CN110912610A - 波分复用收发一体光模块、系统及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波分复用收发一体光模块、系统及实现方法，光模块包括发射光组件、接收光组件以及与发射光组件和接收光组件相连接的分光棱镜组件；发射光组件用于将多路不同波长的发射光复用为第一路光，并输出至分光棱镜组件；分光棱镜组件用于将第一路光输出至对端，并通过同一光纤接收来自对端的由多路不同波长光复用为一路的第二路光，并将第二路光输出至接收光组件；接收光组件用于将接收到的第二路光解复用，输出多路不同波长的接收光；其中，分光棱镜组件包括分波棱镜和转向棱镜；分波棱镜用于透射第一路光、以及透射后反射第二路光；转向棱镜用于改变第二路光的方向以使其输出至接收光组件，用分光棱镜实现了光纤链路的单根双向传输。
Description
技术领域
本发明属于光纤通信技术领域，具体地说，是涉及一种波分复用收发一体光模块、系统及实现方法。
背景技术
WDM（Wavelength Division Multiplexing，波分复用）是将两种或多种不同波长的光载波信号在发送端经复用器（Multiplexer，简称MUX）汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器（Demultiplexer，简称DMUX）将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。
按照通道间隔的不同，WDM可以分为CWDM（稀疏波分复用）和DWDM（密集波分复用）。由于CWDM在功耗、价格和物理尺寸上均由于DWDM，因此多数用户选用CWDM。
传统的多路CWDM光模块因为工作波长均是双光口模式，即发射端和接收端均为双纤接口，传输需要两根光纤实现，导致占用光纤数量多、光纤网路系统复杂、运营成本高且可靠性低、模块自身尺寸大等诸多问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种波分复用收发一体光模块、系统及实现方法，解决现有光模块占用光纤数量多、运营成本高且尺寸大的技术问题，减少光纤数量、降低运营成本，且实现光模块的小型化。
本发明采用以下技术方案予以实现：
提出波分复用收发一体光模块，包括：发射光组件、接收光组件以及与所述发射光组件和所述接收光组件相连接的分光棱镜组件；所述发射光组件，用于将多路不同波长的发射光复用为第一路光，并输出至所述分光棱镜组件；所述分光棱镜组件，用于将所述第一路光输出至对端，并通过同一光纤接收来自对端的由多路不同波长光复用为一路的第二路光，并将所述第二路光输出至所述接收光组件；所述接收光组件，用于将接收到的所述第二路光解复用，输出多路不同波长的接收光；其中，所述分光棱镜组件包括分波棱镜和转向棱镜；所述分波棱镜用于透射所述第一路光、以及透射后反射所述第二路光；所述转向棱镜用于改变所述第二路光的方向以使其输出至所述接收光组件。
进一步的，所述发射光组件包括：第一激光二极管驱动器、第一激光器、第一透镜阵列、第一复用器和第一隔离器；第一激光器受第一激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光；多路不同波长的发射光经所述第一透镜阵列出射至所述第一复用器，经所述第一复用器复用后输出至所述第一隔离器，从所述第一隔离器出射为所述第一路光。
进一步的，所述发射光组件包括：第二激光二极管驱动器、第二激光器、第一波导阵列光栅和第二隔离器；所述第二激光器受所述第二激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光，多路不同波长的发射光经所述第一波导阵列光栅汇合，出射至所述第二隔离器，从所述第二隔离器出射为所述第一路光。
进一步的，所述发射光组件包括：第三激光二极管驱动器、第三激光器、第一分光片组、第一准直透镜组和第三隔离器；所述第三激光器受所述第三激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光，多路不同波长的发射光经所述第一准直透镜组转化为平行光至所述第一分光片组，由所述第一分光片组透射或折射至所述第三隔离器，从所述第三隔离器出射为所述第一路光；其中，所述第一分光片组中每一分光片对由其对应的第三激光器发出的发射光折射，对其他第三激光器发出的发射光透射。
进一步的，所述接收光组件包括：第一光探测器、第一光电二极管、第二透镜阵列和第一解复用器；所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第一解复用器，经所述第一解复用器解分为多路不同波长的接收光；多路不同波长的接收光经所述第二透镜阵列耦合进所述第一光电二极管，经所述第一光探测器输出电压信号。
进一步的，所述接收光组件包括：第二光探测器、第二光电二极管和第二波导阵列光栅；所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第二波导阵列光栅，经所述第二波导阵列光栅分为多路不同波长的接收光；多路不同波长的接收光导入至所述第二光电二极管，经所述第二光探测器输出电压信号。
进一步的，所述接收光组件包括：第三光探测器、第三光电二极管、第二分光片组和第二准直透镜组；所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第二分光片组，经所述第二分光片组透射或折射为多路不同波长的接收光至所述第二准直透镜组，经所述第二准直透镜组耦合至所述第三光电二极管，经所述第三光探测器输出电压信号；其中，所述第二分光片组中每一分光片对由其对应的第三光探测器接收的接收光折射，对其他第三光探测器接收的接收光透射。
进一步的，所述接收光组件包括：第四光探测器、第四光电二极管、FA光纤、第三透镜阵列和第二解复用器；所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第三解复用器，经解复用后至所述第三透镜阵列，经所述第三透镜阵列耦合进所述FA光纤，经所述FA光纤耦合至所述第四光电二极管，经所述第四光探测器输出电压信号。
提出一种波分复用收发一体光模块系统，包括：发射设备、接收设备和连接所述发射设备和所述接收设备的一路光纤线路；所述发射设备和所述接收设备均应用上述的波分复用收发一体光模块；所述发射设备，用于将多路不同波长的第一发射光复用为第一路发射光，经所述光纤线路输出至所述接收设备；以及，接收所述接收设备通过所述光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的第二路接收光，并将所述第二路接收光解复用，输出多路不同波长的第二接收光；所述接收设备，用于接收所述发射设备通过所述光纤线路输出的由多路不同波长复用为一路的第一路接收光，并将所述第一路接收光解复用，输出多路不同波长的第一接收光；以及，用于将多部不同波长的第二发射光复用为第二路发射光，经所述光纤线路输出至所述发射设备。
提出一种波分复用收发一体光传输的实现方法，应用于上述的波分复用收发一体光模块系统，包括：将多路不同波长的发射光复用为一路发射光，经光纤线路输出至对端；以及，接收对端通过同一光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的接收光并解复用，输出多路不同波长的接收光。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：本发明提出的波分复用收发一体光模块、系统及实现方法中，通过分光棱镜组件将收发两端的光信号进行分离，通过一根光纤同时实现发射和接收，将发射端和接收端之间连接的光纤数量由两根减少至一根，降低了运营成本，解决了现有光模块占用光纤数量多、运营成本高的问题。
相比于现有技术，使用分光棱镜组件取代WDM等器件，与之后的光路整合在一起，使得光模块布局更加紧密，实现了光模块的小型化。同时，复用器和解复用器与分光棱镜组件不通过光纤连接，以平行光传输方式减少了二次光纤耦合，并取消了WDM与复用器和解复用器的接口，改善了插损、回损等指标，提高了耦合效率。
结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后，本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
图1 为本发明提出的波分复用一体光模块的模块结构图；
图2为本发明提出的分光棱镜的结构示意图；
图3为本发明提出的发射光组件的一个实施例示意图；
图4为本发明提出的接收光组件的第一个实施例示意图；
图5为本发明提出的发射光组件的第二个实施例示意图；
图6为本发明提出的接收光组件的第二个实施例示意图；
图7为本发明提出的发射光组件的第三个实施例示意图；
图8为本发明提出的接收光组件的第三个实施例示意图；
图9为本发明提出的接收光组件的第四个实施例示意图；
图10为本发明提出的波分复用收发一体光模块系统的系统架构图；
图11为本发明提出的波分复用收发光传输的实现方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
本发明提出的波分复用收发一体光模块，如图1所示，包括：发射光组件1、接收光组2件以及与发射光组件1和接收光组件2相连接的分光棱镜组件3；发射光组件1用于将多路不同波长的发射光复用为第一路光a，并输出至分光棱镜组件；分光棱镜组件3用于将第一路光a输出至对端，并通过同一光纤接收来自对端的由多路不同波长光复用为一路的第二路光b，并将第二路光b输出至接收光组件2；接收光组件2用于将接收到的第二路光b解复用，输出多路不同波长的接收光。
其中，如图2所示，分光棱镜组件3包括分波棱镜31和转向棱镜32；分波棱镜31用于透射第一路光a、以及透射后反射第二路光b；转向棱镜32用于改变第二路光b的方向以使其输出至接收光组件2。具体的，分波棱镜31和转向棱镜32上下衔接设置，整体以设定角度倾斜；相对分波棱镜31设置一个透镜33，透镜33与光纤耦合；分波棱镜31将第一路光a透射至透镜33，由透镜33耦合进光纤中传输至对端；从同一路光纤由对端传输来的第二路光b，经透镜33至分波棱镜31，从分波棱镜的右侧透射，并在其左侧反射后进入转向棱镜32，在转向棱镜32的右侧进行转向后从其左侧水平出射。
相比于现有技术，使用分光棱镜组件3取代WDM等器件，与之后的光路整合在一起，使得光模块布局更加紧密，实现了光模块的小型化。同时，复用器和解复用器与分光棱镜组件不通过光纤连接，以平行光传输方式减少了二次光纤耦合，并取消了WDM与复用器和解复用器的接口，改善了插损、回损等指标，提高了耦合效率。
上述，本发明通过分光棱镜组件3能够将收发两端的光信号进行分离，基于此，可以通过一根光纤同时实现发射和接收，将发射端和接收端之间连接的光纤数量由两根减少至一根，降低了运营成本，解决了现有光模块占用光纤数量多、运营成本高的问题。
下面以几个实施例对本发明提出波分复用收发一体光模块的发射光组件1和接收光组件2，做出详细的说明。
实施例一
如图3所示的发射光组件，包括n组第一激光而激光驱动器LDD1和第二激光器LD1、第一透镜阵列J1、第一复用器MUX1和第一隔离器U1；隔离器U1用于阻止光返回激光器。
第一激光器LD1受第一激光二极管驱动器LDD1的驱动产生多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn；多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn经第一透镜阵列J1出射至第一复用器MUX1，经第一复用器MUX1复用后输出至第一隔离器U1，从第一隔离器U1出射为第一路光a。
如图4所示的接收光组件包括n组第一光探测器TIA1和第一光电二极管PD1、第二透镜阵列J2和第一解复用器DMUX1；分光棱镜组件接收第二路光b至第一解复用器DMUX1，经第一解复用器DMUX1解分为多路不同波长的接收光λR1、λR2、…、λRn；多路不同波长的接收光λR1、λR2、…、λRn经第二透镜阵列J2耦合后分进入第一光电二极管PD1，经第一光探测器TIA1输出电压信号。
分光棱镜组件3将发射光组件出射的第一路光a透射至光纤，由光纤传输至对端，经光纤由对端传来的第二路光b经分光棱镜组件透射后反射，经转向后传输至接收光组件。
实施例二
如图5所示的发射光组件，包括n组第二激光二极管驱动器LDD2和第二激光器LD2、第一波导阵列光栅AWG1和第二隔离器U2；隔离器U2用于阻止光返回激光器。
第二激光器LD2受第二激光二极管驱动器LDD2的驱动产生多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn，多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn经第一波导阵列光栅AWG1汇合，出射至第二隔离器U2，从第二隔离器U2出射为第一路光a。
如图6所示的接收光组件，包括n组第二光探测器TIA2、第二光电二极管PD2和第二波导阵列光栅AWG2；分光棱镜组件接收第二路光b至第二波导阵列光栅AWG2，经第二波导阵列光栅AWG2分为多路不同波长的接收光λR1、λR2、…、λRn；多路不同波长的接收光λR1、λR2、…、λRn分别导入至第二光电二极管PD2，经第二光探测器TIA2输出电压信号。
分光棱镜组件3将发射光组件出射的第一路光a透射至光纤，由光纤传输至对端，经光纤由对端传来的第二路光b经分光棱镜组件透射后反射，经转向后传输至接收光组件。
实施例三
如图7所示的发射光组件，包括n组第三激光二极管驱动器LDD3和第三激光器LD3、第一分光片组S1、第一准直透镜组G1和第三隔离器U3；隔离器U3用于阻止光返回激光器。
第三激光器LD3受第三激光二极管驱动器LDD3的驱动产生多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn，多路不同波长的发射光λT1、λT2、…、λTn经第一准直透镜组G1转化为平行光至第一分光片组S1，由第一分光片组S1中的各个分光片透射或折射至第三隔离器U3，从第三隔离器U3出射为第一路光a；其中，第一分光片组S1中每一分光片对由其对应的第三激光器LD3发出的发射光折射，对其他第三激光器发出的发射光透射。
如图8所示的接收光组件包括n组第三光探测器TIA3和第三光电二极管PD3、第二分光片组S2和第二准直透镜组G2；分光棱镜组件接收第二路光b至第二分光片组S2，经第二分光片组S2的各个分光片透射或折射为多路不同波长的接收光λR1、λR2、…、λRn至第二准直透镜组G2，经第二准直透镜组G2耦合至第三光电二极管PD3，经第三光探测器TIA3输出电压信号；其中，第二分光片组S2中每一分光片对由其对应的第三光探测器接收的接收光折射，对其他第三光探测器接收的接收光透射。
分光棱镜组件3将发射光组件出射的第一路光a透射至光纤，由光纤传输至对端，经光纤由对端传来的第二路光b经分光棱镜组件透射后反射，经转向后传输至接收光组件。
实施例四
本实施例中，发射光组件1采用实施例一至实施例三中任一组发射光组件实现。
如图9所示的接收光组件包括n组第四光探测器TIA4和第四光电二极管PD4、FA（Fiber Array）光纤、第三透镜阵列J3和第二解复用器DMUX2；分光棱镜组件接收第二路光b至第二解复用器DMUX2，经解复用后至第三透镜阵列J3，经第三透镜阵列J3耦合进FA光纤，经FA光纤耦合至第四光电二极管PD4，经第四光探测器TIA4输出电压信号。
分光棱镜组件3将发射光组件出射的第一路光a透射至光纤，由光纤传输至对端，经光纤由对端传来的第二路光b经分光棱镜组件透射后反射，经转向后传输至接收光组件。
FA光纤与第四光电二极管PD4的耦合度根据实际应用需求设定，例如45度、8度等。
以上，不受实施例一至实施例四的限定，各个发射光组件1和接收光组件2可以自由组合，与分光棱镜组件3共同构成本发明提出的波分复用收发一体光模块。
基于上述提出的波分复用收发一体光模块，本发明还提出一种波分复用收发一体光模块系统，如图10所示，包括发射设备A、接收设备B和连接发射设备和接收设备的一路光纤线路C；发射设备A和接收设备B均应用上述波分复用收发一体光模块实现；发射设备A用于将多路不同波长的第一发射光复用为第一路发射光a1，经光纤线路输出至接收设备；以及，接收接收设备通过同一光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的第二路接收光b2，并将第二路接收光解复用，输出多路不同波长的第二接收光；
接收设备，用于接收发射设备通过光纤线路输出的由多路不同波长复用为一路的第一路接收光b1，并将第一路接收光解复用，输出多路不同波长的第一接收光；以及，用于将多部不同波长的第二发射光复用为第二路发射光a2，经光纤线路输出至发射设备。
可见，本发明提出的波分复用收发一体光模块系统，其应用的波分复用收发一体光模块通过分光棱镜组件3能够将收发两端的光信号进行分离，基于此，可以通过一根光纤线路同时实现发射和接收，将发射端（发射设别）和接收端（接收设备）之间连接的光纤数量由两根减少至一根，降低了运营成本，解决了现有光模块占用光纤数量多、运营成本高的问题。
本发明还提出一种波分复用收发一体光传输的实现方法，应用于上述的波分复用收发一体光模块系统，如图11所示，包括如下步骤，
步骤S11：：将多路不同波长的发射光复用为一路发射光，经光纤线路输出至对端；以及，
步骤S12：接收对端通过同一光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的接收光，并将接收光解复用，输出多路不同波长的接收光。
上述本发明提出的波分复用收发一体光模块、系统及实现方法，用分光棱镜实现了整个光纤链路的单根双向传输，使得光模块的布局更加紧密，有利于减小封装尺寸；复用和解复用部分与分光棱镜不通过光纤连接，减少了二次光纤耦合，取消了复用和解复用的插口，能够改善插损和回损等指标，提高耦合效率。
应该指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.波分复用收发一体光模块，其特征在于，包括：发射光组件、接收光组件以及与所述发射光组件和所述接收光组件相连接的分光棱镜组件；
所述发射光组件，用于将多路不同波长的发射光复用为第一路光，并输出至所述分光棱镜组件；
所述分光棱镜组件，用于将所述第一路光输出至对端，并通过同一光纤接收来自对端的由多路不同波长光复用为一路的第二路光，并将所述第二路光输出至所述接收光组件；
所述接收光组件，用于将接收到的所述第二路光解复用，输出多路不同波长的接收光；
其中，所述分光棱镜组件包括分波棱镜和转向棱镜；所述分波棱镜用于透射所述第一路光、以及透射后反射所述第二路光；所述转向棱镜用于改变所述第二路光的方向以使其输出至所述接收光组件。
2.根据权利要求1所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述发射光组件包括：第一激光二极管驱动器、第一激光器、第一透镜阵列、第一复用器和第一隔离器；
第一激光器受第一激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光；多路不同波长的发射光经所述第一透镜阵列出射至所述第一复用器，经所述第一复用器复用后输出至所述第一隔离器，从所述第一隔离器出射为所述第一路光。
3.根据权利要求1所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述发射光组件包括：第二激光二极管驱动器、第二激光器、第一波导阵列光栅和第二隔离器；
所述第二激光器受所述第二激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光，多路不同波长的发射光经所述第一波导阵列光栅汇合，出射至所述第二隔离器，从所述第二隔离器出射为所述第一路光。
4.根据权利要求1所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述发射光组件包括：第三激光二极管驱动器、第三激光器、第一分光片组、第一准直透镜组和第三隔离器；
所述第三激光器受所述第三激光二极管驱动器的驱动产生多路不同波长的发射光，多路不同波长的发射光经所述第一准直透镜组转化为平行光至所述第一分光片组，由所述第一分光片组透射或折射至所述第三隔离器，从所述第三隔离器出射为所述第一路光；
其中，所述第一分光片组中每一分光片对由其对应的第三激光器发出的发射光折射，对其他第三激光器发出的发射光透射。
5.根据权利要求1-4任一项所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述接收光组件包括：第一光探测器、第一光电二极管、第二透镜阵列和第一解复用器；
所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第一解复用器，经所述第一解复用器解分为多路不同波长的接收光；多路不同波长的接收光经所述第二透镜阵列耦合进所述第一光电二极管，经所述第一光探测器输出电压信号。
6.根据权利要求1-4任一项所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述接收光组件包括：第二光探测器、第二光电二极管和第二波导阵列光栅；
所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第二波导阵列光栅，经所述第二波导阵列光栅分为多路不同波长的接收光；多路不同波长的接收光导入至所述第二光电二极管，经所述第二光探测器输出电压信号。
7.根据权利要求1-4任一项所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述接收光组件包括：第三光探测器、第三光电二极管、第二分光片组和第二准直透镜组；
所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第二分光片组，经所述第二分光片组透射或折射为多路不同波长的接收光至所述第二准直透镜组，经所述第二准直透镜组耦合至所述第三光电二极管，经所述第三光探测器输出电压信号；
其中，所述第二分光片组中每一分光片对由其对应的第三光探测器接收的接收光折射，对其他第三光探测器接收的接收光透射。
8.根据权利要求1-4任一项所述的波分复用收发一体光模块，其特征在于，所述接收光组件包括：第四光探测器、第四光电二极管、FA光纤、第三透镜阵列和第二解复用器；
所述分光棱镜组件接收所述第二路光至所述第二解复用器，经解复用后至所述第三透镜阵列，经所述第三透镜阵列耦合进所述FA光纤，经所述FA光纤耦合至所述第四光电二极管，经所述第四光探测器输出电压信号。
9.波分复用收发一体光模块系统，其特征在于，包括：发射设备、接收设备和连接所述发射设备和所述接收设备的一路光纤线路；
所述发射设备和所述接收设备均应用如权利要求1-8任一项所述的波分复用收发一体光模块；
所述发射设备，用于将多路不同波长的第一发射光复用为第一路发射光，经所述光纤线路输出至所述接收设备；以及，接收所述接收设备通过所述光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的第二路接收光，并将所述第二路接收光解复用，输出多路不同波长的第二接收光；
所述接收设备，用于接收所述发射设备通过所述光纤线路输出的由多路不同波长复用为一路的第一路接收光，并将所述第一路接收光解复用，输出多路不同波长的第一接收光；以及，用于将多部不同波长的第二发射光复用为第二路发射光，经所述光纤线路输出至所述发射设备。
10.一种波分复用收发一体光传输的实现方法，应用于如权利要求9所述的波分复用收发一体光模块系统，其特征在于，包括：
将多路不同波长的发射光复用为一路发射光，经光纤线路输出至对端；以及，
接收对端通过同一光纤线路输出的由多路不同波长光复用为一路的接收光并解复用，输出多路不同波长的接收光。
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