CN104823392B - 一种双向光组件 - Google Patents
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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
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10Gbps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 OpticalSub Assembly，TOSA）的重要组成部分，DEMUX是接收光组件（Receiver OpticalSub 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（ThinFilm 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：其中λθ为一个TFF在所述光组件中所对应的波长，λ0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，neff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
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对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BOSA输出的WDM光。WDM光用于承载信号，实现通信交互。
如图1所示，所述BOSA应用于波分复用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。
具体的，该BOSA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λR1、λR2、λR3、λR4，以及向外部发送光信号，如图1中所示的λT1、λT2、λT3、λT4，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PN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BOSA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WDM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WDM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WDM光，并将所述输出的WDM光输往所述BOSA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WDM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BOSA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阵列中每列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，三者存在着一一对应的关系。这种一一对应的关系，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WDM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WDM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，一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：其中λθ为一个TFF在所述BOSA中所对应的波长，λ0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，neff为该TFF的等效折射率。一般的TFF产品λ0、neff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λ0、neff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λθ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WDM光和/或输出的WDM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WDM光包括λR1、λR2、λR3、λR4四个波长，波长λR1在其对应TFFR1处直接透射输出并被接收部件1所接收，同时TFFR1反射λR2、λR3、λR4，从而实现λR1与λR2、λR3、λR4之间的分波；λR2、λR3、λR4经TFFR1反射后继续在TFF阵列间传播，到达TFFT1，因为TFFT1对应的是λT1，故波长λR2、λR3、λR4经TFFT1反射后继续传播，达到TFFR2处，λR2在此透射输出被接收部件2所接收，λR3、λR4经反射后继续传播，以此类推，从而实现λR1、λR2、λR3、λR4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λT4能透过其对应的TFFT4，λT4经过TFFR4反射后到达TFFT3并再次反射，再次反射后的λT4与发射部件3发射的λT3回合，实现了合波，并一起输往TFFR3，以此类推，实现了λT1、λT2、λT3、λT4的合波，最后经双向端口向外发送出去。
可选的，该BOSA还可以是如图2所示的设计，与图1中的情形不同的是，该BOSA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。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WDM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λR4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TFFT4仅完成透射和反射的功能，对分波和合波没有影响，故TFFT4上半部分可以用一个平面镜代替用于反射λR4，而TFFT4下半部分可以直接省去。
本发明实施例提供的BOSA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BOSA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，BOSA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BOSA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 (8)
1.一种双向光组件BOSA，其特征在于，所述BOSA应用于波分复用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。
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：其中λθ为一个TFF在所述光组件中所对应的波长，λ0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，neff为该TFF的等效折射率。
4.根据权利要求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输出的WDM光，并输往所述双向端口。
5.根据权利要求1至3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3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3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3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。
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