CN113391413A - 一种单纤双向的光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单纤双向的光模块。光模块包括控制端、封装壳体、设置在封装壳体内的发射组件和接收组件，控制端用于控制发射组件和接收组件工作；发射组件包括激光器和第一分光片，第一分光片用于透射从激光器发出的光至光纤端口；接收组件包括第二分光片和光探测芯片，第一分光片用于将从光纤端口传入的光反射至第二分光片，第二分光片用于将从第一分光片反射的光反射至光探测芯片。第一分光片用于透射从激光器发出的光至光纤端口。外部的光通过光纤端口传入接收组件，发射组件的第一分光片将外部的光反射至接收组件的第二分光片，第二分光片从而将反射的光继续反射至光探测芯片，光模块从而实现单纤双向。

Description

一种单纤双向的光模块
技术领域
本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种单纤双向的光模块。
背景技术
光通信单纤双向技术指，发射和接收两个不同方向的中心波长，利用WDM技术实现光信号在一根光纤上的双向传输。传统光模块一般都有两个端口：发射端口(TX)和接收端口(RX)，而单纤双向模块只有一个端口，可通过光模块中的滤波器进行滤波，同时完成一种波长光信号的发射和另一种波长光信号的接收。相对于双纤双向光模块，单纤双向光模块能够有效减少光纤数量、节约光纤布线基础设施的成本，同时缩小了布线空间。
目前，市场上的单纤双向光模块采用一对互相配合的光模块单元，其中一个光模块单元的光接收器接收来自另一光模块单元的光发射器的光。但是目前仅有的单纤双向光模块的类型难以满足市场对于光纤多样化的需求，因此需要研究一种新的单纤双向光模块。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单纤双向的光模块，满足市场多样化的需求。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种单纤双向的光模块，包括控制端、封装壳体、设置在所述封装壳体内的发射组件和接收组件，所述控制端用于控制所述发射组件和所述接收组件工作；
所述发射组件包括激光器和第一分光片，所述第一分光片用于透射从所述激光器发出的光至光纤端口；
所述接收组件包括第二分光片和光探测芯片，所述第一分光片用于将从所述光纤端口传入的光反射至所述第二分光片，第二分光片用于将从所述第一分光片反射的光反射至所述光探测芯片。
所述发射组件还包括沿着光轴方向依次设置的第一准直透镜、隔离器和第一标准具；
所述第一准直透镜用于将从所述激光器发出的光转换为平行光后射入所述隔离器，所述第一标准具用于将从所述隔离器透射出的光射入所述第一标准具，所述第一分光片用于将从所述第一标准具透射出的光射入光纤端口。
优选地，所述接收组件还包括沿着光轴方向依次设置的第二准直透镜、第二标准具和会聚透镜；
所述第二准直透镜用于将所述第二分光片反射的光转换为平行光后射入所述第二标准具，所述会聚透镜用于将从所述第二标准具透射出的光会聚后射入所述光探测芯片。
优选地，所述发射组件还包括第一侧面收光探测器，所述第一侧面收光探测器设置在所述隔离器与所述第一标准具之间，所述第一侧面收光探测器用于接收所述第一标准具的反射光。
优选地，所述接收组件还包括第二侧面收光探测器，所述第二侧面收光探测器设置在所述第二标准具与所述第二准直透镜之间，所述第二侧面收光探测器用于接收所述第二标准具的反射光。
优选地，所述发射组件还包括第一热敏电阻和第一半导体制冷器，所述第一热敏电阻的阻值依据环境温度发生变化并反馈至所述控制端，所述控制端用于调节所述第一半导体制冷器；
和/或所述接收组件还包括第二热敏电阻和第二半导体制冷器，所述第二热敏电阻的阻值依据环境温度发生变化并反馈至所述控制端，所述控制端用于调节所述第二半导体制冷器。
优选地，所述第一标准具与所述第一侧面收光探测器平行设置。
优选地，所述第二标准具与所述第二侧面收光探测器平行设置。
优选地，所述第一分光片包括第一镀膜面和靠近所述第二分光片的第二镀膜面，所述第二镀膜面镀有全反膜，所述第一镀膜面镀有全透膜；
和/或，所述第二分光片包括有与所述第一分光片靠近的第三镀膜面，所述第三镀膜面镀有全反膜。
优选地，所述第一标准具包括加热电阻、薄膜热敏电阻和硅基座，所述加热电阻包括加热电阻电极位，所述薄膜热敏电阻包括薄膜热敏电阻电极位，所述加热电阻电极位、所述薄膜热敏电阻电极位均与所述硅基座上的金层连接。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
第一分光片用于透射从激光器发出的光至光纤端口，光纤端口用于将发射组件的光传输至光纤。同时，外部的光通过光纤端口传入接收组件，发射组件的第一分光片将外部的光反射至接收组件的第二分光片，第二分光片从而将反射的光继续反射至光探测芯片，光模块从而实现单纤双向。本申请的单纤双向光模块与现有的结构不同，满足了市场多样化的需求。
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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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它的附图。
图1为本发明实施例提供的单纤双向的光模块结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一标准具结构示意图；
图3为本发明实施例提供的封装壳体内部结构示意图。
图示说明：发射组件1、接收组件2、封装壳体3、适配器4；
激光器11、第一准直透镜12、隔离器13、第一标准具14、第一分光片15、第一侧面收光探测器16、第一热敏电阻17、第一半导体制冷器18；
加热电阻141、薄膜热敏电阻142、硅基座143、加热电阻电极位1411、薄膜热敏电阻电极位1421；
第二分光片21、第二准直透镜22、第二标准具23、会聚透镜24、光探测芯片25、第二侧面收光探测器26、第二热敏电阻27、第二半导体制冷器28；
一级台阶31、二级台阶32、金手指33、三级台阶34、第一固定件35、第二固定件36、第一通光孔321、第二通光孔322、第三通光孔351。
具体实施方式
为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。当一个组件被认为是“设置在”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中设置的组件。
此外，术语“长”“短”“内”“外”等指示方位或位置关系为基于附图所展示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或原件必须具有此特定的方位、以特定的方位构造进行操作，以此不能理解为本发明的限制。
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
请参阅图1至3，一种单纤双向的光模块，光模块包括控制端、封装壳体3、发射组件1和接收组件2，发射组件1和接收组件2设置在封装壳体3内，控制端控制发射组件1和接收组件2工作；
发射组件1包括激光器11和第一分光片15，第一分光片15用于透射从激光器11发出的光至光纤端口；
接收组件2包括第二分光片21和光探测芯片25，第一分光片15将从光纤端口传入的光反射至第二分光片21，第二分光片21再将从第一分光片15反射的光反射至光探测芯片25。
第一分光片15用于透射从激光器11发出的光至光纤端口，光纤端口用于将发射组件1的光传输至光纤。同时，外部的光通过光纤端口传入接收组件2，发射组件1的第一分光片15将外部的光反射至接收组件2的第二分光片21，第二分光片21从而将反射的光继续反射至光探测芯片25，光模块从而实现单纤双向。本实施例的单纤双向光模块与现有的结构不同，满足了市场多样化的需求。激光器11和第一分光片15的中心都与发射组件1的光轴重合，第二分光片21和光探测芯片25的中心都与接收组件2的光轴重合。
本申请的单纤双向的光模块包括适配器4，适配器4上设有光纤端口。在一个可选的实施方式中，发射组件1还包括沿着光轴方向依次设置的第一准直透镜12、隔离器13和第一标准具14；
第一准直透镜12将从激光器11发出的发散光转换为平行光后射入隔离器13，隔离器13可有效隔离反向光。第一标准具14将从隔离器13透射出的光射入第一标准具14，第一分光片15将从第一标准具14透射出的光射入光纤端口。
在一个可选的实施方式中，接收组件2包括沿着光轴方向依次设置的第二准直透镜22、第二标准具23和会聚透镜24；
外部的光通过适配器4里的光纤传入，第二准直透镜22将第二分光片21反射的光转换为平行光后射入第二标准具23，第二标准具23继续将光水平透射到会聚透镜24上，会聚透镜24将透射过来的光会聚后射入光探测芯片25，光探测芯片25用于接收光纤输出的光束并对光束进行探测。
为更及时监控到激光器11是否存在异常，在一个可选的实施方式中，发射组件1还包括第一侧面收光探测器16，第一侧面收光探测器16设置在隔离器13与第一标准具14之间，第一侧面收光探测器16接收第一标准具14的反射光。第一侧面收光探测器16根据反射光监控激光器11的出光功率。
具体的，发射光95％通过第一标准具14透射至第一分光片15，5％的发射光从第一标准具14反射到第一侧面收光探测器16。可选的，5％的发射光可垂直入射到第一侧面收光探测器16。第一侧面收光探测器16监控发射光的波长，一旦通过第一标准具14的波长漂移较多，此时第一侧面收光探测器16得到的响应光功率也就越小，第一侧面收光探测器16将反馈这一信息至激光器11。
发射组件1还包括第一热敏电阻17和第一半导体制冷器18。第一热敏电阻17选用负温度系数类别的热敏电阻，温度升高，第一热敏电阻17阻值降低，以此来降低整个系统的功耗。第一热敏电阻17的阻值依据环境温度发生变化并反馈至控制端，控制端获取该反馈信息后，控制调节第一半导体制冷器17的冷热端面传输电流，以此维持冷面的温度，从而有效提高系统的散热能力，稳定传输性能。
在一个可选的实施方式中，接收组件2还包括第二侧面收光探测器26，第二侧面收光探测器26设置在第二标准具23与第二准直透镜22之间，第二侧面收光探测器26接收第二标准具23的反射光，第二侧面收光探测器26根据反射光监控外部光的功率。
接收组件2还包括第二热敏电阻27和第二半导体制冷器28，第二热敏电阻27的阻值依据环境温度发生变化并反馈至控制端，控制端根据反馈信息调节第二半导体制冷器28。
本申请中，第二半导体制冷器28与第一半导体制冷器18为两颗尺寸、功耗不同的半导体制冷器。第二半导体制冷器28配合第二热敏电阻27工作，第一半导体制冷器18配合第一热敏电阻17工作。第二热敏电阻27和第一热敏电阻17属于同类型的热敏电阻。
第一标准具14与第一侧面收光探测器16平行设置。可选的，第一标准具14与发射组件1的光轴夹角为50°-70°，优选地，第一标准具14与与发射组件1的光轴夹角为60°，第一侧面收光探测器16能更高效地接收第一标准具14的反射光。第二标准具23与第二侧面收光探测器26平行设置。可选的，第二标准具23与接收组件2的光轴夹角为5°-20°。优选地，第二标准具23与接收组件2的光轴夹角为10°。
在一个可选的实施方式中，第一分光片15包括第一镀膜面和第二镀膜面，第二镀膜面靠近第二分光片21。其中，第二镀膜面镀有全反膜，第一镀膜面镀有全透膜。
在一个可选的实施方式中，第二分光片21包括有第三镀膜面和第四镀膜面，第三镀膜面与第一分光片15靠近，第三镀膜面镀有全反膜，第二分光片21又称为全反分光片。
为了保证各元件的中心与光轴重合，本实施例中，封装壳体3内设置三个台阶，分别为一级台阶31、二级台阶32和三级台阶34，三者之间有一定高度差。三级台阶34上设置有第一固定件35和第二固定件36，第一固定件35通过点胶的方式贴合第一分光片15，第二固定件36通过点胶的方式贴合第二分光片21。二级台阶32上开设有发射光路的第一通光孔321和接收光路的第二通光孔322。第一固定件35上开设有与适配器4相连的第三通光孔351，第三通光孔351与适配器4的中心重合。封装壳体3内设置有一排的金手指33，金手指33用于内部各元件与外部设备之间的电路连接。
第一标准具14和第二标准具23为同一型号的标准具。以第一标准具14为例，第一标准具14包括加热电阻141、薄膜热敏电阻142和硅基座143，第一标准具14上还设置有通孔144，通孔144用于透射光。加热电阻141包括加热电阻电极位1411，薄膜热敏电阻142包括薄膜热敏电阻电极位1421，加热电阻电极位1411、薄膜热敏电阻电极位1421均与硅基座143上的金层连接。
第一标准具14的工作原理是：当薄膜热敏电阻142感知温度变化，其阻值会随之改变，此信息反馈给控制端，控制端根据反馈信息调节加热电阻141，加热电阻电极位1411与硅基座143上的金层连接，通过加热电阻电极位1411加热，加热引起玻璃材料折射率变化，那么通过第一标准具14的波长也会发生变化。此外，由于入射角度与封装结构有关，第一标准具14与发射组件1光轴的夹角需严格控制。
在发射光路和接收光路都加入了标准具从而实现精准锁波，且可通过加热电极改变透射和反射的波长，因此可以完美兼容1260-1370nm波段MWDM方案的需求。
综上，本实施例的单纤双向的光模块包括发射组件1和接收组件2，发射组件1包括激光器11和第一分光片15，接收组件2包括第二分光片21和光探测芯片25。第一分光片15透射从激光器11发出的光至光纤端口，此外，第一分光片15作为中转站，第一分光片15将外部的光反射至第二分光片21上，光探测芯片25由此接收到外部的光。
以上所述，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 (10)

1.一种单纤双向的光模块，其特征在于，包括控制端、封装壳体(3)、设置在所述封装壳体(3)内的发射组件(1)和接收组件(2)，所述控制端用于控制所述发射组件(1)和所述接收组件(2)工作；
所述发射组件(1)包括激光器(11)和第一分光片(15)，所述第一分光片(15)用于透射从所述激光器(11)发出的光至光纤端口；
所述接收组件(2)包括第二分光片(21)和光探测芯片(25)，所述第一分光片(15)用于将从所述光纤端口传入的光反射至所述第二分光片(21)，第二分光片(21)用于将从所述第一分光片(15)反射的光反射至所述光探测芯片(25)。
2.根据权利要求1所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述发射组件(1)还包括沿着光轴方向依次设置的第一准直透镜(12)、隔离器(13)和第一标准具(14)；
所述第一准直透镜(12)用于将从所述激光器(11)发出的光转换为平行光后射入所述隔离器(13)，所述第一标准具(14)用于将从所述隔离器(13)透射出的光射入所述第一标准具(14)，所述第一分光片(15)用于将从所述第一标准具(14)透射出的光射入光纤端口。
3.根据权利要求1所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述接收组件(2)还包括沿着光轴方向依次设置的第二准直透镜(22)、第二标准具(23)和会聚透镜(24)；
所述第二准直透镜(22)用于将所述第二分光片(21)反射的光转换为平行光后射入所述第二标准具(23)，所述会聚透镜(24)用于将从所述第二标准具(23)透射出的光会聚后射入所述光探测芯片(25)。
4.根据权利要求2所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述发射组件(1)还包括第一侧面收光探测器(16)，所述第一侧面收光探测器(16)设置在所述隔离器(13)与所述第一标准具(14)之间，所述第一侧面收光探测器(16)用于接收所述第一标准具(14)的反射光。
5.根据权利要求3所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述接收组件(2)还包括第二侧面收光探测器(26)，所述第二侧面收光探测器(26)设置在所述第二标准具(23)与所述第二准直透镜(22)之间，所述第二侧面收光探测器(26)用于接收所述第二标准具(23)的反射光。
6.根据权利要求1所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述发射组件(1)还包括第一热敏电阻(17)和第一半导体制冷器(18)，所述第一热敏电阻(17)的阻值依据环境温度发生变化并反馈至所述控制端，所述控制端用于调节所述第一半导体制冷器(17)；
和/或所述接收组件(2)还包括第二热敏电阻(27)和第二半导体制冷器(28)，所述第二热敏电阻(27)的阻值依据环境温度发生变化并反馈至所述控制端，所述控制端用于调节所述第二半导体制冷器(28)。
7.根据权利要求4所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述第一标准具(14)与所述第一侧面收光探测器(16)平行设置。
8.根据权利要求5所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述第二标准具(23)与所述第二侧面收光探测器(26)平行设置。
9.根据权利要求1所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述第一分光片(15)包括第一镀膜面和靠近所述第二分光片(21)的第二镀膜面，所述第二镀膜面镀有全反膜，所述第一镀膜面镀有全透膜；
和/或，所述第二分光片(21)包括有与所述第一分光片(15)靠近的第三镀膜面，所述第三镀膜面镀有全反膜。
10.根据权利要求2所述的单纤双向的光模块，其特征在于，所述第一标准具(14)包括加热电阻(141)、薄膜热敏电阻(142)和硅基座(143)，所述加热电阻(141)包括加热电阻电极位(1411)，所述薄膜热敏电阻(142)包括薄膜热敏电阻电极位(1421)，所述加热电阻电极位(1411)、所述薄膜热敏电阻电极位(1421)均与所述硅基座(143)上的金层连接。
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