CN105182481B - 双向光收发模块 - Google Patents

双向光收发模块 Download PDF

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Abstract

公开了一种双向光收发模块，即使当从光纤输出的第一光信号和从光发送器输出的第二光信号的波长带很窄的时候，该双向光收发模块也能够分开光信号。

Description

双向光收发模块
技术领域
本发明涉及一种用在光通信中的双向光收发模块。
背景技术
通常，光模块涉及一种模块，其中，各种光学通信功能集中在一个包中以与光纤连接。近来，主要使用一种双向光模块，其中，光发送器和光接收器被调整到一个模块，该光发送器使用激光二极管作为光源，该激光二极管具有低功耗并可满足长距离，而该光接收器使用光电二极管实现光通信。
该双向光模块包括光发送器、光接收器、滤光器、光纤、用于容纳光纤的支撑件等。从光纤输出的第一光信号(入射光)被该光纤反射从而入射到光接收器，并且，从光发送器输出的第二光信号(输出光)穿过滤光器从而入射到光纤。
通常将滤光器设置为倾斜45°以分开第一光信号和第二光信号，但是当第一光信号和第二光信号的波长间隔为60nm或更小，特别地，在-40℃到85℃的环境中，不可能根据过滤器的性能分开光信号。
发明内容
本发明的目的是提供一种双向光收发模块，即使在入射光和输出光的波长带很窄的时候，该双向光收发模块也能够有效地分开光信号。
本发明的一个实施例提供了一种双向光收发模块，包括：支撑件，其中插入有用于输出第一光信号的光纤，所述第一光信号具有光轴和预定角；光发送器，其配置为向所述光纤输出第二光信号；光接收器，其配置为接收所述第一光信号；第一滤光器，其配置为反射所述第一光信号，并允许所述第二光信号通过；以及反射器，其配置为将所述第一滤光器反射的所述第一光信号反射到所述光接收器侧，其中，介于垂直于所述光轴的第二轴与所述第一滤光器之间的第三角小于所述第二轴与所述反射器之间的第七角。
所述第一滤光器的厚度可以为0.5到1.2mm。
所述光轴和从所述光纤输出的所述第一光信号之间的第一角可能为4°到16°。
所述第三角可能为8°到18°。
所述第七角可能满足以下关系式3，
——关系式3。
所述第一滤光器和所述反射器可能被安装到所述支撑件上。
所述支撑件可能包括第一斜面和第二斜面，所述第一滤光器安装在所述第一斜面上，所述反射器安装在所述第二斜面上。
所述第一斜面和垂直于所述光轴的法线间的角可能小于所述第二斜面和垂直于所述光轴的法线间的角。
根据本发明的一个示范性的实施例，即使当所述第一光信号和所述第二光信号的波长带很窄，也可能有效地分开光信号。
还可能通过只改变放置所述光纤的支撑件的形状有效地分开光，从而减少制造成本，并简化组装过程。
附图说明
图1为根据本发明的一个示范性实施例的双向光收发模块的示意图；
图2为根据本发明的一个示范性实施例描述了从光纤输出的第一光信号入射到光接收器的过程的示意图；
图3为根据本发明的一个示范性实施例描述了配置第一滤光器和反射器的位置以致从光纤输出的第一光信号入射到光接收器；
图4为说明了根据入射角的S波和P波的反射率曲线的曲线图；
图5为显示了相关领域的45°过滤器和本发明的15°过滤器的透射率曲线的曲线图；
图6为根据本发明的另一示范性实施例的双向光收发模块的示意图。
具体实施方式
本发明可能被多方面地修改，并且具有各自实施例，因此，具体的实施例将在附图中说明，并在具体实施方式部分详细描述。
然而，这不是把将本发明限制在具体的示范性实施例，可以理解的是，本发明包括包含在本发明的精神和技术范围内的所有变化、等价或替换。
用在本申请中的术语只是用于描述具体的示范性实施，并不意味着限制本发明。这里使用的单数表达包括复数表达，除非这些单数表达具有明确相反的意思。
在本发明中，可以理解的是，术语“包括”或“具有”表示存在描述在说明书中的特征、数量、步骤、操作、部件、部分和它们的组合，但是事先不排除可能存在或增加的一个或多个特征、数量、步骤、操作、部件、部分或它们的组合。
可以理解的是，本发明的附图可能被扩大或缩小，以便于描述。
以下将参照附图对本发明进行详细的秒，相同或相应的组成部件用相同的附图标记表示，其重复的描述将被省略。
图1为根据本发明的一个示范性实施例的双向光收发模块的示意图。
参照图1，一种双向光收发模块包括：支撑件200，其中插入有用于输出第一光信号的光纤210；用于向光纤210输出第二光信号的光发送器300；用于接收光纤210输出的第一光信号的光接收器400；用于反射第一光信号并允许第二光信号通过的第一滤光器510；以及用于将第一滤光器510反射的第一光信号反射到光接收器400侧的反射器540。
机箱100设有多个安置孔，光纤210、光发送器300和光接收器400插入这些安置孔。光纤210和光发送器300可能设置为在机箱100中彼此面对面，并且光接收器400可能设置在垂直于光纤210插入的位置的方向上。然而，本发明不局限于此，光发送器300可能设置在垂直于光纤插入方向的方向上。
光纤210设置在机箱100的一侧。光纤210可能被容纳进圆柱形的支撑件200，因此光纤210的一端可能设置在机箱100内。光纤210将光发送器300输出的第二光信号传输到外面，或者输出从外面接收到的第一光信号。光纤210可能通过套圈220对齐。
光发送器300通过光纤210将第二光信号传输到外面。第二光信号具有与光纤210输出的第一光信号不同的波长。包含光源310、头部(干)320和透镜330的普通的TO CAN结构都适用于光发送器。
光源310由半导体发光器件构成，将电信号转换为光信号，并且输出转换的信号。激光二极管可能用作光源310。由于激光二极管具有低功耗和窄频谱，该激光二极管能够以高的输出精密地采集光线，从而适合用于光通信的光源。
固定有光源310的头部320形成为盘状，多个连接引脚340穿过并插入该头部320。连接引脚340形成光源310和外部电路板(未显示)之间的电气路径。
透镜300将光源310输出的第二光信号传输到光纤210侧。透镜330可能设置在合适的位置以便将光信号传输到光纤210。
距离调整部件600包括设置在机箱100的另一侧的第一距离调整部件，以及插入并固定到第一调整部件610的第二调整部件620。根据第二调整部件620插入到第一调整部件610的程度调整从光发送器300输出的第二光信号到达光纤210的距离。因此，可以根据第二调整部件620插入到第一调整部件610的程度调整光发送器300的光耦合效率。光发送器300插入并固定到第二调整部件620的一端。
第一调整部件610和第二调整部件620制造为空心圆柱形状，并且形成为具有不同的直径。第二调整部件620以合适的位置插入到第一调整部件610，接着，通过焊接等固定。在这种情况下，合适的位置指的是调整到需要的第二光信号的光耦合效率的位置。
光接收器400将从通过光纤210从外部接收到的光信号转换为电信号。光接收器400可能有光电二极管构成。当光信号入射到光电二极管，有与入射光的量成比例的反向电流流动。也就是说，光接收器400可能根据入射光的量改变输出电流，并且将光信号转换为电信号。
第一滤光器510为一种滤光器，并且可能安装在支撑件200中以设置在光发送器300和光纤210之间。
第一滤光器510可能设计为只允许特定波长的光信号穿过。例如，第一滤光器510可能允许从光发送器300输出的第二光信号穿过，并且反射从光纤210输出的第二光信号。
第一滤光器510安装在支撑件200中，同时具有小于20°的倾斜，因此即使当第一光信号和第二光信号之间的波长间隔很窄的时候，光信号也能被分开。
反射器540安装在支撑件200中，并且改变由第一滤光器510反射到光接收器400侧的第一光信号的光路。该反射器540可能通过将单独的反射部件连接到支撑件200上制造，但是不限于此，反射层可能直接形成在支撑件200中。
第二滤光器530为一种滤光器，其允许由第一滤光器510和反射器540反射的第一光信号穿过。穿过第二滤光器530的第一光信号传输到光接收器400并通过该光接收器400转换为电信号。
当光纤210反射光信号，并且光部件包含在光模块中时，隔离器520阻隔光信号。由于从外部正常接收的第一光信号具有不同于第二光信号的波长，因此第一光信号被第一滤光器510反射从而被传输到光接收器400。然而，第二光信号可能被光纤210或其他光部件反射，反射的第二光信号可能再次被光发送器300传输。因此，隔离器520可能阻隔由光纤210或光部件反射的光信号，以便移除反射噪声。
隔离器520可能包括只允许具有预定偏振分量的光信号穿过的偏光器和分析器，以及用于对输入内部的光信号进行线性偏振和旋转的法拉第旋转器。
图2为根据本发明的一个示范性实施例描述了从光纤输出的第一光信号入射到光接收器的过程的示意图，图3为根据本发明的一个示范性实施例描述了配置第一滤光器和反射器的位置以致从光纤输出的第一光信号入射到光接收器，图4为说明了根据入射角的S波和P波的反射率曲线的曲线图，图5为显示了相关领域的45°过滤器和本发明的15°过滤器的透射率曲线的曲线图。
参照图2，从光纤210输出的第一光信号L1首先被第一滤光器510反射，其次再被反射器540反射以垂直入射到光接收器400。支撑件200的端部设有第一斜面201和第二斜面202，第一滤光器510安装在第一斜面201上位于光纤210的一侧，反射器540安装在第二斜面202上位于光纤210的另一侧。
为了使得第一光信号L1入射到光接收器400，第一斜面201的倾斜角可能设计为小于第二斜面202的倾斜角。这里，倾斜角可能定义为垂直线P2(参见图3)和斜面之间的角。通过上述配置，只有通过将第一滤光器510和反射器540安装在支撑件200的斜面201和202上精确调整该角，从而提高可靠性，并使得模块的制造更简单。
在支撑件200中形成有梯级部分203，第二滤光器530安装在该梯级部分200上。通过上述配置，第一滤光器510、反射器540和第二滤光器530设置在支撑件200的合适位置，从而优化了接收灵敏度。
参照图3，光纤210的一端可能接地，从而与垂直与光轴OA的第二轴P2具有第一角(θ1)。在光纤210输出的第二光信号L1的第一光路L1a和光轴OA之间的第二角(θ2)可能约为第一角(θ1)的二分之一。具体地，通过斯涅尔定律确定第一角和第二角。
例如，当光纤芯的折射率为1.5(基于空气的折射率为1.0)，第一角(θ1)可能约为8°，第二角(θ2)可能约为4°。然而，这些角不局限于此，并且可能根据光模块的类型不同地改变光纤210的一端的倾斜角和光输出角。例如，第一角(θ1)可能约为6°，第二角(θ2)可能约为3°。
在本说明书中定义的光纤的光轴OA可能定义为光纤的延伸方向，或者理想的光输出路径，其中，当光纤的一端不接地时输出光。此外，光路指的是输出光的主要路径。
从光纤输出的第一光信号入射到第一滤光器510的入射表面512。该第一滤光器510可能根据第二轴P2倾斜第三角(θ3)。该第三角(θ3)可能约为8°到18°。
当该第三角(θ3)小于8°时，有一个问题，即，通过减少的反射角反射的第一光信号再次入射到光纤210，或者，由于干扰产生损失，因此接收灵敏度下降；当第三角(θ3)大于8°时，有一个问题，即，根据偏振，滤光器的半透反射曲线被滤波器反射差别扭曲，因此，削减了滤光器的特性。
参照图4，可以看出，当第一光信号入射到第一滤光器510的入射角大于约18°时，S偏振和P偏振的反射差别大幅度增加。
于是，当第三角(θ3)在约8°到18°内调整，降低了根据偏振方向的反射差别，因此，相比于现有技术设置在45°的滤光器，当第一光信号和第二光信号的波长带很小时，上述配置可以有效地分开光信号。
垂直于第一滤光器510的第二轴P2和第一光信号的第一光路L1a之间的第四角(θ4)可能满足一下关系式1。
θ4＝θ2+θ3——关系式1
例如，当第二角(θ2)为约4°，第三角(θ3)为约15°，第四角(θ4)可能设为约19°。
穿过第一滤光器510的入射表面512的第一光信号被反射进入第一滤光器510，并且被第一滤光器510的反射表面511反射。在这种情况下，反射和穿过第一滤光器510的第一光信号的第二光路L1b和第一轴P1之间的角可能设计为与第四角(θ4)相同。为此，第一滤光器510可能制造为具有约0.5mm到1.2mm的厚度D。
当第一滤光器510的厚度D小于0.5mm时，难以制造该滤光器，从而增加制造成本，并且当第一滤光器的厚度D大于1.2mm时，当通过反射器接收光时产生损失，从而降低接收灵敏度。
第一滤光器510反射的第一光信号沿着第二光路L1b行进，第一光信号的第二光路L1b和反射器540的反射表面541之间的第六角(θ6)满足以下关系式2。
——关系式2
该第六角(θ6)可能为27°到35°。例如，当第二角(θ2)约为4°，并且第三角(θ3)约为15°，第六角(θ6)可能设为约28°。
第二轴P2和反射器的反射面541之间的第七角(θ7)可能设计为与第六角(θ6)相同。角度可调整的部分为第一角(θ1)和第三角(θ3)，第七角(θ7)可以用以下关系式3表示。
——关系式3
为了使得光垂直入射到光接收器400，需要设置反射器540以便满足关系式3。第七角(θ7)可能为26°到35°。例如，当第一角(θ1)为约8°，并且第三角(θ3)为约15°，那么第七角(θ7)可能设置为约28°。
第一光信号的第二光路L1b和平行于光轴OA的虚拟线OA1之间的第五角(θ5)满足以下关系式4。
θ5＝90°-(2×θ7)——关系式4
在该例中，由于第六角(θ6)与第七角(θ7)是相同的，因此，第五角(θ5)可以表达为90°-(2×θ6)。
通过这种配置，本发明的优势在于，即使当第一光信号和第二光信号间的波长间隔等于或小于60nm也可以轻易地分开波长。参照图5，可以看出，为了获得25dB隔离，第一光信号和第二光信号需要在45°滤光器具有约21nm波长间隔，但是即使第一光信号和第二光信号具有11nm的波长间隔，15°滤光器也能充分具有良好的性能。
参照图6，根据本发明的双向光收发模块包括插座R，光连接器(未显示)可以连接到该插座R并从该插座R上拆下。插座R包括支撑件200、插芯200、插进支撑件200的套管230，以及插进支撑件200的连接器壳体240，其中，插芯200的一端插入支撑件200，并且光纤设置在该插芯200中。连接器壳体240设有具有打开的内部空间的容纳空间h，外部光连接器可插入到该打开的内部空间中。

Claims (7)

1.一种双向光收发模块，包括：
支撑件，其中插入有用于输出第一光信号的光纤，所述第一光信号具有光轴；
光发送器，其配置为向所述光纤输出第二光信号；
光接收器，其配置为接收所述第一光信号；
第一滤光器，其配置为反射所述第一光信号，并允许所述第二光信号通过；
反射器，其配置为将所述第一滤光器反射的所述第一光信号反射到所述光接收器侧；以及
第二滤光器，其设置在所述反射器和所述光接收器之间，
其中，介于垂直于所述光轴的第二轴与所述第一滤光器之间的第三角小于所述第二轴与所述反射器之间的第七角，
其中，从所述支撑件发出的并入射到所述第一滤光器的第一光与从所述反射器反射的并入射到所述光接收器的第二光不交叉，
其中，所述支撑件包括第一斜面、第二斜面和梯级部分，所述第一滤光器设置在所述第一斜面中，所述反射器设置在所述第二斜面中，所述第二滤光器设置在所述梯级部分中。
2.根据权利要求1所述的双向光收发模块，其特征在于，所述第一滤光器的厚度为0.5到1.2mm。
3.根据权利要求1所述的双向光收发模块，其特征在于，所述光轴与从所述光纤输出的所述第一光信号之间的第一角为4°到16°。
4.根据权利要求1所述的双向光收发模块，其特征在于，所述第三角为8°到18°。
5.根据权利要求3所述的双向光收发模块，其特征在于，所述第七角满足以下关系式3，
——关系式3，
其中，θ1是所述第一角，θ3是所述第三角，θ7是所述第七角。
6.根据权利要求1所述的双向光收发模块，其特征在于，介于所述第一斜面与垂直于所述光轴的法线间的角小于介于所述第二斜面与垂直于所述光轴的法线间的角。
7.根据权利要求1所述的双向光收发模块，其特征在于，该双向光收发模块还包括：
插芯，其固定到所述支撑件上，并且包括设置在其中的所述光纤、连接到所述支撑件的套管和连接器壳体；
其中，所述连接器壳体具有容纳空间，光连接器可以连接到所述容纳空间，也可以从所述容纳空间中拆下。
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