光片，WDM滤光片再次进行反射，输出至准直器进行汇聚，输出至双尾纤器中的第一尾纤，并通过双尾纤器中的第一尾纤输出至ONU；

对于CATV信号，WDM滤光片进行透射，输出至探测器，探测器接收经WDM滤光片透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。