CN104601246B - 多通道合波光发射器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多通道合波光发射器，包括壳体，壳体的第一侧设有二个以上的光发射次模块，壳体内设有合波器，壳体的第二侧设有出射光纤组件，其中，每一光发射次模块内均设有激光器以及隔离器，隔离器位于激光器的出射端。本发明提供的多通道合波光发射器可以提高光纤传输系统的数据传输速率，并且在每一个激光器的出射端设置隔离器可以避免反射的光束对激光器的工作造成影响，确保激光器的工作稳定性。

Description

多通道合波光发射器

技术领域

本发明涉及一种用于光纤通信系统的光学器件，具体地说，是涉及一种多通道合波光发射器。

背景技术

现代光纤传输系统大量使用光发射器来发射光束，并通过光束来传输数据。现有的光发射器具有一个激光器，用于发射激光光束，光发射器将激光器发射的光束传输至光纤上，由光纤将激光束传输至后级的光学器件。

目前广泛使用的光发射器大量使用光发射次模块（TOSA，Transmitter OpticalSubassembly），并且使用TO CAN方式封装，这种光发射器的体积较小，但一个光发射次模块只能发出波长单一的激光束，带宽的上限仅为25GB，这就制约了光纤传输系统数据传输速率的提高。

因此，现有一些光发射器使用多个激光器发射不同波长的激光束来增加带宽，进而提高光纤传输系统的数据传输速率。通常，这些光发射器具有多个激光器以及一个合波器，多个激光器发出的不同波长的激光束经过合波器的合波后形成一束包含有多个不同波长的激光束，并将该激光束通过光纤传输至后级光学器件。

但是，由于不同激光器发出的激光束的波长不相同，不同波长的激光束经过合波器后可能有一些被反射到激光器，或者后级的光学器件有激光束经过合波器被反射到激光器，这些反射回来的激光束对激光器的工作造成很大的影响，往往导致激光器发射的激光束功率下降或者发出的激光束的波长发生偏移。

此外，由于多个激光器固定在光发射模块上，且多个激光器往往是集中控制，每一个激光器的开启与关断都是同步的，导致多个激光器往往无法单独工作，影响光发射器的使用。另外，一旦任一个激光器发生故障，将影响整个光发射器的工作，这时需要对整个光发射器进行维修，通常的做法是将光发射器从光学设备中拆卸下来，对光发射器维修后再次安装到光学设备中，这样会影响光学设备的正常工作。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种工作稳定且可以提高光纤传输系统数据传输速率的多通道合波光发射器。

本发明的另一目的是提供一种维护方便的多通道合波光发射器。

为了实现上述的主要目的，本发明提供的多通道合波光发射器包括壳体，壳体的第一侧设有二个以上的光发射次模块，壳体内设有合波器，壳体的第二侧设有出射光纤组件，其中，每一光发射次模块内均设有激光器以及隔离器，隔离器位于激光器的出射端。

由上述方案可见，在激光器的出射端设置隔离器用于将反射到光发射次模块的光束隔离，避免反射回来的光束入射到激光器，有效避免反射回来的光束对激光器造成影响，提高光发射次模块工作的稳定性，也提高光发射器的工作稳定性。

此外，光发射器具有多个光发射次模块，多个光发射次模块发出的光束经过合波器合波后输出至光纤，从而提高光纤传输系统所传输数据的速率。可见，如多通道合波光发射器设置四个光发射次模块，则多通道合波光发射器数据传输速率提高四倍，大大提升了光纤传输系统的数据传输速率。

一个优选的方案是，至少一个光发射次模块可拆卸地安装在壳体的第一侧，壳体的第一侧设有至少一个安装孔，光发射次模块的至少一部分安装在安装孔内。

由此可见，由于光发射次模块是可拆卸安装在多通道合波光发射器的壳体上，因此任一个光发射次模块发生故障后，只需要更换发生故障的光发射模块即可，无需对整个光发射器进行更换、维修，光发射器的维护更为方便。

进一步的方案是，光发射次模块设有隔离器固定件，隔离器安装在隔离器固定件内。

可见，将隔离器固定在隔离器固定件内可以避免隔离器在光发射次模块内发生位移而无法正对激光器，确保隔离器始终位于激光器的出射端，确保激光器的稳定工作。

更进一步的方案是，每一光发射次模块均设有电连接片，用于驱动激光器的驱动芯片及激光器设置在电连接片上，电连接片的末端位于光发射次模块的外壳外侧，且电连接片的末端设有电触点。

由此可见，光发射次模块的电触点可以焊接在光学设备的电路板上，从而接收光学设备的电信号，进而控制驱动芯片的工作，并由此驱动激光器的工作。这样，每一个光发射次模块均独立地被驱动，且多个光发射次模块之间的相互工作并不相互影响。

更进一步的方案是，合波器包括合波棱镜以及位于合波棱镜一侧的多个准直器，每一准直器通过一根连接光纤与光发射次模块连接。

可见，光发射次模块发出的激光束经过光纤传输至准直器，再经过准直器准直后岀射至合波棱镜，确保入射到合波棱镜的光束的角度，从而确保多束光束能够合波形成传播方向单一的光束。

附图说明

图1是本发明实施例的结构图。

图2是本发明实施例隐藏壳体上盖的结构图。

图3是本发明实施例的结构分解图。

图4是本发明实施例中一个光发射次模块的结构图。

图5是本发明实施例中一个光发射次模块隐藏外壳的结构图。

图6是本发明实施例中一个光发射次模块隐藏外壳后的结构分解图。

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

具体实施方式

本发明的多通道合波光发射器用在光纤系统中，用于发出激光束并将激光束输出至后级的光纤，由光纤将激光束传输出去。

参见图1，本实施例的多通道合波光发射器具有壳体，壳体由上盖10以及下盖11组成，上盖10位于下盖11的上方。参见图2，上盖10与下盖11之间围成一个腔体12，腔体12内安装有电路板、光学器件等。并且，在壳体的第一侧安装有四个光发射次模块30，壳体的第二侧安装有岀射光纤组件13。

参见图3，下盖11的第一侧的侧壁上设有四个安装孔21，四个安装孔21排列成两行两列，每一个光发射次模块30的一部分安装到一个安装孔21内。可见，光发射次模块30是可拆卸地安装到下盖11的侧壁上，需要更换光发射次模块30时，只需要将光发射次模块30从安装孔21上取下即可。

实际应用时，光发射次模块30的数量可以根据光纤传输系统的实际需要而增加或减少，如光发射次模块30的数量为两个、三个或者八个等。并且，部分光发射次模块30可以是固定安装在下盖11的侧壁上，并不需要每一个光发射次模块30均是可拆卸地安装在下盖11的侧壁上。例如，其中两个光发射次模块30焊接在下盖11的侧壁上，另外两个光发射次模块30安装在安装孔21上。

优选地，岀射光纤组件13也是可拆卸地安装在下盖11第一侧的侧壁上。从图3可见，岀射光纤组件13包括一根套管14，套管14内安装有光纤，岀射的光束入射到光纤内。在套管14外套装有固定盖15，用于实现多通道合波光发射器与后级的光学器件的连接。

腔体12内安装有一块安装板17，安装板17上安装有合波器，本实施例的合波器包括一块合波棱镜18以及位于合波棱镜18一侧的四个准直器19，每一个准直器19的入射端通过一根光纤20与一个光发射次模块30连接。这样，光发射次模块30发出的光束入射到光纤20后从准直器19岀射。

合波棱镜18靠近准直器19的第一侧壁上设有四块滤波片，每一块滤波片用于将特定波长的光束过滤，也就是只有特定波长的光束才能穿过滤波片并入射至合波棱镜，其他波长的光束无法穿过滤波器入射到合波棱镜18。优选地，与第一侧壁相对的第二侧壁上镀有反射膜，入射到反射膜的光束被反射膜所反射并继续在合波棱镜18内传播，并最终在最靠近套管14的第二侧壁上岀射，并入射到套管14内的光纤上。

本实施例中，四个准直器19在腔体12内并排布置，也就是四个准直器19的轴线相互平行，且四个准直器19的轴线在同一平面上，优选地，四个准直器19的轴线所在平面平行于上盖10所在的平面。并且，合波棱镜18与准直器19倾斜设置，也就是合波棱镜18的第一侧壁与准直器19的轴线并不垂直，而是形成一个为锐角的角度，如8°的角度，有利于从准直器19岀射的光束以倾斜于合波棱镜18第一侧壁的角度入射到合波棱镜，更有利于光束穿过滤波片后发生折射，也有利于光束在合波棱镜18内发生反射。

并且，每一个准直器19正对合波棱镜18第一侧壁上的一块滤波片，这样可确保从准直器19岀射的激光束穿过滤波片后入射到合波棱镜18。

当然，实际应用时，合波器可以使用阵列波导光栅替代合波棱镜与准直器，阵列波导光栅也是通过光纤连接至每一个光发射次模块30，并将光发射次模块30的光束合并后输出至岀射光纤组件13。

本实施例的四个光发射次模块30的结构相同，下面以其中一个光发射次模块30为例来详细描述其结构。参见图4，光发射次模块30具有一个外壳，外壳由上盖32以及下盖31构成，在外壳的第一侧延伸出一块电连接片50，与外壳的第一侧相对的第二侧上设有光纤连接件35，光纤连接件35内安装有光纤，该光纤就是安装在套管14内的光纤20，也就是向准直器19输出光信号的光纤20。

参见图5与图6，上盖32与下盖31围成的腔体内设有隔离器40、激光器51以及驱动芯片52，隔离器40包括旋光组件41以及安装在旋光组件41外的磁体42，在磁体42的一侧设置有聚焦透镜43，聚焦透镜43位于激光器51与旋光组件41之间。可见，每一个激光器51的出射端均设置一个隔离器40。

激光器51以及驱动芯片52安装在隔离器40的一侧，激光器51由驱动芯片52驱动工作，驱动芯片52安装在电连接片50上。电连接片50的末端伸出外壳的外侧，并且电连接片50的末端设有多个电触点53，多个电触点53可以焊接在光学设备上，并接收外部提供的电压。驱动芯片52通过设置在电连接片50上的线路接收外部提供的电压，并且根据外部的信号控制激光器51的工作，如发射激光束或者不发射激光束。

本实施例中，驱动芯片52设置在一块柔性电路板上，且柔性电路板设置在电连接片50上，柔性电路板上设置各种电路，包括连接电触点53的线路。

为了确保隔离器40固定在外壳内，在下盖31上设置有一个隔离器固定件33，隔离器40固定在隔离器固定件33内。从图6可见，隔离器固定件33靠近激光器51的一端敞口，隔离器40可以从该敞口端安装到隔离器固定件33内。当然，隔离器固定件33可以是与下盖31一体成型的，也可以是独立于下盖31并固定在下盖31上的器件。

光纤连接件35包括一个套管37，在套管37一侧安装有连接件37，连接件37具有一个圆柱状的安装部36，光纤连接件35安装到安装孔21时，安装部36装在安装孔21内。优选地，安装部36与安装孔21过盈配合，从而实现光发射次模块30与壳体之间的可拆卸连接。

光发射次模块30工作时，通过电触点53接收外部的电压并接收外部的控制信号，驱动芯片52控制激光器51工作，发出特定波长的激光束，激光束先经过聚焦透镜43聚焦，然后经过隔离器40的旋光组件41并入射至光纤20，在经过准直器19后岀射。由于每一个光发射次模块30内均设置一个隔离器40，从合波棱镜18反射回来的光束不能穿过隔离器40入射到激光器51，从而避免激光器51受到反射光束的影响，确保激光器51的稳定工作。

另外，由于每一个光发射次模块30内均设置一个独立的激光器51，并且激光器51由单独的驱动芯片52所驱动，因此每一个激光器51的工作都是相互独立的，也即是可以单独地驱动任一个激光器51工作。实际应用时，如需要调节多通道合波光发射器所在的光纤传输系统数据传输速率时，只需要控制工作的激光器51的数量即可，也就是可以通过改变驱动工作的激光器51的数量，可以改变光纤传输系统的数据传输速率。

此外，由于每一个光发射次模块30均可拆卸地安装在壳体的第一侧，一旦任一个光发射次模块30损坏需要维修时，均可以方便地将该光发射次模块30从多通道合波光发射器上拆卸下来，从而避免需要将整个多通道合波光发射器进行拆卸并且维修。

当然，上述方案仅是本发明优选的上述方式，实际应用时还可以有更多的改变，例如，多通道合波光发射器可以设置三个或者五个光发射次模块，且光发射次模块不一定是以两行两列的布置，可以是排列成三角形、五角行或者圆形等多种形状；或者，光发射次模块不是过盈配合地安装在安装孔内，而是通过卡扣结构、槽榫结构等机构可拆卸地安装在壳体上，这些改变均可以实现本发明的目的。

最后需要强调的是，本发明不限于上述实施方式，如合波器类型以及合波器形状的改变、电连接片形状的改变、电触点数量的改变等变化也应该包括在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.多通道合波光发射器，包括

壳体，所述壳体的第一侧设有二个以上的光发射次模块，所述壳体内设有合波器，所述壳体的第二侧设有出射光纤组件；

其特征在于：

每一所述光发射次模块内均设有激光器以及隔离器，所述隔离器位于所述激光器的出射端；每一所述光发射次模块设有一个外壳，所述外壳的第一侧延伸出一块电连接片，与所述外壳的第一侧相对的第二侧上设有光纤连接件；所述壳体由上盖以及下盖组成，所述上盖与所述下盖之间围成一个腔体，所述腔体内安装有所述合波器；至少一个所述光发射次模块可拆卸地安装在所述壳体的第一侧；所述壳体的所述下盖的第一侧设有至少一个安装孔，所述光发射次模块的所述光纤连接件安装在所述安装孔内；所述合波器包括合波棱镜以及位于所述合波棱镜一侧的多个准直器，每一所述准直器通过一根连接光纤与所述光发射次模块的所述光纤连接件连接。

2.根据权利要求1所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

所述光发射次模块设有隔离器固定件，所述隔离器安装在所述隔离器固定件内。

3.根据权利要求2所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

所述光发射次模块内设有聚焦透镜，所述聚焦透镜固定在所述隔离器上，且所述透镜固定在所述隔离器靠近所述激光器的一侧。

4.根据权利要求1所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

所述光发射次模块内还设有用于驱动所述激光器工作的驱动芯片。

5.根据权利要求4所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

每一所述光发射次模块的所述电连接片的末端位于所述光发射次模块的外壳外侧，且所述电连接片的末端设有电触点，所述驱动芯片安装在所述电连接片上。

6.根据权利要求1所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

所述准直器的数量为三个以上，多个所述准直器在所述壳体内并排布置。

7.根据权利要求6所述的多通道合波光发射器，其特征在于：

所述合波棱镜靠近所述准直器的一侧设有滤波片，每一所述准直器正对一块所述滤波片。