CN108427161A - 一种收发一体光器件及其光模块 - Google Patents

一种收发一体光器件及其光模块 Download PDF

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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
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Abstract

本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种收发一体光器件及其光模块，其包括：光发射器、光接收器、分光器及光纤插芯，所述光发射器发出的光透过所述分光器射入所述光纤插芯；来自所述光纤插芯的光经所述分光器反射后进入所述光接收器，所述光接收器的入光轴与所述光纤插芯的光轴成锐角；本发明通过对光器件的内部结构进行了调整，其有效地减小了光器件封装尺寸，并且由于光器件的整体尺寸变小了，使得在不改变光模块的自身尺寸情况下，在一个光模块里能装配一个以上的光器件，故其能在不增加模块数量的前提下，实现传输通道数量翻倍，极大地扩展了光线路终端设备的通讯容量。

Description

一种收发一体光器件及其光模块
技术领域
本发明涉及光纤通信技术领域，具体涉及一种收发一体光器件以及一种具有光器件的光模块。
背景技术
目前，无源光接入系统(Gigabit-Capable PON，GPON)已经在市面上广泛部署，光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)设备是无源光接入系统中重要的局端设备，可以与前端交换机用网线相连，转化成光信号，用单根光纤与用户端的分光器互联；且光线路终端设备上搭载有可热插拔的光模块。
在现有技术中，由于该设备板卡尺寸已经是固定的，所以其对所搭载的光模块的数量与尺寸均有限制。而在每个光模块中均会设有光器件，由于现有的光器件中的光接收器的入光轴与光纤插芯的光轴相互垂直，导致光器件的高度较大，从而使得其整体体积也较大，故在每个光模块壳体中只能装配一个光器件，其扩容能力有限，导致设备的传输通道相对较少，信号传输能力相对低下。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明的目的即在于提供一种尺寸较小的光器件以及提供一种能装配一个以上该光器件的光模块。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明是一种光器件，包括：
光发射器、光接收器、分光器及光纤插芯，所述光发射器发出的光透过所述分光器射入所述光纤插芯；来自所述光纤插芯的光经所述分光器反射后进入所述光接收器，所述光接收器的入光轴与所述光纤插芯的光轴成锐角。
本发明是一种光模块，包括：光模块壳体，所以光模块壳体中装配有如上所述的光器件。
本发明通过对光器件的内部结构进行了调整，使得光接收器的入光轴与光纤插芯的光轴成锐角；其有效地减小了光器件封装尺寸，并且由于光器件的整体尺寸变小了，使得在不改变光模块的自身尺寸情况下，在一个光模块里能装配一个以上的光器件，故其能在不增加模块数量的前提下，实现传输通道数量翻倍，极大地扩展了光线路终端设备的通讯容量。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作详细描述。
图1为本发明光器件的结构原理示意图；
图2为本发明光器件内的部件位置关系示意图；
图3为本发明光器件的的外部结构示意图；
图4为本发明光器件的的局部结构剖视图；
图5为本发明具有光器件的光模块的装配关系示意图。
标号说明：1、光发射器；2、光接收器；3、光隔离器；4、分光器；5、单模光纤插芯；6、外壳体；7、套筒调整件；8、连接套筒；10、光器件；20、光模块壳体。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中所述的光器件为具有单个数据发射通道和单个数据接收通道的光器件；且该光器件是光通信系统中将电信号转换成光信号或将光信号转换成电信号的关键器件。
下面对本发明的一种光器件进行具体描述，请参阅图1，其包括：
光发射器1、光接收器2、分光器4及光纤插芯5，所述光发射器1发出的光透过所述分光器4射入所述光纤插芯5；来自所述光纤插芯5的光经所述分光器4反射后进入所述光接收器2，所述光接收器2的入光轴与所述光纤插芯5的入光轴成锐角。其中，光发射器1、分光器4和光纤插芯5设置于通一平面上，光接收器2设置于分光器4的侧面；其中，光纤插芯5为单模光纤插芯，其用于通过光纤与光纤连接器相连接；该光发射器1和光接收器2为镭射二极体模组(T0-CAN)，在本实施例中，光发射器1为数据发射通道，光接收器2为数据接收通道；该分光器4用于分波，其实现对第一波长光的透射和对第二波长的反射。
光发射器1所发出的光从其出光面射出，并在穿过分光器4后进入光纤插芯5中；光纤插芯5将所接收到的光射出，并经过分光器4的反射后，入射到光接收器2的受光面中。
在本实施例中，所述光发射器1的出光轴与所述光纤插芯5的入光轴成钝角。
在本实施例中，所述光接收器2至所述分光器4的距离，与所述分光器4至所述光纤插芯5的距离之和，等于所述光接收器2的焦距。
在本实施例中，所述光发射器1与分光器4之间设有光隔离器3，所述光发射器发出的光透过所述光隔离器入射至所述分光器中；该光隔离器3是一种只允许单向光通过的无源光器件，其工作原理是基于法拉第旋转的非互易性；其用于阻止从光纤插芯5射出的光进入到光发射器1中，以保证光发射器1的调制性能良好。
本发明的光路传输过程主要包括两部分：
在第一部分中，光发射器1发出第一波长的光，该第一波长的光通过分光器4，并在分光器4中进行透射后，射入至该光纤插芯5中，在第一部分的传输过程中整个通路损耗在10％以内；
在第二部分中，入射至光纤插芯5中的光的波长被调整为第二波长后，从该光纤插芯5射出，第二波长的光在分光器4中发生反射后，入射至光接收器2中，在第二部分的传输过程中整个通路损耗在3％以内。
故在本发明的传输过程中，其传输损耗较低，有利于保证其传输效率。
优选地，在上述结构的基础上，光发射器1向光接收器2一侧倾斜；由于光发射器1和光接收器2设置或倾向于同一侧上，其将进一步地减少了光器件的整体体积。
在本实施例中，分光器4为分光镜，分光镜的镜面与光纤插芯的光轴相倾斜，镜面与光纤插芯的光轴之间的夹角a为45°；当分光镜与光纤插芯的光轴之间的夹角成45°时，其能达到最好的分光效果。
在本实施例中，所述光发射器的出光轴与所述光纤插芯的入光轴之间夹角180°-b的角度大于174°且小于180°，故b的角度大于0°且小于6°，所述光接收器的入光轴与所述光纤插芯的入光轴之间夹角的角度大于78°且小于90°。由于分光镜与光纤插芯5之间的角度改变θ/2，光发射器1与光纤插芯5之间的角度也会改变θ/2，即光发射器1的出光轴与光纤插芯的入光轴之间的夹角180°-b也为180°-θ/2，但是光发射器1的出光轴与光纤插芯的入光轴之间的角度改变会影响光发射器1的耦合效率；优选地，当光发射器1的出光轴与主平面之间的夹角180°-θ/2在176°至176.5°之间时，其耦合效率最高。故而，在本实施中夹角b在3.5°至4°之间。
由于分光器4与光纤插芯5的入光轴角度减小θ/2时，光接收器2的入光轴与光纤插芯的入光轴角度减小θ，而光接收器2的入光轴与光纤插芯的入光轴之间的夹角c为90°-θ，且由于θ＝7°-8°，故在本实施中光接收器2的入光轴与光纤插芯的入光轴之间的夹角c在82°至83°之间。
在本实施中，光发射器1的出光面上设有对射出的光线具有汇聚作用的非球面透镜。
为了能更好地理解本发明，下面对其结构原理进行描述，请参看图2，其具体为：
光接收器2到分光器4的距离为B，其与分光器4到光纤插芯5的距离A之和等于光接收器2上的透镜焦距F。分光器4与光纤插芯5的光轴成45°时，光接收器2的光轴与光纤插芯5成90°，光器件高度为H，其等于B加上光接收器2的高度。分光器4与光纤插芯5的光轴角度减小θ/2时，光接收器2的光轴与单模光纤插的光轴角度减小θ，由于透镜焦距F不变，故光器件高度H中与B相关的尺寸减小为B×cosθ＝C，即焦距不变的情况下光器件封装高度减小了B×(1-cosθ)。
请参看图3与图4，在本实施中，光器件还包括：外壳体6，该光发射器1、分光器4、光隔离器3和光接收器2均安装于外壳体6中，外壳体6的一端上焊接有套筒调整件7，套筒调整件7上设有安装孔；光纤插芯5固定于连接套筒8中，连接套筒8一端的外侧面固定套接于安装孔中。由于套筒调整件7通过焊接的方式固定于外壳体6的一端上，而因为在经过焊接后金属存在焊变现象，导致光纤插芯5与主平面的方向出现倾斜，使得出光功率变小；为了解决固定焊焊变导致出光功率变小的问题，在将套筒调整件7固定焊接到外壳体6后，再在安装孔与连接套筒8的套接位置上进行调整焊，若因为焊变现象使光纤插芯5偏向左侧，则在该套接位置的右侧进行点焊；其原理为将固定焊作为支点，在调整焊推力作用下使得光纤插芯5与主平面的方向发生调整，使得光路恢复固定焊无焊变前的状态，使出光功率达到最大。
请参看图5，本发明是一种具有光器件的光模块，包括：光模块壳体20，所以光模块壳体中装配有两个如上所述的光器件10。
在本实施例中，两个光器件10均竖直放置在光模块壳体20中。相对于现有技术，本发明的光器件10的高度得到了降低，使得每个光器件10的高度均能满足光模块壳体20的高度要求，故两个光器件10均可以竖直放置于该光模块壳体20中，即光器件10中的光发射器1、分光器4和光纤插芯5均安装于光模块壳体20的底面上，光接收器2安装于光模块壳体20的上端面的方式进行装配。
本发明在不改变光模块的体积及外部结构的情况下，增加装配一个光器件，提高了系统的端口密度，其实现了较高的集成度和较好的通用性，可制造型良好，并且可以灵活控制系统的功耗，降低了网络运营成本，具有较高的商业价值。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种收发一体光器件，其特征在于，包括：
光发射器、光接收器、分光器及光纤插芯，所述光发射器发出的光透过所述分光器射入所述光纤插芯；来自所述光纤插芯的光经所述分光器反射后进入所述光接收器，所述光接收器的入光轴与所述光纤插芯的入光轴成锐角。
2.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光发射器的出光轴与所述光纤插芯的入光轴成钝角。
3.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光接收器至所述分光器的距离，与所述分光器至所述光纤插芯的距离之和，等于所述光接收器的焦距。
4.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光发射器与分光器之间设有光隔离器，所述光发射器发出的光透过所述光隔离器入射至所述分光器中。
5.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光发射器向所述光接收器一侧倾斜。
6.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述分光器为分光镜，所述分光镜的镜面与所述光纤插芯的光轴相倾斜并形成45°的夹角。
7.根据权利要求2所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光发射器的出光轴与所述光纤插芯的光轴之间夹角的角度大于174°且小于180°，所述光接收器的入光轴与所述光纤插芯的入光轴之间的角度大于78°且小于90°。
8.根据权利要求1所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光发射器的出光面上设有非球面透镜。
9.根据权利要求4所述的收发一体光器件，其特征在于，所述光器件还包括：外壳体，所述光发射器、分光器、光隔离器和光接收器均安装于所述外壳体中，所述外壳体的一端上焊接有套筒调整件，所述套筒调整件上设有安装孔；所述单模光纤插芯固定于连接套筒中，所述连接套筒一端的外侧面固定套接于所述安装孔中。
10.一种光模块，其特征在于，包括：光模块壳体，所以光模块壳体中装配有如权利要求1至9任意一项所述的光器件。
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