CN108398752A - 新型的无插芯的单纤双向光电转换器件及其一体化基座 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了新型的无插芯单纤双向光电转换器件。所述单纤双向光电转换器件包括：激光器、探测器、管芯座、滤光片、陶瓷套筒及一体化基座。其插芯适配器集成在一体化基座中，与传统的单纤双向光电转换器件相比，减少插芯适配器的单独制作工艺流程、物料成本和工时成本。而且插芯适配器和基座的激光搭接方式变为一体化成型，避免了激光焊接处容易产生形变和间隙等不稳定因素，有效的提高了稳定性和可靠性。另外，激光器接口的外端面具有预定倾斜角度，能够避免激光器发射的部分光和/或插入器件的光纤连接器的插芯端的光直接射入激光器中，使得激光器的性能恶化，影响光传输问题，其能够做到和带插芯的器件相当，满足数据传输要求。
Description
技术领域
本发明涉及光纤传输技术领域，尤其涉及一种新型的无插芯的单纤双向光电转换器件及其一体化基座。
背景技术
单纤双向光转换器件，或者自发自收光电转换器件是现代光纤数据传输中的核心部件。与普通的双纤传输方式不相同的是，单纤双向技术是在一根光纤上，通过传输波长的区别来完成信号的双向传输。
因此，单纤双向光转换器件需要完成将光信号转变成电信号以及电信号转变成光信号两个过程，通常应用在光纤数据传输中。
其中，图1和图2分别为现有无插芯的单纤双向光电转换器件的结构示意图和分解图。如图1和图2所示，现有的单纤双向光电转换器件通常包括：基座10，插芯适配器11，激光器12，管芯座13以及探测器14。
激光器12通过管芯座13固定在基座10相应的接口上。探测器14也与基座10固定连接，光纤连接头通过插芯适配器将光纤引入到基座10中，通过分光片(或滤光片)等，完成信息的双向传递。
在实现本发明过程中，发明人发现相关技术存在以下问题：由于插芯适配器11中采用的是无插芯设计。
由于缺少插芯增加的具有一定角度的端面(如APC面)，光纤连接头的插芯段端面与激光器的光束中轴线垂直。这样会导致激光器发射的部分光会直接反射回激光器中，从光纤连接头中输出的光也可能会有一部分反射至激光器中，使得激光器的性能恶化，器件的数据传输性能受到影响。
而且，由于现有的无插芯单纤双向光电转换器件，管芯座13和基座10之间需要通过激光焊完成搭接。插芯适配器11和基座10之间也需要通过激光焊完成搭接。由于激光焊接是单点搭接。因此，搭接处会存在一定的间隙，当光模块使用一段时间后，激光搭接处可能会出现形变，进而器件的光功率会变化，对整体器件的稳定性造成影响。
发明内容
针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种新型的无插芯单纤双向光转换器件，以解决现有的无插芯单纤双向光转换器件稳定性不佳，性能不及具有插芯的单纤双向器件的问题。
本发明实施例的第一方面提供一种无插芯单纤双向光转换器件的一体化基座。所述一体化基座包括：
一体化基座本体，所述一体化基座本体的内部为空腔；所述空腔内固定设置有滤光片；探测器接口，所述探测器接口设置在所述基座本体的侧壁，与所述空腔连通；激光器接口，所述激光器接口设置在所述基座本体的一端，与所述空腔连通，所述激光器接口的外端面为具有预定倾斜角度的斜面，以使激光器的光束中心与插入插芯适配器的光纤连接器的纤芯之间形成预定的角度；以及插芯适配器，所述插芯适配器与所述基座本体一体成型设置，由所述基座本体与激光器接口相对的一端向外延伸；所述插芯适配器设置有与所述空腔连通的通孔。
可选地，所述空腔内还设置有一限位台阶；所述限位台阶设置在所述探测器接口的下方，用于限制探测器的耦合位置。
本发明实施例的第二方面提供一种单纤双向光电转换器件。所述单纤双向光电转换器件包括：如上所述的一体化基座、激光器、管芯座、陶瓷套管以及探测器；
所述激光器通过管芯座固定在所述光纤连接器件基座的激光器接口上；所述探测器固定在所述探测器接口上；所述陶瓷套管嵌入所述插芯适配器的通孔内；所述激光器的光束中心与插入所述插芯适配器的光纤连接器的纤芯形成预定的角度。
可选地，所述管芯座通过激光焊接，固定在所述激光器接口上。
可选地，光纤连接头通过所述陶瓷套管与所述光纤连接器件基座紧密贴合。
可选地，所述基座本体的内部还设置有一限位台阶，所述限位台阶设置在所述探测器接口的下方；所述探测器的管帽与所述限位台阶相抵。
本发明实施例提供的技术方案中，一体化基座将插芯适配器集成其中，为一体成型的结构设计，与传统的激光搭接方式相比，可以减少制作工艺流程、减少物料成本并提高器件的稳定性，避免了焊接处容易产生形变的问题，有效的提高了器件的稳定性和可靠性。
另外，激光器接口的端面设置为斜面可以使激光器光束中心与插入插芯适配器的光纤连接器的纤芯之间形成一定的角度，使其不在同一条垂直线上，减少了激光器接收到的反射光，能够在减少陶瓷插芯的物料成本的基础上，达到带陶瓷插芯的光纤连接头的性能，满足数据传输要求。
附图说明
图1为现有的单纤双向光电转换器件的结构示意图；
图2为现有的单纤双向光电转换器件的分解结构示意图
图3为本发明实施例的无插芯的单纤双向光电转换器件的一个实施例分解结构示意图；
图4为本发明实施例的无插芯的单纤双向光电转换器件的一个实施例示意图；
图5为本发明实施例的一体化基座的一个实施例示意图；
图6为本发明另一实施例的一体化基座的一个实施例示意图。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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，本领域技术人员在没有作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。
需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”、“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是用于限制本发明。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
单纤双向是指在同一条光纤中可以同时收发两个方向的光信号。在实现光纤信号收发时，在单纤双向的光模块或者光连接器件中只具有一个接收端口，通过滤波片等光学结构，对不同波长的光信号进行分离，从而完成不同波长的光信号的接收和发送。
图3为本发明实施例提供的无插芯的单纤双向光电转换器件。如图3所示，所述单纤双向光电转换器件包括：一体化基座31、激光器32、管芯座33、陶瓷套管34以及探测器35。
其中，所述一体化基座31为该光模块的主体部分，具有探测器接口311、激光器接口312以及插芯适配器313三个连接端口，分别用于与探测器、激光器以及光纤连接器连接，与单纤双向光转换器件的三个功能端口对应。如图4所示，所述激光器接口312的外端面为具有预定角度的斜面A。所述外端面是指与管芯座33连接的一面。
在本实施例中，一体化基座31与插芯适配器之间采用一体成型结构。制作过程中，插芯适配器直接集成到一体化基座上，不需要进行激光焊接，提高了器件的稳定性，减少了制造工序，降低成本。
图5为本发明实施例提供的一体化基座的结构示意图。如图5所示，所述一体化基座31的主体310内部为连通上述功能端口的空腔。在所述空腔内设置有滤波片。所述滤波片以一定的倾斜角度设置，用于分离在光纤中沿双向传输的光信号。
在一些实施例中，如图5所示，探测器接口311为设置在该基座主体的侧壁上的圆形开口。激光器接口312以及插芯适配器313分别对称设置于所述长方体的两端。
可选地，所述激光器接口312也可以为圆柱形接口，其具有沿主体310的轴线方向延伸的一定的宽度，作为接合部314，用于实现与激光器之间的固定连接。
较佳的是，如图5所示，基座本体310的空腔内部还可以设置有位于探测器接口311下方的限位台阶315。通过设置该限位台阶315，可以限制探测器在接入时的深度，避免探测器与基座本体310内部的滤光片等光学结构发生接触，导致镜头或者滤光片碎裂，出现报废的情况。
请继续参阅图3，所述激光器32通过管芯座33固定在所述一体化基座的激光器接口312上。所述激光器32是用于在光纤通信过程中，将电信号转换为光信号后，通过光纤发送的功能模块。所述管芯座33用于实现激光器32与一体化基座之间的固定连接。
由于激光器接口312的外端面设置为斜面。因此，相对应的管芯座33和激光器32的位置也会发生偏移，从而可以改变激光器32的光束中轴线的位置。亦即，如图4所示的，使激光器的光束中轴线与插入该基座内的SC/UPC光纤连接器的的收光插芯端面，由以前的垂直(90度)变为非垂直，起到减少激光器发射的部分光反射回激光器和减少SC/UPC光纤连接头端直接射到激光器的技术效果。
通过这样的结构设置，激光器的光束中心与插入插芯适配器的光纤连接器的纤芯有一定的角度，令使用效果达到带陶瓷插芯的器件性能，从而在减少物料成本的基础上，不会对产品性能产生明显影响。
具体的，激光器接口312的外端面的倾斜角度具体可以根据实际情况，由本领域技术人员预先设置，并在基座制造过程中，通过一体成型的制造方法制备获得。
具体的，所述管芯座33可以通过激光焊接的方式，搭接固定在所述激光器接口312上，从而实现激光器32与光纤连接器件基座之间的固定连接。
所述探测器35固定在所述探测器接口311上。所述探测器35用于接收来自光纤的光信号，并将其转换为相应的电信号。探测器35与一体化基座相接的一端为凸起的镜头，用于采集经过滤光片过滤后的光信号。
在较佳实施例中，所述探测器35的管帽会与限位台阶相抵，从而避免在装配时，探测器35过于深入而导致探测器的镜头与滤光片等接触，令产品报废。
光纤连接器则通过所述陶瓷套管34嵌入所述插芯适配器313的通孔内。在本实施例中，光纤与光模块之间的连接采用无插芯设计，通过陶瓷套管34实现光纤连接头与插芯适配器313之间紧密贴合。在使用过程中，光纤连接器可以重复插拔，以满足使用的需求。
与所述陶瓷套管相对应地，在一些实施例中，如图5所示，所述插芯适配器313可以由若干个半径不相同的同心圆柱组成。插芯适配器的通孔316沿所述同心圆柱的轴线设置，贯穿所述插芯适配器，与所述空腔连通。该陶瓷套管嵌入所述通孔中，保证光纤连接器与插芯适配器之间的紧密连接。
可选地，所述光纤连接器可以采用现有技术中任何的光纤连接器，例如SC光纤连接器、LC光纤连接器或者其他光纤连接器，只需要相适应的修改陶瓷套管与插芯适配器的尺寸即可。
上述光模块的具体工作过程为：一方面，光信号从光纤中输入，经过滤波片隔离不同波长的光后，将其送入探测器中，由探测器及后续的功能模块完成光信号到电信号的转换。另一方面，激光器将需要输出的光信号，相应的输入到光纤中，传送至对端，从而完成单纤双向的信息传递。
在实际的制作装配过程中，首先根据一体化基座31的实际形状定制相应的模具，然后通过粉末冶金工艺制造，制成一体成型的一体化基座31。
其次，通过激光焊接的方式，将管芯座33固定在激光器接口上，并将激光器装配到管芯座33上。再次，将探测器35插入到探测器接口311中，直至探测器35与限位台阶相抵时，固定探测器35的位置。最后，将陶瓷套管嵌入所述一体化基座31的插芯适配器的通孔内，与光纤连接头紧密连接。
综上所述，在本发明实施例中，一体化基座31是通过粉末冶金制造工艺制造的，没有分立设置的插芯适配器，基座本体内部的光学基准面和滤光片之间的距离可以做到很近，在满足光学基准面和光模块外壳卡扣之间的距离要求的同时不会增加激光器和探测器的耦合焦距，确保器件的光功率和灵敏度，并且通过将激光器接口的外端面设置为斜面的方式，可以将激光器的光束中轴线产生一定的偏移，使其不再与光纤连接器的收光插芯端面垂直，能够解决避免激光器发射的部分光会直接反射回激光器中，从光纤连接器中输出的光也可能会有一部分反射至激光器中，使得激光器的性能恶化，影响光传输问题，降低无插芯设计带来的影响，能够做到和带插芯单项双向光电转换器件相当，满足数据传输要求。
进一步的，本发明实施例提供的单纤双向光电转换器件只需要管芯座和基座主体通过激光焊完成搭接，减少了插芯适配器处的激光焊接，减少了激光搭接处的形变，提高了器件的稳定性。这样还可以减少一处激光搭接生产工序，降低生产成本。
更进一步的，还通过设置在基座本体内的限位台阶，限制在装配时，探测器的固定位置，从而避免探测器的透镜和滤光片相互碰触，造成滤光片碎裂或者探测器的透镜碎裂不良，导致探测器或滤光片报废的问题。
可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (7)
1.一种无插芯的单纤双向光电转换器件中的一体化基座，其特征在于，包括：
基座本体，所述基座本体的内部为空腔；所述空腔内固定设置有滤光片；
探测器接口，所述探测器接口设置在所述基座本体的侧壁，与所述空腔连通；
激光器接口，所述激光器接口设置在所述基座本体的一端，与所述空腔连通，所述激光器接口的外端面为具有预定倾斜角度的斜面，以使激光器的光束中心与插入插芯适配器内的光纤连接器的纤芯之间形成预定的角度；
插芯适配器，所述插芯适配器与所述基座本体一体成型设置，由所述基座本体与激光器接口相对的一端向外延伸；所述插芯适配器设置有与所述空腔连通的通孔。
2.根据权利要求1所述的一体化基座，其特征在于，所述一体化基座通过粉末冶金工艺制造。
3.根据权利要求1或2所述的一体化基座，其特征在于，所述空腔内还设置有一限位台阶；所述限位台阶设置在所述探测器接口的下方，用于限制探测器的耦合位置。
4.一种无插芯的单纤双向光电转换器件，其特征在于，包括：如权利要求1所述的一体化基座、激光器、管芯座、陶瓷套筒以及探测器；
所述激光器通过管芯座固定在所述一体化基座的激光器接口上；所述探测器固定在所述探测器接口上；所述陶瓷套管嵌入所述一体化基座的通孔内；
所述激光器的光束中心与插入所述插芯适配器的光纤连接器的纤芯形成预定的角度。
5.根据权利要求4所述的单纤双向光电转换器件，其特征在于，所述管芯座通过激光焊接，固定在所述激光器接口上。
6.根据权利要求4所述的单纤双向光电转换器件，其特征在于，光纤连接器通过所述陶瓷套管与所述光纤连接器件的基座紧密贴合。
7.根据权利要求4所述的单纤双向光电转换器件，其特征在于，所述基座本体的内部还设置有一限位台阶，所述限位台阶设置在所述探测器接口的下方；
所述探测器的管帽与所述限位台阶相抵。
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