CN105278058B - 具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件。其中，第一至第四滤光片完成激光器发射的上行光经第一和第二滤光片至光接口进入光纤的传输以及从光接口接收的包含数字光信号或者模拟光信号的下行光经第一至第四滤光片中的相应滤光片向第一或第二光电探测器的传输。第二滤光片反射或透射光接口接收的光时域检测信号，然后由具有凹曲面的第三滤光片或第四滤光片会聚并反射至第二或第一滤光片，并经第二滤光片传输到光接口中。由于采用对光时域检测信号会聚反射的曲面结构的滤光片，增强了光时域检测信号返回光网络的能量，避免了平面滤光片导致的镀膜复杂、成本增加、上行及下行光信号受一定影响、光时域检测信号反射较弱的问题。

Description

具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件

本申请是2012年10月25日提出的发明名称为“具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件”的中国发明专利申请201210414863.4的分案申请。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，特别是涉及一种具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件。

背景技术

近年来，基于光纤通信的FTTx（FTTH、FTTB、FTTC等）宽带网络凭借其能够为用户提供高速的语音、数据及视频服务，而得以快速发展。但是，运营商对用户的监管和光网络链路事件点的定位检测，矛盾日益突出。目前，作为局端的光线路终端（OLT）在对作为用户端的光网络单元(ONU)进行检测的过程中，主要是借助用户的数据流量来识别，不能对用户进行准确的定位和监控。而光时域信号反射计（OTDR）采用时域测量的方法，发射具有一定波长的光脉冲并注入被测光纤，然后通过检测光纤中返回的瑞利散射及菲涅尔反射光信号功率沿时间轴的分布曲线，即可探知被测光纤的长度及损耗等物理特性。同时，利用光时域信号反射计强大的数据分析功能，还可以对光纤链路中的事件点及故障点实现精确定位；也可以形成数据库以供日后运营商在线监控测试，维修中便于对光纤线路进行品质确任及故障查找等。因此，利用光时域信号反射计对光纤线路中的故障点以及用户端进行检测定位，是光网络的发展方向。

单纤三向ONU光组件在具有普通ONU功能的同时，还具有接收视频模拟信号的功能。它是实现电话、有线电视和上网“三网合一”这一目标中所需要的关键器件之一。

为了实现OTDR功能，传统方式是单纯利用传统的平面滤光片实现多波长信号的反射与透射。其缺点是：传统的平面滤光片没有汇聚光信号的能力。如果反射光时域信号的滤光片设置在靠近光接口的位置，需要兼顾多波长的反射与透视，造成镀膜复杂性急剧增加。如果反射光时域信号的滤光片设置在远离光接口的位置，反射回的光时域信号能量将不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种单纤光网络单元三向光组件，具有OTDR功能，同时没有增大光组件的体积，使得三向光组件能够很好的融入现有的光网络之中。

根据本发明的一个方面，提供了一种具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件，包括：用于发射上行光的激光器、接收下行光中的数字光信号的第一光电探测器和接收下行光中的模拟光信号的第二光电探测器、第一至第四滤光片和用于外接光纤以传送上行光和下行光和光时域检测信号的光接口，其中，

第一滤光片的一面朝向所述激光器，另一面朝向第一光电探测器和光接口，对激光器发出的发射光信号完全透射，对从光接口接收的下行光中的数字光信号完全反射；

第二滤光片的一面朝向所述激光器和第一光电探测器，另一面朝向第二光电探测器和光接口，对所述发射信号完全透射，对所述下行光中的数字光信号完全透射，对所述下行光中的模拟光信号完全反射；

第三滤光片的一面朝向第二光电探测器，另一面朝向第二滤光片；

第四滤光片的一面朝向第一光电探测器，另一面朝向第一滤光片和第二滤光片，将从第一滤光片反射来的数字光信号完全透射至第一光电探测器；

第二滤光片反射光接口接收的光时域检测信号；

第三滤光片朝向第二滤光片的面为凹曲面，对从第二滤光片反射来的模拟光信号完全透射至第二光电探测器，并且将从第二滤光片反射来的光时域检测信号进行会聚并反射到第二滤光片上后进入所述光接口。

其中，第三滤光片将所述光时域检测信号完全反射至第二滤光片，并且第二滤光片将该光时域检测信号反射至所述光接口，从第二滤光片反射至所述光接口后进入光纤的光时域检测信号的强度为从所述光接口进入光网络单元三向光组件的光时域检测信号的强度的至少10%。

根据本发明的另一个方面，提供了一种具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件，包括：用于发射上行光的激光器、接收下行光中数字光信号的第一光电探测器和接收下行光中的模拟光信号的第二光电探测器、第一至第四滤光片和用于外接光纤以传送上行光和下行光和光时域检测信号的光接口，其中，

第一滤光片的一面朝向所述激光器，另一面朝向第一光电探测器和光接口，对激光器发出的发射光信号完全透射；

第二滤光片的一面朝向所述激光器和第一光电探测器，另一面朝向第二光电探测器和光接口，对所述发射信号完全透射，对所述下行光中的数字光信号完全透射，对所述下行光中的模拟光信号完全反射；

第三滤光片的一面朝向第二光电探测器，另一面朝向第二滤光片，将从第二滤光片反射来的模拟光信号完全透射至第二光电探测器；

第四滤光片的一面朝向第一光电探测器，另一面朝向第一滤光片和第二滤光片；

第二滤光片透射光接口接收的光时域检测信号和来自光接口的下行光中的数字光信号至第一滤光片，第一滤光片反射所述光时域检测信号和完全反射所述数字光信号；

第四滤光片朝向第一和第二滤光片的面为凹曲面，将从第一滤光片反射来的数字光信号完全透射至第一光电探测器，并且将从第一滤光片反射来的光时域检测信号进行会聚并反射到第一滤光片并透射过第二滤光片上后进入所述光接口。

其中，第四滤光片将所述光时域检测信号完全反射至第一滤光片，并且第一滤光片将自第四滤光片反射回来的光时域检测信号反射至第二滤光片后透射过第二滤光片并进入所述光接口，从第一滤光片反射的并透射经过第二滤光片之后经光接口进入光纤的光时域检测信号的强度为从所述光接口进入光网络单元三向光组件的光时域检测信号的强度的至少10%。

其中，所述光时域检测信号的波长为1600nm -1665nm。

其中，第一滤光片朝向激光器的表面的由该表面向外的法线方向与激光器的光轴往光接口延伸的方向之间的夹角约为135度，第二滤光片6朝向光接口的表面的由该表面向外的法线方向与激光器的光轴往激光器延伸的方向之间的夹角为约45度。

其中，所述激光器的光轴和所述光接口的光轴基本位于同一直线上；第一光电探测器的光轴与所述激光器的光轴基本垂直；所述第二光电探测器的光轴与所述激光器的光轴基本垂直。

所述的光网络单元光组件还包括：金属壳；第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片和第四滤光片设置在所述金属壳中，所述激光器、第一和第二光电探测器和所述光接口固设在所述金属壳上。

本发明的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件中，由于将平面的滤光片替换为具有曲面结构的滤光片，使得该滤光片具有对光时域检测信号的会聚反射功能，增强了光时域检测信号返回光网络的能量，避免了单纯利用平面的滤光片技术实现多波长信号的反射与透射存在的镀膜复杂、成本增加、原有上行及下行光信号受一定影响、光时域检测信号反射较弱的问题，提高了具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的成品率和可靠性，并且不增加原三向光组件的体积。

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作一简单地介绍，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为根据本发明的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的结构示意图。

图2为根据本发明的一个实施例的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的光路原理图。

图3为根据本发明的另一个实施例的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的光路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。

无源光网络PON（Passive Optical Network）技术是一种典型的点到多点的接入技术，由局端的光线路终端OLT、用户端的光网络单元ONU以及光分配网络ODN组成。在一个PON系统中，一般仅包括安装于中心控制站内的一个光线路终端OLT。光线路终端OLT发射的下行光通过ODN分成多路光信号后，通过光纤分别传输至各级光网络单元ONU中。光网络单元ONU安装于用户场所。一个用户场所需要安装一个ONU，接收OLT发送的下行光，并向OLT回传上行光。

OLT和ONU都需要使用光电器件来实现电信号与光信号之间的相互转换。本发明中，在现有ONU光电器件中集成用于反射光时域检测信号的波分复用元件，实现上行光信号、下行光信号和光时域检测信号的单纤双向传输。因此，在确保光信号正常通信的前提下，具有OTDR功能，从而实现了系统局端OLT对整个光网络单元ONU的实时在线检测、监控和故障点定位的功能。利用本发明的光电器件，解决了现有技术一致性差、准确性低的问题，还能解决光模块的小型化问题、增加设备的密集度。

本发明中，具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件包括激光器，第一至第四滤光片，第一和第二光电探测器和光接口。其中，第一至第四滤光片完成激光器发射的上行光经第一和第二滤光片至光接口进入光纤的传输以及从光接口接收的包含数字光信号或者模拟光信号的下行光经第一至第四滤光片中的相应滤光片向第一或第二光电探测器的传输。第二滤光片反射或透射光接口接收的光时域检测信号。第三或者第四滤光片的一面为凹曲面，具有凹曲面的第三滤光片或第四滤光片会聚并反射至第二或第一滤光片，并经第二滤光片传输到光接口中。

图1为根据本发明的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的结构示意图。图2为本发明的一个实施例的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的光路原理图。如图1和2所示，具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件包括：用于发射上行光的激光器1，用于接收下行光中的数字光信号的光电探测器2，用于接收下行光中的模拟光信号的光电探测器3，用于外接光纤的光接口4，以及第一滤光片5、第二滤光片6、第三滤光片7和第四滤光片8。第一滤光片5一面朝向激光器1，另一面朝向接收数字光信号的光电探测器2和光接口4；第二滤光片6一面朝向激光器1和接收数字光信号的光电探测器2，另一面朝向接收模拟光信号的光电探测器3和光接口4；第三滤光片7一面朝向接收模拟光信号的光电探测器3，另一面朝向第二滤光片6；第四滤光片一面朝向接收数字光信号的光电探测器2，另一面朝向第一滤光片5和第二滤光片6。第一滤光片5对发射光信号完全透射，对接收的数字光信号完全反射；第二滤光片6对发射光信号完全透射，对接收的数字光信号完全透射，对接收的模拟光信号完全反射；第三滤光片7对接收的模拟光信号完全透射，并且对其他光信号完全反射；第四滤光片8对接收的数字光信号完全透射，对接收的模拟光信号完全反射，也对其他光信号完全反射。

图2所示的实施例中，第二滤光片6和第三滤光片7是用于反射光时域检测信号的滤光片。第三滤光片7朝向第二滤光片6的表面为凹曲面，对来自光接口并经第二滤光片反射的模拟光信号完全透射至光电探测器3，并且对来自光接口并经第二滤光片反射的光时域检测信号进行会聚并完全反射。具体地，具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件通过光接口4将光时域检测信号引入到光网络单元三向光组件内部，光时域检测信号经第二滤光片6反射到第三滤光片7的凹曲面上，被第三滤光片7反射并汇聚后，重新反射到第二滤光片6上，最后再被第二滤光片6反射到光接口4，并通过所述光接口4返回外部光网络中，传输至所属的光线路终端中，实现对该光网络单元三向光组件所在的光网络单元的定位检测。来自第三滤光片7会聚反射到第二滤光片6并被第二滤光片反射进入光接口然后进入光纤的光时域检测信号的强度为从光接口入射到光网络单元三向光组件的光时域检测信号的强度的至少10%。

通过激光器1发射的上行光依次经过第一滤光片5和第二滤光片6，通过光接口4进入光网络。下行光中的数字光信号从光接口4进入光组件后，通过第二滤光片6，并被第一滤光片5反射第四滤光片8，并透射通过第四滤光片8射向接收数字光信号的光电探测器2。下行光中的模拟光信号从光接口4进入光组件后，被第二滤光片6反射至第四滤光片8，透射通过第三滤光片7射向接收模拟光信号的光电探测器3。

本实施例中，激光器1的光轴和光接口4的光轴基本位于同一直线上。参见图2，以激光器1的光轴也即光接口4的光轴的自左向右的方向或者说激光器1的光轴往光接口延伸的方向为笛卡尔坐标中的X方向，与激光器1的光轴垂直的自下往上的方向为笛卡尔坐标中的Y方向。第一滤光片5朝向激光器的表面的由该表面向外的法线方向与激光器1的光轴往光接口4延伸的方向之间的夹角约为135度，第二滤光片6朝向光接口4的表面的由该表面向外的法线方向与激光器1的光轴往光接口4延伸的方向之间的夹角为约45度。为便于各个器件的结构布局，本实施例中，激光器1的光轴与接收数字光信号的光电探测器2的光轴基本垂直；同时，激光器1的光轴与接收模拟光信号的光电探测器3的光轴基本垂直。第三滤光片7朝向第二滤光片6的那一面为具有曲面结构。本实施例中，第三滤光片朝向第二滤光片6的面为凹曲面，其轴线与接收模拟光信号的光电探测器3的光轴基本平行；第四滤光片8的法线与接收数字光信号的光电探测器2的光轴基本平行。

图3为本发明的另一个实施例的具有光时域信号反射功能的三向光组件实施例的光路原理。本实施例中，与图2所示的实施例一样，具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件包括：用于发射上行光的激光器1，用于接收下行光中的数字光信号的光电探测器2，用于接收下行光中的模拟光信号的光电探测器3，用于外接光纤的光接口4，以及第一滤光片5、第二滤光片6、第三滤光片7和第四滤光片8。本实施例的光网络单元三向光组件的各个器件与图2所示的光网络单元的各个器件的位置关系以及作用基本相同。与图2中的光网络单元不同的是，在图3的实施例中，第三滤光片7朝向第二滤光片6的那一面不是凹曲面，第四滤光片8朝向第一和第二滤光片的那一面为凹曲面。即，第三滤光片对光时域检测信号不具有会聚反射功能，而是第四滤光片8对光时域检测信号具有会聚反射功能。具体地，第二滤光片6将来自光接口4的下行光中的数字光信号和光时域检测信号透射至第一滤光片5，并将来自光接口4的下行光中的模拟光信号反射至第三滤光片7。第一滤光片5将数字光信号反射至第四滤光片8后透射过第四滤光片8进入光电探测器2。第四滤光片8接收来自第一滤光片的光时域检测信号，并对光时域检测信号进行会聚反射至第一滤光片5，之后光时域检测信号被第一滤光片5反射至第二滤光片6并透射过第二滤光片进入光接口4。本实施例中，从第一滤光片反射的并透射经过第二滤光片后经光接口进入光纤的光时域检测信号的强度为从所述光接口进入光网络单元三向光组件的光时域检测信号的强度的至少10%。

本发明的上述实施例中，第三或第四滤光片采用曲面面结构，在反射光时域检测信号的同时对光时域检测信号进行了汇聚。本发明的上述实施例并非是限制具有对光时域检测信号进行会聚反射功能的滤光片的曲面结构的具体形状。

光接口4作为光组件的公共输入/输出端口，可以采用SC插拔型或LC插拔型，亦或者SC/PC尾纤型或SC/APC尾纤型或者SC/LC型中的任一种，以与外部网络的光口相连接，实现单纤双向传输功能。

进一步地，上述实施例中的激光器1发射的上行光信号的波长为1260 nm -1360nm；接收数字光信号的光电探测器2接收的下行光信号的波长为1480 nm -1500nm；接收模拟光信号的光电探测器3接收的下行光信号的波长为1550 nm -1560nm；光时域检测信号的波长为1600 nm -1665nm。优选地，选择每段光波信号段中的典型值，分别为上行光信号中的1310nm、下行数字光信号中的1490nm、下行模拟光信号中的1550nm。光时域检测号可以是1610nm，1625nm或者1650nm。

更进一步地，本发明的实施例的具有光时域信号反射功能的光网络单元光组件可以还包括金属壳9。第一滤光片5、第二滤光片6、第三滤光片7和第四滤光片8设置在金属壳9中，激光器1、接收数字信号的光电探测器2、接收模拟信号的光电探测器3和光接口4固定在金属壳9上。优选地，接收数字信号的光电探测器2和接收模拟信号的光电探测器3通过绝缘垫10固定在金属壳9上。

在装配光网络单元光组件的过程中，可以先将第一滤光片5、第二滤光片6、第三滤光片7和第四滤光片8设置在金属壳9中。然后，通过有源耦合方式将光接口4固定在金属壳9右方。具体的，在耦合时通过光接口输入光时域检测信号光，并通过光接口检测反射回的光时域检测信号强度，当光时域检测信号的反射强度达到要求标准后，将光接口固定在金属壳上。之后，通过有源耦合将激光器1固定在金属壳9的左方，有源耦合时可以使得激光器1发出的光更多的进入光接口4，从而保证上行光信号的能量。具体地，在耦合时使激光器1发光，从光接口4处引出并接收光信号，精确调节激光器1相对于金属壳9的位置，使得从光接口4处引出的光信号最强，此时将激光器1与金属壳相固定。接下来，通过有源耦合方式将接收数字光信号的光电探测器2固定在金属壳9的下方。具体地，在耦合时从光接口4处引入数字光信号，并用光电探测器2进行接收，精确调节光电探测器2相对于金属壳9的位置，使得光电探测器2接收到的信号最强，此时将光电探测器固定在金属壳上。同样，按照相似的方式，通过有源耦合方式将接收模拟光信号的光电探测器3固定在金属壳9的上方。有源耦合可以使得从光接口发出的数字光信号及模拟光更多的进入光电探测器2和3，从而保证下行光信号能够更好的被接收。

本发明的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件中，由于将平面的滤光片替换为具有曲面结构的滤光片，使得该滤光片具有对光时域检测信号的会聚反射功能，增强了光时域检测信号返回光网络的能量，避免了单纯利用平面的滤光片技术实现多波长信号的反射与透射存在的镀膜复杂、成本增加、原有上行及下行光信号受一定影响、光时域检测信号反射较弱的问题，提高了具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件的成品率和可靠性，并且不增加原三向光组件的体积。本发明的具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件在实现用户端的光网络单元单纤三向光电器件各项功能的同时，能够有效实现对光时域信号反射计用光时域检测信号的反射功能，相比现有用户端的光网络单元单纤三向光电器件，具有对光时域检测信号反射精确、操作简单、价格低廉的特点，可以使局端对用户端的光网络单元用户实现实时准确的在线监控和光线路的故障检测功能。

最后应说明的是：以上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精神和范围。

Claims (6)

1.一种具有光时域信号反射功能的光网络单元三向光组件，包括：用于发射上行光的激光器、接收下行光中的数字光信号的第一光电探测器和接收下行光中的模拟光信号的第二光电探测器、第一至第四滤光片和用于外接光纤以传送上行光和下行光和光时域检测信号的光接口，其中，

第一滤光片的一面朝向所述激光器，另一面朝向第一光电探测器和光接口，对激光器发出的发射光信号完全透射，对从光接口接收的下行光中的数字光信号完全反射；

第二滤光片的一面朝向所述激光器和第一光电探测器，另一面朝向第二光电探测器和光接口，对所述发射光信号完全透射，对所述下行光中的数字光信号完全透射，对所述下行光中的模拟光信号完全反射；

第三滤光片的一面朝向第二光电探测器，另一面朝向第二滤光片；

第四滤光片的一面朝向第一光电探测器，另一面朝向第一滤光片和第二滤光片，将从第一滤光片反射来的数字光信号完全透射至第一光电探测器；

其特征在于，

第二滤光片反射光接口接收的光时域检测信号；

第三滤光片朝向第二滤光片的面为凹曲面，对从第二滤光片反射来的模拟光信号完全透射至第二光电探测器，并且将从第二滤光片反射来的光时域检测信号进行会聚并反射到第二滤光片上后进入所述光接口。

2.根据权利要求1所述的光网络单元三向光组件，其中，第三滤光片将所述光时域检测信号完全反射至第二滤光片，并且第二滤光片将该光时域检测信号反射至所述光接口，从第二滤光片反射至所述光接口并进入光纤的光时域检测信号的强度为从所述光接口进入所述光网络单元三向光组件的光时域检测信号的强度的至少10%。

3.根据权利要求1所述的光网络单元三向光组件，其中，所述光时域检测信号的波长为1600nm -1665nm。

4.根据权利要求1所述的光网络单元三向光组件，其中，第一滤光片朝向激光器的表面的由该表面向外的法线方向与激光器的光轴往光接口延伸的方向之间的夹角约为135度，第二滤光片朝向光接口的表面的由该表面向外的法线方向与激光器的光轴往光接口延伸的方向之间的夹角为约45度。

5.根据权利要求4所述的光网络单元三向光组件，其中，所述激光器的光轴和所述光接口的光轴基本位于同一直线上；第一光电探测器的光轴与所述激光器的光轴基本垂直；所述第二光电探测器的光轴与所述激光器的光轴基本垂直。

6.根据权利要求1所述的光网络单元三向光组件，还包括：

金属壳；

第一滤光片、第二滤光片、第三滤光片和第四滤光片设置在所述金属壳中，所述激光器、第一和第二光电探测器和所述光接口固设在所述金属壳上。