CN104823392A - 一种双向光组件 - Google Patents

Abstract

一种双向光组件，包括：一个双向端口、N个发射部件、M个接收部件、两列薄膜滤波片TFF阵列。其中，双向端口用于与光组件外部进行光信息交互，发射部件用于发射光，接收部件用于接收光，TFF阵列用于汇合来自发射部件的光，以及用于分离外部接收到的输往M个接收部件的光。所述双向光组件，光的汇合和分离共用了TFF阵列，减小了双向光组件的器件体积，集成更紧凑，能够满足模块小型化需求。

Description

一种双向光组件 技术领域

本发明涉及通信技术领域， 具体涉及一种双向光组件。 背景技术

40G时分波分混合复用（ Time Wavelength Division Multiplexing, TWDM ) 无源光网络 ( Passive Optical Network, PON )被标准组织初步确定为下一代 无源光网络的标准构架。 其中， 实现这个标准构架的关键组件之一就是能够 实现 4路 lOGbps光信号同时处理的光线路终端（ Optical Line Terminal, OLT ) 收发光模块。

通常， 40G TWDM PON 光模块中包括用于将 4个独立波长的光进行合 波的复用器（Multiplexer, MUX ) , 以及用于将 4个独立波长的光进行分波 的解复用器（ Demultiplexer, DEMUX )。其中， MUX是发射光组件（ Transmitter Optical Sub Assembly, TOSA ) 的重要组成部分， DEMUX 是接收光组件 ( Receiver Optical Sub Assembly, ROSA ) 的重要组成部分， TOSA和 ROSA 封装到同一模块中，该模块实现收发光模块的功能。现有技术中，也有将 MUX 和 DEMUX集成到一起， 以构成一个双向光组件 ( Bi-directional Optical Sub Assembly, BOSA ) , 从而实现收发光模块的功能。

然而， 现有技术中实现收发光模块功能的模块， 都存在尺寸较大的问题， 不利于集成。 发明内容

有鉴于此， 本发明实施例提供一种双向光组件。 该双向光组件包括应用于波分复用（ Wavelength Division Multiplexing , WDM ) 系统中， 所述 BOSA包括一个双向端口、 N个发射部件、 M个接收 部件、 两列薄膜滤波片 （ Thin Film Filter , TFF )阵列， N、 M为大于或等于 2的整数， 其中： 所述双向端口， 用于接收来自所述 BOSA外部输入的 WDM 光， 并将所述输入的 WDM光输往所述两列 TFF阵列的内侧， 所述双向端口 还用于接收所述两列 TFF阵列内侧输出的 WDM光， 并将所述输出的 WDM 光输往所述 BOSA外部； 所述 N个发射部件中每个发射部件用于发射所述输 出的 WDM光中一个波长的光，各个发射部件所能发射的光的波长各不相同； 所述 M个接收部件中每个接收部件用于接收所述输入的 WDM光中的一个波 长的光； 所述两列 TFF阵列中包括多个 TFF , 所述多个 TFF 中的每个 TFF 对应于一个波长， 每个 TFF所对应的波长各不相同， 所述多个 TFF所对应的 多个波长中的每一个波长对应一个发射部件或接收部件， 各个波长所对应的 发射部件或接收部件各不相同， 每个 TFF用于透射自身所对应的波长的光， 并反射所述多个波长的光中其他波长的光； 所述两列 TFF阵列， 用于接收所 述 N个发射部件从所述两列 TFF阵列外侧 ,经过各自对应的 TFF透射输入的 N个波长的光，通过在两列 TFF阵列间反射的方式将所述 N个波长的光汇聚 成所述输出的 WDM光， 并输往所述双向端口； 所述两列 TFF阵列还用于将 来自所述双向端口的所述输入的 WDM光， 通过在所述两列 TFF阵列间反射 的方式， 经过所述输出的 WDM光中各个波长各自对应的 TFF透射输出， 并 输往所述 M个接收部件。 结合该双向光组件， 在一种可能的实现方式中， 所述两列 TFF阵列中 的每个 TFF被配置为与入射该 TFF的光成预设的入射角度，使得该 TFF能够 用于透射自身所对应的波长的光，并反射所述多个波长的光中其他波长的光， 其中， 所述入射该 TFF 的光为来自所述双向端口的光和 /或来自发射部件的 光。 其中 ， 进一步的， 所述预设的角度根据以下公式确定： e = ^其中 为一个 TFF在所述光组件中所对应的波长， 。为 垂直入射时能透过该 TFF 的光的波长， Θ为所述预设的角度， _¾为该 TFF 的等效折射率。 结合以上的实现方式， 在再一种可能的实现方式中， 所述光组件还包括 一个滤波部件， 用于将来自所述双向端口的所述输入的 WDM光反射至所述 两列 TFF阵列的内侧的一侧；还用于透射来自所述两列 TFF阵列的内侧的另 一侧的所述输出的 WDM光 , 并输往所述双向端口。 结合以上的实现方式， 在再一种可能的实现方式中， 每列 TFF阵列中 的 TFF位于一条直线上， 所述两列 TFF阵列所在的直线相互平行。 结合以上的实现方式， 在再一种可能的实现方式中， 所述两列 TFF阵 列中的一列 TFF阵列对应所述 N个发射部件， 另一列 TFF阵列对应所述 M 个接收部件。 结合以上的实现方式， 在再一种可能的实现方式中， 所述光组件还包 括多个准直部件， 多个准直部件分别与所述 N个发射部件的发送端口连接， 与所述 M个接收部件的接收端口连接，与所述双向端口连接，用于准直光束。 本发明实施例提供的双向光组件， 所包括的两列 TFF阵列， 能在对来 自发射部件的光进行合波的同时， 将来自双向端口的 WDM光进行分波， 同 时实现了 MUX和 DEMUX的功能，从而使得双向光组件的 MUX和 DEMUX 的功能实现共用了同一结构， 减小了双向光组件的整体体积， 集成更紧凑， 有利于模块的小型化。 附图说明

实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍， 显而易见 地， 下面描述中的附图是本发明的一些实施例， 对于本领域普通技术人员 来讲， 在不付出创造性劳动性的前提下， 还可以根据这些附图获得其他的 附图。

图 1为本发明实施例提供的一种双向光组件；

图 2为本发明实施例提供的又一种双向光组件。 具体实施方式 为使本发明实施例的目的、 技术方案和优点更加清楚， 下面将结合本 发明实施例中的附图， 对本发明实施例中的技术方案进行清楚、 完整地描 述， 显然， 所描述的实施例是本发明一部分实施例， 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前提 下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。 本发明实施例提供一种双向光组件， 可用于光通信系统中的通信设备 中， 用于接收外部输入的 WDM光， 以及发送该 B0SA输出的 TOM光。 TOM 光用于承载信号， 实现通信交互。 如图 1所示， 所述 B0SA应用于波分复用 WDM系统中， 所述 B0SA包括一 个双向端口、 N个发射部件、 M个接收部件、 两列薄膜滤波片 TFF阵列， N、 M 为大于或等于 2的整数， 其中： 所述双向端口， 用于接收来自所述 B0SA外部 输入的 WDM光， 并将所述输入的 WDM光输往所述两列 TFF阵列的内侧， 所述 双向端口还用于接收所述两列 TFF阵列内侧输出的 TOM光， 并将所述输出的 WDM光输往所述 B0SA外部； 所述 N个发射部件中每个发射部件用于发射所述 输出的 WDM光中一个波长的光，各个发射部件所能发射的光的波长各不相同； 所述 M个接收部件中每个接收部件用于接收所述输入的丽光中的一个波长 的光； 所述两列 TFF阵列中包括多个 TFF , 所述多个 TFF中的每个 TFF对应 于一个波长， 每个 TFF所对应的波长各不相同， 所述多个 TFF所对应的多个 波长中的每一个波长对应一个发射部件或接收部件， 各个波长所对应的发射 部件或接收部件各不相同， 每个 TFF用于透射自身所对应的波长的光， 并反 射所述多个波长的光中其他波长的光； 所述两列 TFF阵列， 用于接收所述 N 个发射部件从所述两列 TFF阵列外侧， 经过各自对应的 TFF透射输入的 N个 波长的光， 通过在两列 TFF阵列间反射的方式将所述 N个波长的光汇聚成所 述输出的 WOM光， 并输往所述双向端口； 所述两列 TFF阵列还用于将来自所 述双向端口的所述输入的 WDM光， 通过在所述两列 TFF阵列间反射的方式， 经过所述输出的 WDM光中各个波长各自对应的 TFF透射输出， 并输往所述 M 个接收部件。

具体的， 该 B0SA可应用于密集波分复用系统， 也可以应用于粗波分复 用系统。 所述的双向端口用于从外部接收光信号， 如图 1中所示的 λ _Μ、 A _R2、 λ _κ3、 λ _κ4 , 以及向外部发送光信号， 如图 1中所示的 λ _τ1、 λ _τ2、 λ _τ3、 λ _τ4 , 可选的， 该双向端口可以为普通的与外部光纤的连接的光端口。 发射部件， 可以为分离的激光器芯片， 可以是封装的激光器， 也可以是阵列激光器芯片， 当然也可以是其他形式的发射光信号的器件。接收部件， 可以是 ΡΝ型光电二 极管， 可以是雪崩光电二极管， 也可以是其他用于接收光信号的器件。 TFF 阵列可以由两个或两个以上的薄膜滤波片 TFF组成。 值得注意的是， 图 1中 的接收部件、 发射部件、 TFF的数量均为示例性的， 相应的接收的 WDM光中 波长的数量， 以及发送的 WDM光中波长的数量也是示例性的。 双向端口用于与外部光纤相连接，接收来自该 B0SA外部输入的 WDM光。 如图 1中所示， 这些外部输入的 WDM光可以包括多个波长的光， 双向端口接 收到后将输入的 WOM光输往两列 TFF阵列的内侧。 这里说的输往两列 TFF阵 列的内侧， 是指从 TFF阵列的内侧输出所述输入的 TOM光 。 输往内侧的方式 也不限于如图 1中所示的从两列 TFF阵列的上侧输入， 可以从 TFF阵列的下 侧输入， 只要配合一定的光路设计甚至可以从阵列的中部输入。 比如， 可以 在平行的两列 TFF阵列的最下方放置全反射的光器件， 从 TFF阵列中部输入 的 WDM光可以先往斜下方传输， 在光经过一次或多车反射后到达阵列最下方 时， 会被反射后开始向上传播， 在这过程中， 各个波长的光透射出各自对应 的 TFF透镜。 同时， 双向端口还接收两列 TFF阵列输出的 TOM光， 并将所述 输出的 WDM光输往所述 B0SA外部。该双向端口可以就是一个光连接器件或者 耦合器件。

N个发射部件， 每个发射部件能发出一个波长的光， 需要发送的信息承 载于该波长的光中。 M 个接收部件每个接收部件用于接收一个波长的光。 具 体， M、 N的数值取决于所应用的 TOM系统中， 具体用于通信交互的波长数。 其中， 值得注意的是， 该 WDM系统中， 上下行用于通信的波长是各不同的， 这也意味着 ,该 WDM系统中的 B0SA组件所发射的各个波长的光和接收到的光， 波长各不相同， 也即 N个发射部件和 M个接收部件各自分别所对应的光的波 长都不相同。 如图 1所示，两列 TFF阵歹J中每歹J TFF阵列可能包含两个或两个以上的 TFF (图中示例性地均为 4 ) 。 其中， 每个 TFF对应于一个波长， 也即其所对 应的发射部件或者接收部件所对应的那个波长， 换句话说， 波长、 该波长对 应的 TFF、 该波长对应的发射部件或接收部件， 三者存在着——对应的关系。 这种——对应的关系， 具体体现为， 与发射部件对应的 TFF能用于透过该发 射部件所发射的波长， 而反射该 TOM系统中所有其他波长的光， 与接收部件 对应的 TFF能用于透过该接收部件对应的波长， 而发射该 TOM系统中所有其 他波长的光。 本领域技术人员所熟知的， TFF , 如多层干涉型 TFF , —个重要的特性就 是带通滤波， 即能透过其通带范围内的波长， 反射通带外的波长。 这种带通 滤波的透过波长与光入射角度有关， 不同的入射角度， 其中心波长是不同的。 有鉴于此， 所述两列 TFF阵列中的每个 TFF可以被配置为与入射该 TFF的光 成预设的入射角度， 使得该 TFF能够用于透射自身所对应的波长的光， 并反 射所述多个波长的光中其他波长的光， 其中， 所述入射该 TFF的光为来自所 述双向端口的光和 /或来自发射部件的光。 可以理解的是， TFF的通带具有一 定的带宽， 如可以是 0. 5纳米， 或者 0. 8纳米， 一个 WDM系统中选择的 TFF 其带通滤波的通带带宽一般小于该 WDM系统中相邻两个波长的间隔， 最大的 通带带宽需要小于最小波长间隔的两倍。 如 WDM系统的波长间隔为 0. 8纳米 时， 通带带宽需小于 1. 6纳米， 如可以为 1. 5纳米， 在这种情况下， 当中心 波长对准时， 还是可以做到只通过其中一个波长而阻隔相邻的波长。 本发明 实施例中， 一般来说， TFF对于光的透过、 通过指的是全透， 反射是指全反。 图 1中， 光路的设计中， 各个 TFF所配置的入射角相等， 每列 TFF阵列 中的 TFF位于一条直线上， 所述两列 TFF阵列所在的直线相互平行。 事实上， 光路的设计也可以不限于如图 1中所示的方式， 如两列 TFF阵列可以不平行 的， 而是成一定的夹角， 相应的各个 TFF的入射角会配置成不同的角度。 甚 至， 同一列的 TFF阵列中各 TFF可以不在同一直线上， 入射角度也可以有一 定的偏转， 只要光路设计合理， 也可以实现。

TFF配置的入射角度，根据以下公式确定： _e = 其中 为一个 TFF在所述 B0SA中所对应的波长， 1。为垂直入射时能透过该 TFF的 光的波长， Θ为所述预设的角度， 为该 TFF 的等效折射率。 一般的 TFF 产品 1。、 都是有标明的， 没有标明的情况本领域技术人员都熟知测量这 些参数的方法。 在这些参数都已知的情况下， 根据该 TFF所对应的波长， 即可知道应当配置的入射角。 由以上公式可以知道， 两个或多个对应不同 的波长的 TFF , 只要选取的 TFF具有合适的 /l。、 等参数, 最后所配置的 入射角是可以相同的。 当然， 以上公式计算的出来的波长 其实是该 TFF 对应的全透带宽的中心波长， 事实上， 中心波长稍微偏离一点也可以有全 透的效果， 故配置入射角是可选择的范围还是比较大的。 如图 1 , 输入的 TOM光和 /或输出的 TOM光， 在光路设计上， 外部输入 的 WDM光中各个子载波通过在两列 TFF阵列间反射的方式， 从各自对应的 TFF透射输出， 并被相应的接收部件所接收。 图 1中， 来自双向端口的 TOM 光包括 λ_κ1、 λ_κ2、 λ_κ3、 λ_κ4四个波长， 波长 λ_κ1在其对应 TFF_R1处直接透射输 出并被接收部件 1所接收， 同时 TFF_R1反射 λ_κ2、 λ_κ3, λ_Μ， 从而实现 λ_Μ与 λ _R2、 λ_κ3, λ_Μ之间的分波； λ 、 λ_κ3, λ_Μ经 TFF_R1反射后继续在 TFF阵列间传 播， 到达 TFF_T1, 因为 TFF_T^†应的是 λ_τ1, 故波长 A_R2、 λ_κ3, λ_Μ经 TFF_T1反射 后继续传播， 达到 TFF_R2处， λ 在此透射输出被接收部件 2所接收， λ_Μ、 λ _R4经反射后继续传播， 以此类推， 从而实现 λ_Μ、 A_R2、 λ_κ3, λ_Μ的分波和接 收。 相类似的， 输出的 WDM光也是通过相应的方式实现合波的。 发射部件 4 发射的人„能透过其对应的 TFF_T4, λ_τ4经过 TFF_R4反射后到达 TFF_T3并再次反射， 再次反射后的 λ_τ4与发射部件 3 发射的 λ_τ3回合， 实现了合波， 并一起输往 TFF_R3, 以此类推， 实现了 λ_τ1、 λ_τ2、 λ_τ3、 λ_τ4的合波， 最后经双向端口向外 发送出去。 可选的，该 B0SA还可以是如图 2所示的设计，与图 1中的情形不同的是， 该 B0SA还包括一个滤波部件，用于将来自所述双向端口的所述输入的 WOM光 反射至所述两列 TFF阵列的内侧的一侧； 还用于透射来自所述两列 TFF阵列 的内侧的另一侧的所述输出的 WDM光， 并输往所述双向端口。 这样可以错开 输入的 WDM光和输出的 WDM光， 可以减少相互之间的可能的串扰。 这种情况 下， 选择的这个滤波部件能够过透过所有的发射部件所发射的波长， 而反射 所有接收部件对应的波长， 可用于输入的 WDM光中的所有波长全部大于输出 的 WDM光中的波长的情况， 或者可用于输出的 WDM光中所有波长全部大于输 入的 WDM光中的波长的情况。 可选的， 这个滤波部件， 也可以是将来自所述 双向端口的所述输入的 WDM光透射至所述两列 TFF阵列的内侧的一侧； 还用 于反射来自所述两列 TFF阵列的内侧的另一侧的所述输出的丽光， 并输往 所述双向端口， 这种情况， 只需将图 2中相应的双向端口调整至左侧即可。 可选的， 还可以省略一个 TFF, 如 λ_Μ对应的 TFF, 因为在前三个 TFF处 已经完成了分波， 此处的 TFF仅仅起到一个降低可能的串扰的功能。 可选的， 图 2 中 TFF_T4仅完成透射和反射的功能， 对分波和合波没有影响， 故丁？^上 半部分可以用一个平面镜代替用于反射 λ_Μ, 而 TFF_T4下半部分可以直接省去。 本发明实施例提供的 B0SA还可以包括多个准直部件，多个准直部件分别 与所述 N个发射部件的发送端口连接，与所述 M个接收部件的接收端口连接， 与所述双向端口连接， 用于准直光束。 本发明实施例提供的 B0SA包含了两列 TFF阵列，能在对来自发射部件的 光进行合波的同时，将来自双向端口的 WDM光进行分波， 同时实现了 MUX 和 DEMUX的功能， 从而使得双向光组件的 MUX和 DEMUX的功能实现共 用了同一结构， 减小了双向光组件的整体体积， 集成更紧凑， 有利于模块的 小型化。 此外， B0SA的两列 TFF阵列内侧可以包括一个 滤波部件， 使得 MUX 和 DEMUX的光路错开， 减小串扰。 同时， 本发明实施例提供的 B0SA可以进行 需求进行升级， 不限于 4个波长， 便于直接通过增加 TFF及相应的发射部件、 接收部件的方式进行升级， 节约了 WDM升级的成本。 最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换； 而这些修改或者替换， 并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1. 权 利 要 求 书

   1、 一种双向光组件 B0SA, 其特征在于， 所述 B0SA应用于波分复用 WDM 系统中， 所述 B0SA包括一个双向端口、 N个发射部件、 M个接收部件、 两列 薄膜滤波片 TFF阵列， N、 M为大于或等于 2的整数， 其中： 所述双向端口， 用于接收来自所述 B0SA外部输入的 TOM光， 并将所述输 入的 WDM光输往所述两列 TFF阵列的内侧， 所述双向端口还用于接收所述两 列 TFF阵列内侧输出的 WDM光， 并将所述输出的 WDM光输往所述 B0SA外部； 所述 N个发射部件中每个发射部件用于发射所述输出的 WDM光中一个波 长的光， 各个发射部件所能发射的光的波长各不相同； 所述 M个接收部件中每个接收部件用于接收所述输入的 WOM光中的一个 波长的光； 所述两列 TFF阵列中包括多个 TFF , 所述多个 TFF中的每个 TFF对应于 一个波长， 每个 TFF所对应的波长各不相同， 所述多个 TFF所对应的多个波 长中的每一个波长对应一个发射部件或接收部件， 各个波长所对应的发射部 件或接收部件各不相同， 每个 TFF用于透射自身所对应的波长的光， 并反射 所述多个波长的光中其他波长的光； 所述两列 TFF阵列， 用于接收所述 N个 发射部件从所述两列 TFF阵列外侧， 经过各自对应的 TFF透射输入的 N个波 长的光， 通过在两列 TFF阵列间反射的方式将所述 N个波长的光汇聚成所述 输出的 WOM光， 并输往所述双向端口； 所述两列 TFF阵列还用于将来自所述 双向端口的所述输入的 WDM光， 通过在所述两列 TFF阵列间反射的方式， 经 过所述输出的丽光中各个波长各自对应的 TFF透射输出， 并输往所述 M个 接收部件。

   2、 根据权利要求 1所述光组件， 其特征在于： 所述两列 TFF阵列中的每个 TFF被配置为与入射该 TFF的光成预设的入 射角度， 使得该 TFF能够用于透射自身所对应的波长的光， 并反射所述多个 波长的光中其他波长的光， 其中， 所述入射该 TFF的光为来自所述双向端口 的光和 /或来自发射部件的光。 3、 根据权利要求 2所述光组件， 其特征在于： 所述预设的角度根据以下公式确定： _e = 其中 为一 个 TFF在所述光组件中所对应的波长， 1。为垂直入射时能透过该 TFF的光 的波长， Θ为所述预设的角度， _¾为该 TFF的等效折射率。 4、 根据权利要求要求 1至 3任意一项所述光组件， 其特征在于： 所述光组件还包括一个滤波部件， 用于将来自所述双向端口的所述输入 的 WDM光反射至所述两列 TFF阵列的内侧的一侧； 还用于透射来自所述两列 TFF阵列的内侧的另一侧的所述输出的 WDM光， 并输往所述双向端口。

   5、 根据权利要求要求 1至 4任意一项所述光组件， 其特征在于： 每列 TFF阵列中的 TFF位于一条直线上， 所述两列 TFF阵列所在的直线 相互平行。

   6、 根据权利要求 1至 5任意一项所述光组件， 其特征在于： 所述两列 TFF阵列中的一列 TFF阵列对应所述 N个发射部件，另一列 TFF 阵列对应所述 M个接收部件。 7、 根据权利要求 1至 6任意一项所述光组件， 其特征在于： 所述光组件还包括多个准直部件， 多个准直部件分别与所述 N个发射部 件的发送端口连接， 与所述 M个接收部件的接收端口连接， 与所述双向端口 连接， 用于准直光束。

   8、 根据权利要求 1至 7任意一项所述光组件， 其特征在于： 所述 N等于 4 , 所述 M等于 4。