CN110346886A - 多通道光耦合系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道光耦合系统，包括依次布置的至少两个发光芯片、至少两根第一光纤，一个所述发光芯片对应一根所述第一光纤。更优的，所述第一光纤对应所述发光芯片的一端端面为弧面。本发明多通道光耦合系统，去掉了透镜的使用，利用光纤的弧面对发光芯片所发射的光信号进行汇聚，成本低，尤其是通道数越多成本越低。

Description

多通道光耦合系统

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，特别涉及一种多通道光耦合系统。

背景技术

多通道光耦合系统是指通过光隔离器、复用器等器件，实现电-光-电信号之间的转换，且多路光信号合为一路光信号的系统，在光电器件中应用普遍。如图1所示，目前常用的多通道光耦合系统中，依次包括发光芯片(一般是激光器)、透镜、自由空间隔离器、复用器、光纤，透镜的作用是将发光芯片所发射的光信号进行汇聚，一个发光芯片至少需要对应一个透镜。发光芯片、透镜、自由空间隔离器、复用器一般是布置在PCBA板，由于透镜的结构尺寸相对较大，导致一定尺寸的PCBA板只能布置少量的透镜，继而导致只能实现较少通道光信号的耦合，反之要实现固定速率传输时就需要更多的光耦合系统，继而导致成本很高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多通道光耦合系统，以减小系统尺寸，降低系统成本。

本发明要解决的第一个技术问题是，如何减小多通道光耦合系统的尺寸。为此，本发明实施例提供了以下技术方案：

一种多通道光耦合系统，包括依次布置的至少两个发光芯片、至少两根光纤、一个所述发光芯片对应一根所述第一光纤。在更优选的方案中，所述第一光纤对应所述发光芯片的一端端面为弧面。

在上述系统中，相对于传统的光耦合系统，去掉了透镜的使用，利用光纤接收汇聚光信号，光纤的尺寸远小于透镜的尺寸，因此可以减小整个系统的尺寸，换言之，在相同尺寸的PCBA板上可以布置更多发光芯片和对应的第一光纤，实现更多通道光信号的复合，因此可以降低应用该光耦合系统的光学器件的成本。另外，通过将光纤的端面设置为弧面，利用光纤的弧面对发光芯片所发射的光信号进行更好地汇聚，增强汇聚效果。

在更优化的方案中，上述多通道光耦合系统中，还包括底座，所述第一光纤固定安装于所述底座。通过设置底座，一方面便于第一光纤的安装，另一方面也可以保障第一光纤的稳定性，进一步保障光纤弧面对光信号的汇聚率。

本发明要解决的第二个技术问题是，如何进一步降低系统的硬件成本。为此，本发明实施例提供了以下技术方案：

上述多通道光耦合系统中，还包括一个复用器和一个隔离器，所述第一光纤的另一端连接所述复用器的输入端，所述复用器的输出端通过第二光纤连接所述隔离器。

在另一个实施方案中，上述多通道光耦合系统中，还包括一个复用器和至少两个隔离器，一根所述第一光纤的另一端连接一个所述隔离器，每个所述隔离器的另一端通过第二光纤连接所述复用器的输入端。

第一个实施方案相比于第二个实施方案，通过调换隔离器与复用器之间的位置，隔离器的数量就只需要一个，因此可以大大降低隔离器的成本，继而降低光耦合系统的成本。

本发明要解决的第三个技术问题是，如何保障耦合率，不受偏振干扰。为此，本发明实施例提供了以下技术方案：

所述隔离器为偏振无关隔离器。偏振无关隔离器又称为在线式隔离器，相比于传统的自由空间隔离器，不受偏振影响，即使发光芯片的位置发生变化，偏振无关隔离器也可以很好地将反射光信号进行隔离，因此可以保障耦合率。

在进一步优化的方案中，上述多通道光耦合系统中，还包括硬性基板，所述发光芯片和第一光纤均布置于所述硬性基板上。

在另一个实施方案中，上述多通道光耦合系统中还包括PCBA板，所述发光芯片和第一光纤均布置于所述PCBA板上。进一步地，所述PCBA板上设置有凹槽，所述凹槽内布置有硬性板，发光芯片和第一光纤均布置于所述硬性板。

通过将发光芯片和第一光纤均布置于硬性板或硬性基板上，硬性板或硬性基板可以保障发光芯片与第一光纤之间的位置的相对固定性，配合偏振无关隔离器，进一步保障耦合率。

与现有技术相比，本发明提供的多通道光耦合系统具有以下优势：

1)利用光纤的弧面对光信号起汇聚作用，减少了透镜的使用，透镜的体积远比光纤尺寸大，因此降低了系统尺寸，使得在相同尺寸的PCBA板上可以布置更多通道，因此极大地降低了应用该系统的光器件的成本，尤其是光器件需要的通道数越多，成本降低得越大。

2)节省了透镜所占用的空间，基于相同通道数量，可以实现系统更小尺寸，继而可以适应更多应用场景，也为产品小型化提供技术支持。

3)通过偏振无关隔离器的配合使用，使得系统不受偏振影响，保障了系统具有更高的耦合率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为现有技术中多通道光耦合系统的结构示意图。

图2为本发明实施例1中一种实施方式下的多通道光耦合系统的结构示意图。

图3为本发明实施例1中另一种实施方式下的多通道光耦合系统的结构示意图。

图4为本发明实施例2中一种实施方式下的多通道光耦合系统的结构示意图。

图5为本发明实施例2中另一种实施方式下的多通道光耦合系统的结构示意图。

图6a、图6b分别为实施例中两种不同端面形状的光纤的示意图。

图中标记

激光器芯片10；透镜20；自由空间隔离器30；复用器40；光纤50第一光纤60；偏振无关隔离器70；第二光纤80；底座90；载体100；外壳110；激光驱动器120；PCBA板130；硬性基板140。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的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。

实施例1

请参阅图2，本实施例示意性地提供了一种多通道光耦合系统包括依次布置的四个发光芯片、四根第一光纤60、一个复用器40和一个偏振无关隔离器70，一个发光芯片对应一根第一光纤60，且第一光纤60对应发光芯片的一端端面为弧面，第一光纤60的另一端连接复用器40的输入端，复用器40的输出端通过第二光纤80连接偏振无关隔离器70。

请参阅图3，本实施例示意性地提供了另一种多通道光耦合系统包括依次布置的四个发光芯片、四根第一光纤60、一个复用器40和四个偏振无关隔离器70，一个发光芯片对应一根第一光纤60，且第一光纤60对应发光芯片的一端端面为弧面，第一光纤60的另一端连接一个偏振无关隔离器70的输入端，偏振无关隔离器70的输出端通过第二光纤80连接复用器40的输入端。

如图6a、图6b所示，第一光纤60的弧面为球形弧面，或者非球形弧面，非球形弧面可以是矩形端面的光纤经切削、打磨工艺而形成，球形弧面可以是矩形端面的光纤连接一光纤球而形成。

在上述系统中，相对于图1所示传统的光耦合系统，去掉了透镜的使用，利用光纤的弧面对发光芯片所发射的光信号进行汇聚，光纤的尺寸远小于透镜的尺寸，因此可以减小整个系统的尺寸，换言之，在相同尺寸的PCBA板130上可以布置更多发光芯片和对应的第一光纤60，实现更多通道光信号的复合，因此可以降低应用该光耦合系统的光学器件的成本，尤其是当需要的通道数越多，需要的光耦合系统数量就越少，节省的成本就越大。经过粗略测试，传统能够布置2通道的尺寸，因此针对于同一个应用，采用本系统结构可以布置6通道，可以极大地减少耦合系统的使用量。

另外需要说明的是，本实施例中隔离器采用的是偏振无关隔离器70，目的是保障耦合率，避免受偏振的影响，在其他实施例中，该偏振无关隔离器70也可以采用传统的自由空间隔离器代替。

相对而言，图2所示的结构更优于图3所示的结构，因为在图2所示的结构中，只需要一个隔离器，而在图3所示的结构中，需要多个隔离器，因此基于成本考虑，多通道光耦合系统优选图2所示结构，而且当需要设置多个隔离器时，也增大了空间要求。

实施例2

可以参阅图4和图5，在实施例1的基础上，在更细化及完善的方案中，第一光纤60固定安装于一底座90上，以便于第一光纤60的安装与固定。发光芯片采用激光器芯片10，激光器芯片10安装于载体100上，且激光器芯片10通过导线与激光驱动器120电连接，以便于激光驱动器120驱动激光器芯片10发射出激光信号。当然地，如果不是采用激光器芯片10发光，则激光驱动器120要对应替换为能够驱动发光芯片发光的驱动器。

基于图2所示的结构中，偏振无关隔离器70的输出端连接有第二光纤80，且第二光纤80对应偏振无关隔离器70的一端端面为弧面。

请参阅图4，在一个实施方案中，发光芯片(当发光芯片布置于载体100上时，此处更准确讲是载体100布置于PCBA板130上)和第一光纤60(当第一光纤60布置于底座90上时，更准确讲是底座90布置于PCBA板130上)均布置于PCBA板130上，激光驱动器120、激光器芯片10、载体100、第一光纤60、底座90均被一个外壳110覆盖，且外壳110与PCBA板130密封，以避免激光器芯片10受空气中水汽影响而导致发光不稳定以及减少使用寿命。

由于PCBA板130具有一定的柔软性，因此当激光器芯片10和第一光纤60均布置于PCBA板130上时，相互之间的位置可能会发生一点微弱变化。因此，在更优化的实施方案中，可以在PCBA板130上开设一个凹槽，凹槽中再布置一块硬性板，将激光器芯片10和第一光纤60均布置在硬性板上，这样就能保障激光器芯片10和第一光纤60的弧形端面之间的位置固定性。

请参阅图5，在另一个实施方案中，激光驱动器120布置于PCBA板130上，而载体100、底座90均布置于一个硬性基板140上，且被一个外壳110覆盖，此时，外壳110同时与PCBA板130、硬性基板140连接且密封。本方案中，是直接将激光器芯片10(载体100)、第一光纤60(底座90)布置于硬性基板140上，即可保障激光器芯片10和第一光纤60的弧形端面之间的位置固定性，保障第一光纤60对激光器芯片10所发射的光信号的接收。硬性基板140可以采用金属板，例如钢板等，铜板也是可选的，采用金属板不仅可以保障激光器芯片10和第一光纤60的弧形端面之间的位置固定性，还可以与用于密封的外壳110实现金属熔融方式连接并密封，增强密封性，可靠保障激光器芯片10不受水汽影响。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种多通道光耦合系统，其特征在于，包括依次布置的至少两个发光芯片、至少两根第一光纤，一个所述发光芯片对应一根所述第一光纤。

2.根据权利要求1所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述第一光纤对应所述发光芯片的一端端面为弧面。

3.根据权利要求1所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括底座，所述第一光纤固定安装于所述底座。

4.根据权利要求2所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述第一光纤的弧面为球形弧面或非球形弧面。

5.根据权利要求1所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括一个复用器和一个隔离器，所述第一光纤的另一端连接所述复用器的输入端，所述复用器的输出端通过第二光纤连接所述隔离器的输入端。

6.根据权利要求1所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括一个复用器和至少两个隔离器，一个隔离器用于对一个发光芯片所发出的光信号进行隔离，一根所述第一光纤的另一端连接一个所述隔离器，每个所述隔离器的另一端通过第二光纤连接所述复用器的输入端。

7.根据权利要求5或6所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述隔离器为偏振无关隔离器。

8.根据权利要求5或6所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括PCBA板，所述发光芯片和第一光纤均布置于所述PCBA板上。

9.根据权利要求8所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述PCBA板上还布置有用于驱动所述发光芯片发射光信号的驱动器。

10.根据权利要求8所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述PCBA板上设置有凹槽，所述凹槽内布置有硬性板，发光芯片和第一光纤均布置于所述硬性板。

11.根据权利要求5或6所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括硬性基板，所述发光芯片和第一光纤均布置于所述硬性基板上。

12.根据权利要求10所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括PCBA板，所述PCBA板上布置有用于驱动所述发光芯片发射光信号的驱动器。

13.根据权利要求8或11所述的多通道光耦合系统，其特征在于，还包括外壳，所述发光芯片和第一光纤均被密封于所述外壳的内部。

14.根据权利要求5所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述隔离器的输出端连接有第二光纤。

15.根据权利要求6所述的多通道光耦合系统，其特征在于，所述复用器的输出端连接有第二光纤。