CN113727219B - 一种光器件、光网络设备及光网络系统 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种光器件、光网络设备及光网络系统。光器件包括发射器、接收器和插芯。接收器包括第一接收芯片、第二接收芯片、分光组件和内部具有容纳空间的接收座。分光组件位于接收器的光线接收路径上,用于将经插芯传入的不同波段的入射光分离后,分别引导至第一接收芯片和第二接收芯片,以保证接收器接收的不同波段的入射光之间具有一定的隔离度。第一接收芯片和第二接收芯片均设在容纳空间内并相互隔离,以避免接收的不同波段入射光之间的串扰,从而保证接收器和光器件的接收灵敏度。本申请提供的光器件,在保证不同波段的入射光之间满足隔离度需求的同时,有助于减小组合光器件的结构尺寸。
Description
技术领域
本申请涉及光通讯技术领域,特别涉及一种光器件、光网络设备及光网络系统。
背景技术
随着现代社会的发展,信息量的爆炸增长,尤其是大数据时代的来临,对网络吞吐能力的需求不断提高。
光网络系统比如无源光网络(Passive Optical Network,PON)得到了大量的普及。PON包括位于中心控制站的光线路终端(Optical Line Terminal,OLT)、多个安装于用户场所的光网络单元(Optical Network Unit,ONU)以及光分配网络(OpticalDistribution Network,ODN),ODN用于连接OLT和ONU。OLT及ONU里的光器件担负着将网络信号进行光电转换及传输的任务,是整个光网络能够正常通信的基础。随着网络带宽升级,如图2和图3所示,将不同速率的光器件(比如10GPON和GPON)集成在一个光器件内形成一个组合光器件500,已经成为行业趋势。目前,为满足两个不同接收波段的入射光分光隔离度的要求,如图4中所示,组合光器件500的内部在发射光路上增加与插芯40耦合的准直透镜580,实现发射光的平行光结构。为实现不同波段入射光的分离,组合光器件500的光路还设置有多个用于分光的滤光片。
然而,由于准直透镜以及多个滤光片的设置,会使得组合光器件接收端的分光结构较为复杂,从而导致组合光器件的结构尺寸较大。
发明内容
本申请提供了一种光器件、光网络设备及光网络系统,在保证光器件接收的不同波段的入射光之间满足隔离度需求的同时,有助于减小组合光器件的结构尺寸。
第一方面,本申请实施例提供一种光器件,其包括发射器和接收器,发射器用于发射两个不同波段的发射光;
接收器包括第一接收芯片、第二接收芯片、分光组件和接收座,分光组件位于接收器的光线接收路径上,用于将传入的不同波段的入射光分离后,再分别引导至第一接收芯片和第二接收芯片;第一接收芯片和第二接收芯片均设在接收座的容纳空间内并相互隔离,用于分别接收不同波段的入射光。
本申请实施例首先通过将分光组件设在接收器的光线接收路径,对不同波段入射光进行分离,这样能够保证接收器接收的不同波段的入射光之间具有一定的隔离度,从而满足光器件对于分光隔离度的需求,以保证接收器的接收灵敏度。除此之外,通过第一接收芯片和第二接收芯片相互隔离在同一个接收座内,这样一方面可以在同一个接收器的内部实现对不同波段入射光的接收,以避免不同波段入射光之间的串扰,从而保证接收器和光器件的接收灵敏度。另一方面,可以使得光器件通过一个接收器实现对不同波段入射光的接收,相较于现有技术中组合光器件,能够减小光器件的尺寸和封装成本。
在一种可能的实现方式中,入射光包括第一入射光和与第一入射光具有不同波段的第二入射光;分光组件包括分光元件,分光元件设置在光线接收路径上,用于使第一入射光和第二入射光中的一者透过分光元件而反射另一者,以使第一入射光和第二入射光分离。
这样通过分光元件能够使得第一接收芯片和第二接收芯片可以分别接收不同波段的入射光,从而使得光器件可以满足分光隔离度的需求,以保证接收器的接收灵敏度。
在一种可能的实现方式中,分光元件包括发射器和第一接收芯片之间的第一玻片;
第一玻片用于透射第一入射光,并反射第二入射光。
这样通过经第一玻片一方面可以将经插芯传入的第一入射光和第二入射光进行分离后,使得透射后的第一入射光可以进入第一接收芯片的接收区域,从而被第一接收芯片接收;另一方面能够避免第二入射光对第一接收芯片接收的第一入射光产生干扰。
在一种可能的实现方式中,第一玻片为波分复用玻片,波分复用玻片包括基底和位于基底的入光面的波分复用膜。这样第一入射光和第二入射光在波分复用膜的作用下能够透射第一入射光,并反射第二入射光,从而实现第一入射光和第二入射光的分离。
在一种可能的实现方式中,波分复用玻片的一面或者两面上形成有金属膜,金属膜上具有透光区域。这样利用金属材料电磁屏蔽的特性,能够对第一接收芯片接收的第一入射光起到电磁屏蔽作用的同时,有助于分光元件结构的多样化。与此同时,通过金属膜上透光区域的设置,能够便于第一入射光透过波分复用玻片被第一接收芯片所接收。
在一种可能的实现方式中,分光组件还包括位于发射器和第二接收芯片之间的第二玻片,第二玻片用于将反射至第二玻片的第二入射光反射至第二接收芯片。
这样在第二玻片的作用下,可以改变第二入射光的传输路径,从而通过第二接收芯片实现对第二入射光的接收。
在一种可能的实现方式中,第二玻片为反射玻片。这样可以利用反射玻片的反射作用,将第二入射光反射至第二接收芯片,从而实现对第二入射光的接收。
在一种可能的实现方式中,第二接收芯片位于第一玻片和第二玻片之间,第一玻片和第二玻片中的至少一个倾斜设置在光线接收路径上。
这样通过第二接收芯片设在第一玻片和第二玻片之间,配合第一玻片和第二玻片组成的光路,不仅能够使得第一入射光和第二入射光具有相同的光程,而且能够使得第一接收芯片和第二接收芯片可以处于接收器不同的平面上,从而有助于第一接收芯片和第二接收芯片达到更好的隔离效果,以避免不同波段入射光之间的串扰,从而保证接收器和光器件
在一种可能的实现方式中,第一玻片和第二玻片相互平行设置。这样在保证第一接收芯片和第二接收芯片分别对第一入射光和第二入射光接收的同时,由于第一玻片和第二玻片倾斜设置,且相互平行,一方面能够减小接收器的横向尺寸,进而有助于进一步减小接收器和光器件的尺寸,另一方面有助于简化分光组件的光路设计。
在一种可能的实现方式中,容纳空间包括第一容纳空间和第二容纳空间,第一接收芯片容设在第一容纳空间内,第二接收芯片容设在第二容纳空间内,第一容纳空间和第二容纳空间相互隔离。
这样通过相互隔离的实现第一容纳空间和第二容纳空间,可以实现第一接收芯片和第二接收芯片在接收座的容纳空间内的隔离,从而避免两个不同波段的入射光形成串扰,从而保证了接收器和光器件的接收灵敏度。
在一种可能的实现方式中,第一接收芯片密封在第一容纳空间内。这样可以实现对第一接收芯片起到更好的电磁屏蔽效果,能够有效的避免第二入射光进入第一容纳空间被第一接收芯片所接收,以避免接收器内同频的第一入射光和第二入射光形成串扰,降低接收器和光器件的接收灵敏度。
在一种可能的实现方式中,接收座包括基座、第一凸台和第二凸台,第一凸台和第二凸台均设在基座上;
第一凸台、第二凸台与基座共同限定出第一容纳空间,第二凸台的顶部限定出第二容纳空间。
这样可以使得第一容纳空间和第二容纳空间可以处于接收座的不同高度处,能够使得第一入射光和第二入射光具有相同的光程,有助于第一接收芯片和第二接收芯片达到更好的隔离效果,从而进一步提高接收器和光器件的接收灵敏度。与此同时,由于第二容纳空间限定在第二凸台上,可以保证接收器和光器件的尺寸尽可能的小。
在一种可能的实现方式中,第一凸台和第二凸台在基座的周向上共同包围成封闭形状,第一容纳空间位于封闭形状的内部。这样通过第一凸台和第二凸台能够有助于实现将第一接收芯片密封在第一容纳空间内。
在一种可能的实现方式中,接收座还包括第一倾斜载台,分光元件放置在第一倾斜载台上,第一倾斜载台连接在第一凸台和第二凸台之间,并位于第一接收芯片和第二接收芯片之间,用于使分光元件倾斜设置。
这样通过第一倾斜载台能够对分光元件起到支撑的作用,以便于实现分光元件的固定和接收器的封装。与此同时,由于第一倾斜载台位于第一接收芯片和第二接收芯片之间,在确保分光元件对第一入射光和第二入射光进行分离的同时,能够有助于减少第二入射光的光程,从而确保第一入射光和第二入射光具有相同的光程。
在一种可能的实现方式中,第一倾斜载台距离基座较远的一端与第一凸台连接,第一倾斜载台的距离基座较近的一端与第二凸台连接,第一倾斜载台与水平方向之间的夹角为10°-20°。
这样通过设置第一倾斜载台的倾斜方向和倾斜角度,可以使得分光元件呈小角度(比如10°-20°)倾斜设在光线接收路径上,用于实现对第一入射光和第二入射光分离的同时,能够有助于进一步减小接收器和光器件的尺寸。
在一种可能的实现方式中,第一容纳空间的顶部设有用于封闭第一容纳空间的金属盖板,金属盖板位于第一倾斜载台的侧方。
这样一方面可以通过金属盖板盖设在第一容纳空间的顶部,将第一接收芯片密封在第一容纳空间内。另一个方面,由于金属材料电磁屏蔽的特性,在金属盖板和分光元件的作用下,能够对第一接收芯片接收的第一入射光起到更好的电磁屏蔽作用,从而更好的防止接收器内同频的第一入射光和第二入射光形成串扰,进一步提高接收器和光器件的接收灵敏度。
在一种可能的实现方式中,分光元件部分显露于第一倾斜载台的侧方并延伸至至少部分金属盖板上,分光元件上设有可使入射光透过的透光区域。
这样通过第一倾斜载台在实现对分光元件进行固定,能够避免未经分离的第一入射光和第二入射光从第一倾斜载台和金属盖板之间的缝隙进入第一接收芯片,对第一接收芯片接收的第一入射光造成干扰。与此同时,能够使得分光元件相对于金属盖板的设置更加多样化。
在一种可能的实现方式中,第二凸台上具有两个凸出部,两个凸出部在第二凸台上相对设置,且之间形成第二容纳空间。
这样可以使得第一容纳空间和第二容纳空间位于接收座的不同位置处,从而实现对第一接收芯片和第二接收芯片的相互隔离,以避免第一入射光和第二入射光之间相互串扰,从而保证接收器和光器件的接收灵敏度。
在一种可能的实现方式中,凸出部背离基座的一端具有第二倾斜载台,分光组件中的第二玻片通过第二倾斜载台倾斜设置在第二凸台上,并盖设在第二容纳腔的顶部。
这样可以通过设置第二倾斜载台的倾斜方向和倾斜角度,使得第二玻片呈小角度(比如10°-20°)倾斜设在光线接收路径上,并与分光元件平行设置,用于将第二入射光反射至第二接收芯片的同时,能够有助于进一步减小接收器和光器件的尺寸。
在一种可能的实现方式中,接收器还包括用于将第一入射光和第二入射光汇聚至分光元件的第一透镜,第一透镜位于接收座的入光侧。
这样在分光元件之前通过第一透镜将第一入射光和第二入射光进行汇聚形成汇聚光,一方面能够提高第一入射光和第二入射光的分离效率和光线利用率,另一方面能够采用较小尺寸的分光元件实现对第一入射光和第二入射光的分离,有助于进一步缩小接收器和光器件的尺寸。
在一种可能的实现方式中,第一透镜为管帽透镜,管帽透镜套设在接收座的入光侧。这样经插芯传入的入射光可以首先经管帽透镜的作用后汇聚至分光元件。
在一种可能的实现方式中,光器件包括插芯,发射器包括第一发射器和第二发射器,光器件的发射光路上设有滤光组件,滤光组件用于将第一发射器和第二发射器发射的发射光合束后与插芯耦合。
这样光器件的发射光可以不需要在发射光路中设置准直透镜实现发射光的平行光结构,能够直接利用滤光组件实现发射光的合束,以配合接收器内部光路的设置,以满足光器件对于分光隔离度的要求,能够简化发射光路的耦合工序和光元件,有助于进一步减小光器件的结构尺寸,降低光器件的加工工艺。
第二方面,本申请实施例提供一种光网络设备,其包括如上权利要求中任意一项光器件。
本申请实施例通过光网络设备中设置光器件,在实现光器件使用同一插芯或者光纤实现不同波段的入射光接收,以满足不同客户对光网络设备传输速率的需求的基础上,一方面能够使得光网络设备具有一定的接收灵敏度,另一方面能够有助于光网络设备的小型化。
在一种可能的实现方式中,光网络设备为光线路终端或者光网络单元。这样能够使得光网络设备的结构更加多样化。
第三方面,本申请实施例提供一种光网络系统,其包括光线路终端和光网络单元,光线路终端和光网络单元中的至少一者为上述权利要求中的光网络设备。
本申请实施例通过光网络系统中的光线路终端和光网络单元中的至少一者中设置光器件,在实现光线路终端和光网络单元对不同波段的入射光接收,以满足不同客户对光网络设备传输速率的需求的基础上,一方面能够使得光网络系统具有一定的接收灵敏度,另一方面能够有助于光网络系统的小型化和多样化。
附图说明
图1为现有技术中提供的一种无源光网络PON的原理框图;
图2为现有技术中提供的另一种无源光网络PON的原理框图;
图3为现有技术中提供的又一种无源光网络PON的原理框图;
图4为现有技术中提供的图3中组合光器件的原理示意图;
图5为本申请实施例提供的光器件的结构示意图;
图6为本申请实施例提供的图5中光器件的拆分示意图一;
图7为本申请实施例提供的图5中光器件中壳体的结构示意图;
图8为本申请实施例提供的一种光器件的原理示意图;
图9为本申请实施例提供的另一种光器件的原理示意图;
图10为本申请实施例提供的一种光器件中接收器的光路示意图;
图11为本申请实施例提供的一种分光元件的结构示意图;
图12为本申请实施例提供的一种接收器的结构示意图;
图13为本申请实施例提供的图5中光器件的拆分示意图二;
图14为本申请实施例提供的接收器去掉第一透镜后的结构示意图;
图15为图14中A区域中接收器另一角度的结构示意图;
图16为图15中接收器去掉分光组件和金属盖板的结构示意图;
图17为本申请实施例提供的接收座的结构示意图;
图18为本申请实施例提供的接收座的正视图;
图19为图18中接收座B区域的放大示意图;
图20为图19中接收座的俯视图。
附图标记说明:
100-光器件;10-壳体;11-腔体;12-开孔;
20-发射器;21-第一发射器;22-第二发射器;23-滤光组件;231-第一滤片;232-第二滤片;24-管帽透镜;25-第一隔离器;26-第二隔离器;27-接力透镜;
30-接收器;31-第一接收芯片;32-第二接收芯片;33-分光组件;331-分光元件;3311-第一玻片;33111-基底;33112-波分复用膜;3312-金属膜;3312a-第一金属膜;3312b-第二金属膜;3313-透光区域;332-第二玻片;34-接收座;341-第一容纳空间;342-第二容纳空间;343-基座;3431-固定台;344-第一凸台;345-第二凸台;346-第一倾斜载台;347-金属盖板;348-凸出部;349-第二倾斜载台;35-第一透镜;351-管帽;352-透镜;
40-插芯;50-发射光;51-第一发射光;52-第二发射光;60-入射光;61-第一入射光;62-第二入射光;70-信号放大芯片;80-滤波元件;90-管脚;
200-光线路终端;
300-光分配网络;
400-光网络单元;
500-组合光器件;510-第一发射端;520-第二发射端;530-第一接收端;540-第二接收端;550-第一滤光片;560-第二滤光片;570-第三滤光片;580-准直透镜;
600-无源光网络。
具体实施方式
本申请的实施方式部分使用的术语仅用于对本申请的具体实施例进行解释,而非旨在限定本申请。
光传输凭借其独有的超高带宽,低电磁干扰等特性,为现代通信方案主流,尤其是新建的网络,以光纤到户为代表的接入网络,正在大规模的部署。在光网络全面普及的整体形势之下,无源光网络600(Passive Optical Network,PON)得到了大量的普及。如图1中所示,无源光网络600包括位于中心控制站(比如机房)的光线路终端(Optical LineTerminal,OLT)200、多个安装于用户场所的光网络单元(Optical Network Unit,ONU)400以及光分配网络(Optical Distribution Network,ODN)300,ODN用于连接OLT和ONU,以实现OLT和ONU的通信,从而服务一定数目的用户端。作为光网络中的关键构成,OLT及ONU里的光器件担负着将网络信号进行光电转换及传输的任务,是整个光网络能够正常通信的基础。
正如背景技术中所描述的,将如图2中所示的不同传输速率(比如10GPON和GPON)的光器件集成在一个光器件内形成一个如图3中所示的组合(Combo)光器件500,相对于如图2中所示的波分复用模块(比如分波器)外置的方式,这样不仅可以节省宝贵机房资源,而且具有更低插损,能够提供更大功率预算等优点,更受运营商青睐。
参考图4所示,现有技术中的组合光器件500可以包括第一发射端510、第二发射端520、第一接收端530、第二接收端540和插芯40。第一发射端510和第二发射端520用于发射两个不同波段的发射光50并与插芯40中的光纤耦合后经插芯40向外部发射。第一接收端530和第二接收端540用于分别接收经插芯40中的光纤传入的不同波段的入射光,从而实现在一个光器件中使用同一光纤实现多路光收发,以满足不同客户对PON传输速率的需求。示例性的,第一发射端510可以看作波长为1577nm的激光芯片,第二发射端520可以看作波长为1490nm的激光芯片,第一接收端530可以看作波长为1270nm的接收芯片,第二接收端540可以看作波长为1310nm的接收芯片。
需要说明的是,可同时支持任意两种不同传输速率的光器件可以被称为组合光器件500。示例性的,组合光器件500可以同时支持GPON、10GPON、25GPON和50GPON等中的任意两种或者同时支持EPON、10GEPON、25GEPON和50GEPON等中的任意两种。可以理解的是,上述组合光器件500也可以称为光器件。
根据PON领域标准化组织(ITU)标准规定,对于使用光信号的波长方面,GPON光器件100可以发送波长为1490nm的光,接收波长为1310nm的光,10GPON光器件100可以发送波长为1577nm的光,接收波长为1270nm的光。在组合光器件500需要将这两组接收和发送共四向波段共用一光纤端口,以实现数据的传输。同时由于光器件的每个接收波段均含一定的谱宽,比如GPON的光器件可以接收1290nm-1330nm波段的入射光,10GPON的光器件可以接收1260nm-1280nm波段的入射光。此时,组合光器件500中GPON光器件接收波段与10GPON光器件接收波段的波长间隔差只有10nm,而且根据PON领域ITU标准规定要求两个接收波段的分光隔离度需达到30dB以上。
为满足两个接收波段分光隔离度的要求,如图4中所示,现有技术中的组合光器件500在其发射光路上增加与插芯40中的光纤耦合的准直透镜580,这样不仅能够实现发射光的平行光结构,满足两个接收波段分光隔离度,而且能够通过光纤实现数据的传输。在此基础上,通过多个在组合光器件500的光路中还设置有多个滤光片,用于将两个不同波段接收波段的入射光分离。具体的,如图4中所示,多个滤光片包括第一滤光片550、第二滤光片560和第三滤光片570,通过将第一滤光片550在光路中成小角度(比如与竖直方向的夹角10°-20°)倾斜,将入射光中的其中一个(比如波长为1270nm的入射光)反射并与入射光中的另一个(比如波长为1310nm的入射光)分离,第二滤光片560将被第一滤光片550反射的入射光再次反射至第一接收端530,并被第一接收端530接收。透过第一滤光片550的入射光经第三滤光片570反射并被第二接收端540接收。
然而,由于组合光器件500光路中准直透镜580以及多个滤光片的设置,会使得组合光器件500接收端的分光结构较为复杂,从而导致组合光器件500的结构尺寸较大。
为此,本申请提供一种光器件、光网络设备及光网络系统,在保证接收器接收的不同波段的入射光之间具有一定的隔离度的同时,有助于减小组合光器件的结构尺寸。
其中,光网络设备可以包括本申请实施例中的光器件。也就是说,光器件可以理解为光网络设备的一个组成单元。光网络设备可以为光线路终端200或者光网络单元400。
光线路终端200可以包括业务板和光模块,该光模块中可以包括光器件。业务板用于完成媒体接入控制(MediaAccess Control,MAC)层协议处理功能和PON层协议转换,通过光模块将电信号转化为光信号,在传输网路中进行传输。光线路终端200还可以包括机柜和设在机柜内的电源板和散热风扇等。
光网络单元400可以用于接收光线路终端200传输过来的光信号,并通过光器件将光信号转换为电信号。相应的,光网络单元400还可以包括信号处理芯片,电信号经信号处理芯片处理后传输给用户的终端设备(比如交换机等)。光网络单元400还可以包括壳体和设在壳体内的供电单元等。
光网络系统可以包括光线路终端200和光网络单元400,光线路终端200通过光分配网络300与光网络单元400相连接,从而实现对用户端的光网络单元400进行控制。光线路终端200和光网络单元中400的至少一者可以看作本申请实施例中的光网络设备。也就是说,光线路终端200和光网络单元400中的一个或者两个可以包括本申请实施例中的光器件。光网络系统可以包括无源光网络系统或者其他具有光线路终端200或者光网络单元400的光网络系统。即光网络系统可以包括但不仅限于无源光网络系统。其中,无源光网络600可以包括以太无源光网络(Ethernet-based Passive Optical Network,EPON)、千兆无源光网络(Gigabit-Capable Passive Optical Network,EPON,GPON)等。
下面本申请以GPON为应用场景,对本申请实施例的光器件来做进一步阐述。
图5为本申请实施例提供的光器件的结构示意图,图6为本申请实施例提供的图5中光器件的拆分示意图一,图7为本申请实施例提供的图5中光器件中壳体的结构示意图。
如图5和图6中所示,分别给出了光器件100的整体结构示意图和拆分结构示意图。参考图5和图6所示,光器件100可以包括发射器20和接收器30。发射器20用于发射两个不同波段的发射光50,从而实现光器件100光信号的发射。接收器30可以用于接收传入的入射光60,并将入射光60转换成电信号,从而实现光器件100光信号的接收。
其中,光器件100可以包括插芯40,这样发射器20发射的两个不同波段的发射光50可以经插芯40射出。接收器30接收的入射光60也可以经插芯40传入。这样通过发射器20、接收器30和插芯40,从而实现光器件100光信号的发射和接收。
需要说明的是,发射光50和入射光60均可以理解为光器件100的光信号。
应理解的是,插芯40还可以包括穿设在内部用于光信号传输的光纤(在图中未标示)。光器件100还可以包括具有腔体11的壳体10。光纤通过插芯40与壳体10的一端连接。发射器20、接收器30和插芯40可以通过焊接或者其他的方式固定在壳体10的不同位置处,并与壳体10的腔体11相连通,以便于光信号(比如入射光60和发射光50)在腔体11内的传输。
具体的,参考图7所示,为了便于发射器20、接收器30和插芯40与腔体11相连通,壳体10上还开设有多个与腔体11相连通的开孔12,该开孔12分别与发射器20、接收器30和插芯40相对应。这样在实现对发射器20、接收器30和插芯40固定的同时,能够使得发射器20、接收器30和插芯40与壳体10的腔体11相连通。
其中,光器件100也可以称为光组件、光传输模块、光单元或者其他等。光器件100可以包括光收发组件,光收发组件用于光信号的发送及接收,其可以作为光器件100中最重要的部件。应理解的是,光器件100还可以包括电子组件。现有技术中,将光收发组件的管脚与外围的电子组件进行电连接,然后封装即构成了本申请实施例中的光器件100。接收器30、发射器20、插芯40、插芯40内的光纤以及壳体10构成了光器件100中的上述光收发组件。在本实施例中,对于光器件100中的电子组件并不做进一步阐述,具体可以参考现有技术。
可以理解的是,本申请实施例示意的结构并不构成光器件100的具体限定。在本申请另一些实施例中,光器件100可以包括比图示更多或更少的部件,或者组合某些部件,或者拆分某些部件,或者不同的部件布置。图示的部件可以以硬件,软件或软件和硬件的组合实现。
下面对本申请实施例中的光器件100作进一步阐述。
图8为本申请实施例提供的一种光器件的原理示意图,图9为本申请实施例提供的另一种光器件的原理示意图,图10为本申请实施例提供的一种光器件中接收器的光路示意图,图11为本申请实施例提供的一种分光元件的结构示意图。
参考图8和图9所示,接收器30可以包括第一接收芯片31、第二接收芯片32、分光组件33和内部具有容纳空间的接收座34。分光组件33可以位于接收器30的光线接收路径(在图中未标示)上,用于将经插芯40传入的不同波段的入射光60分离后,分别引导至第一接收芯片31和第二接收芯片32,以使第一接收芯片31和第二接收芯片32分别接收不同波段的入射光60。第一接收芯片31和第二接收芯片32均设在容纳空间内并相互隔离。
这样首先通过分光组件33设在接收器30的光线接收路径,对不同波段入射光60进行分离,保证接收器30接收的不同波段的入射光60之间具有一定的隔离度,以满足PON领域ITU标准中对光器件100分光隔离度的规定(分光隔离度需达到30dB以上)。然后通过接收座34内相互隔离的第一接收芯片31和第二接收芯片32,可以在一个接收器30的内部实现对不同波段入射光60的接收,以避免不同波段入射光60之间的串扰,从而保证接收器30和光器件100的接收灵敏度。除此之外,在实现接收器30对不同波段入射光60接收的同时,由于第一接收芯片31和第二接收芯片32隔离在接收器39内,这样光器件100可以通过一个接收器30实现对不同波段入射光60的接收,相较于现有技术中组合光器件500(如图4中所示),能够减小光器件100的尺寸和封装成本。
其中,两个发射光50可以具有相同的带宽(比如10G或者其他的带宽)。此时两个发射光50可以理解为同频信号,这样能够使得光器件100可以适用于某一类用户。该类用户对于光器件100具有相同的传输速率的要求。相较于如图3和图4中所示的组合光器件500,两个发射光50可以具有相同的带宽(比如10G)时,可以实现光器件100的高速的传播速率(比如接收速率都是9.953Gbps),有助于光器件100传输速率的大幅度提升。需要说明的是,如图3和图4中的组合光器件500的接收速率一般为1.244Gbps。
或者,两个发射光50也可以具有不同的带宽(比如1G和10G)。这样可以使得在同一个光器件100内同时存在两种不同的带宽,使得光器件100具有两者不同的业务形式,能够通过同一个光器件100满足更多用户的不同需求,使得本申请实施例的光器件100的适用性更广。
作为一种可能的实施方式,发射器20可以包括第一发射器21和第二发射器22。第一发射器21和第二发射器22可以位于光器件100的壳体10上的不同位置处,形成光器件100上的两个发射端。光器件100的发射光路上设有滤光组件23,滤光组件23用于将第一发射器21和第二发射器22发射的发射光50合束后与插芯40中的光纤耦合,使得第一发射器21和第二发射器22发射的发射光50经插芯40内的光纤射出,从而完成光信号的发射。
具体的,第一发射器21可以与第二发射器22垂直设置。也就是说,第一发射器21和第二发射器22在光器件100的壳体10上可以处于两个相互垂直的不同位置。这样一方面第一发射器21和第二发射器22发射的发射光50可以从两个相互垂直的方向打到滤光组件23上,便于发射光50合束与插芯40耦合;另一方面相对于第一发射器21和第二发射器22均在光器件100的壳体10上水平设置的方式,能够有助于进一步减小光器件100的结构尺寸。
应理解的是,光器件100的壳体10内还具有发射光路(在图中未标示)。该发射光路可以理解为发射光50传输至插芯40之间的传输路径。具体的,在壳体10内,第一发射器21和第二发射器22与插芯40之间限定出的区域可以看作上述发射光路。
下面将第一发射器21发射的发射光50定义为第一发射光51,第二发射器22发射的发射光50定义为第二发射光52,以便于对发射光50经滤光组件23合束的原理进行阐述。
如图8所示,滤光组件23可以包括第一滤片231和第二滤片232,第一滤片231和第二滤片232在发射光路上两个相对设置,且均与水平方向呈45°。其中,第一滤片231在发射光路上靠近第一发射器21和第二发射器22设置,且第一滤片231与第一发射光51的传输方向之间的夹角为钝角。第二滤片232在发射光路上靠近插芯40的一端设置,且第二滤片232与第一发射光51的传输方向之间的夹角a为45°(如图8和图9中所示)。为了便于第一发射光51和第二发射光52经滤光组件23后合束与插芯40耦合,第一滤片231可以反射第二发射光52并透过第一发射光51,第二滤片232可以使第一发射光51和第二发射光52均透过。根据光学反射和透射原理可知,当第一发射光51和第二发射光52分别从如图8中所示相互垂直的方向打到第一滤片231上时,在第一滤片231的作用下,可以反射第二发射光52并透过第一发射光51,并将反射后的第一发射光51和透过的第二发射光52合为一束,透过第二滤光片560与插芯40耦合。
需要说明的是,第一滤片231可以选择现有技术中能够使第一发射光51透过并反射第二发射光52的滤光片。相应的,第二滤片232可以选择现有技术中能够使第一发射光51和第二发射光52透过的滤光片。
其中,第一发射器21和第二发射器22还可以包括管帽透镜24,这样在管帽透镜24的作用下,可以将第一发射光51和第二发射光52汇聚至第一滤片231上,有助于第一发射光51和第二发射光52的合束。这样光器件100的发射光50可以不需要在发射光路中设置准直透镜580实现发射光50的平行光结构,能够直接利用管帽透镜24和滤光组件23实现发射光50的合束,以配合接收器30内部光路的设置满足光器件100对于分光隔离度的要求,从而相较于图4中所示的发射光路,能够简化发射光路的耦合工序和光元件,有助于进一步减小光器件100的结构尺寸,降低光器件100的加工工艺。
作为一种可能的实施方式,第一发射器21和第二发射器22可以采用相同的带宽(比如10G),从而形成双路10G的发射光路。此时,第一发射光51和第二发射光52可以看作同频信号。这样能够使得光器件100可以适用于光器件100具有相同传输速率要求的一类用户,能够满足该类客户对于光器件100高速的传播速率的需要。当第一发射器21和第二发射器22均采用10G的带宽时,相应的,本申请实施例中光器件100的两路的接收速率均可以达到9.953Gbps,相较于现有技术中1.244Gbps有大幅度的提升。
示例性的,第一发射器21可以采用PON领域标ITU标准规定的10GPON的波段,第一发射光51的波段为1575nm-1580nm中的任意一个,比如1577nm,此时接收器30接收的波段为1260nm-1280nm,比如1270nm。第二发射器22发出的第二发射光52的波段可以为1470nm-1510nm中的任意一个,比如1490nm,相对应的,接收器30接收的波段可以为1290nm-1330nm,比如1310nm。第二发射光52的波段并不局限于上述波长,相应的,接收器30接收的与第二发射器22相对于的波段也并不局限于上述波长。第二发射器22发射的第二发射光52和接收器30对应的接收波段可以是光纤传输波段的任意波段的组合。
由于第一发射器21一般采用电吸收调制(Electlro-absorption ModulatedLaser,EML)激光器,需要加入热沉,这样会使得第一发射器21相较于第二发射器22具有较大的尺寸,同时耦合效率更严格。
为了进一步减小光器件100的结构尺寸,本申请实施例中,第一发射器21可以与插芯40相对设置并与插芯40在壳体10上位于同一水平方向上,且第一发射器21的管帽透镜24朝向插芯40的一侧(如图8和图9中所示)设置,这样能够便于第一发射器21与插芯40的耦合。
为了避免发射光50在插芯40的作用下反射至发射器20,参考图8和图9中所示,本申请实施例在第一发射器21和第一滤片231之间设有第一隔离器25、在第二发射器22和第一滤片231之间设有第二隔离器26。这样能够通过第一隔离器25和第二隔离器26对反射回来的第一发射光51和第二发射光52进行隔离,以避免对第一发射器21和第二发射器22的光路造成干扰。
进一步的,参考图9所示,第二滤片232和插芯40之间还设有接力透镜27,这样可以通过接力透镜27能够将合束后的第一发射光51和第二发射光52再次汇聚,以增加耦合效率或者适配第一发射器21和第二发射器22的管帽透镜24的焦距。接力透镜27可以为采用现有技术中的汇聚透镜等。
或者,作为另一种可能的实施方式,第一发射器21和第二发射器22也可以采用采用不同的带宽(比如1G和10G),这样能够通过同一个光器件100兼容两种不同的业务形式,以满足更多用户的不同需求。
需要说明的是,在实际应用中,第一发射器21中的发射芯片和第二发射器22中的发射芯片也可以集成在一起形成,在光器件100上形成一个发射端,这样能够进一步减小光器件100的结构尺寸和封装成本。
下面本申请以光器件100上分别设有第一发射器21和第二发射器22,且第一发射器21和第二发射器22均具有相同的带宽(比如10G)为例,对本申请实施例的光器件100做进一步阐述。
其中,光线接收路径可以理解为光器件100内用于接收入射光60的传输路径。具体的,在壳体10内,第一接收芯片31和第二接收芯片32与插芯40之间限定出的区域可以看作上述光线接收路径。光线接收路径可以部分位于壳体10内,部分位于接收器30内部。
具体的,参考图8和图9所示,分光组件33可以设在接收器30的内部,这样可以在接收器30内部实现对不同波段入射光60的分离和接收,从而相较于图4中所示的发射光路,一方面能够简化光器件100发射光路的耦合工序和光元件,有助于进一步减小光器件100的结构尺寸,另一方面可以降低光器件100的加工工艺。
具体的,入射光60可以包括第一入射光61和第二入射光62,第一入射光61和第二入射光62具有不同的波段。示例性的,第一入射光61的波段可以为1260nm-1280nm,比如1270nm,第二入射光62的波段可以为1290nm-1330nm,比如1310nm。
参考图10所示,分光组件33可以包括分光元件331,分光元件331可以设置在光线接收路径上,用于使第一入射光61和第二入射光62中的一者透过分光元件331而另一者被分光元件331反射,以分离第一入射光61和第二入射光62,从而便于第一接收芯片31和第二接收芯片32可以分别接收不同波段的入射光60,保证接收器30接收的第一入射光61和第二入射光62之间具有一定的隔离度,以满足光器件100分光隔离度达到30dB以上的要求。
示例性的,参考图10所示,分光元件331可以使得第一入射光61透过,而反射第二入射光62,这样第一入射光61和第二入射光62经过分光元件331的作用后,可以实现对第一入射光61和第二入射光62的分离,以有限保证接收器30的接收灵敏度。
或者,分光元件331也可以使得第二入射光62透过,而反射第一入射光61。下面本申请以分光元件331透射第一入射光61而反射第二入射光62为例,对本申请实施例中的光器件100做进一步阐述。
具体的,分光元件331可以包括第一玻片3311,第一玻片3311可以位于发射器20和第一接收芯片31之间。第一玻片3311用于透射第一入射光61,并反射第二入射光62。这样可以经第一玻片3311将经插芯40传入的第一入射光61和第二入射光62进行分离后,使得透射后的第一入射光61可以进入第一接收芯片31的接收区域,从而被第一接收芯片31接收。与此同时,通过第一玻片3311还能够避免第二入射光62对第一接收芯片31接收的第一入射光61产生干扰。
示例性,第一玻片3311可以与第一接收芯片31相对设置(如图9中所示),也可以偏离第一接收芯片31设置,即第一玻片3311与第一接收芯片31呈偏心设置。在本实施例中,对于第一玻片3311和第一接收芯片31之间的位置并不做进一步限定,只要第一玻片3311位于光线接收路径上,能够使得透射后的第一入射光61可以被第一接收芯片31接收的同时,能够使反射后的第二入射光62被第二接收芯片32接收即可。
进一步的,参考图11所示,第一玻片3311可以为波分复用玻片。波分复用玻片可以包括基底33111和波分复用膜33112,波分复用膜33112可以位于基底33111的入光面。这样第一入射光61和第二入射光62在波分复用膜33112的作用下能够透射第一入射光61,并反射第二入射光62,从而实现第一入射光61和第二入射光62的分离。
其中,波分复用(Wavelength Division Multiplexing,WDM)膜可以采用镀膜、涂覆或者其他的一体成形工艺形成在基底33111的入光面上,以形成第一玻片3311的一体化结构。这样可以使得波分复用膜33112与基底33111的结合强度更高,在WDM膜的作用下,可以实现对不同波段的入射光60(比如第一入射光61和第二入射光62)分离的同时,能够保证第一玻片3311的使用寿命。
示例性的,基底33111可以采用玻璃或者其他透光性材料制备而成。具体,WDM膜对不同波段入射光60的分离原理可以参考现有技术中描述,在本实施例中,不在对其做进一步阐述。
进一步的,波分复用玻片的至少一面上可以通过镀膜或者其他工艺形成有金属膜3312。也就是说,金属膜3312可以形成在波分复用玻片的一面或者两面上。这样利用金属材料电磁屏蔽的特性,能够对第一接收芯片31接收的第一入射光61起到电磁屏蔽作用的同时,有助于分光元件331结构的多样化。
在实际应用中,通常在波分复用玻片相对的两面上形成金属膜3312,即如图11中所示的,波分复用玻片的上表面形成有第一金属膜3312a,波分复用玻片的下表面形成有第二金属膜3312b,这样可以简化分光元件331的制造工艺。
为了便于至少部分入射光60的透过,金属膜3312上还具有透光区域3313。这样当金属膜3312形成在波分复用膜33112的两面上时,第一金属膜3312a和第二金属膜3312b上均设有透光区域3313。第一入射光61和第二入射光62可以经第一金属膜3312a上透光区域3313打到WDM膜上,从而在WDM膜的作用下,实现第一入射光61和第二入射光62的分离。被WDM膜反射的第二入射光62可以再次经过第一金属膜3312a上的透光区域3313射出,被第二接收芯片32接收。与此同时,透过WDM膜的第一入射光61可以第二金属膜3312b的透光区域3313,从而被第一接收芯片31接收。
其中,第一金属膜3312a的透光区域3313可以与第二金属膜3312b的透光区域3313相对设置(如图11中所示),也可以偏离第二金属膜3312b的透光区域3313设置。在本实施例中,对于第一金属膜3312a的透光区域3313和第二金属膜3312b的透光区域3313的相对位置并不做进一步限定,只要第一金属膜3312a的透光区域3313和第二金属膜3312b的透光区域3313的设置可以满足第一入射光61的光路设计,能够透过分光元件331并被第一接收芯片31接收即可。
透光区域3313可以理解为金属膜3312上开设的可使第一入射光61和第二入射光62透过的通孔。示例性的,该通孔可以为条形通孔或者其他形状的通孔。在本实施例中,对于通孔的结构并不做进一步限定。
进一步的,分光组件33还可以包括第二玻片332,第二玻片332可以位于发射器20和第二接收芯片32之间。第二玻片332用于将反射至第二玻片332的第二入射光62反射至第二接收芯片32。这样在第二玻片332的作用下,可以改变第二入射光62的传输路径,从而通过第二接收芯片32实现对第二入射光62的接收。
具体的,第二玻片332可以为反射玻片,或者其他能够实现对第二入射光62进行反射的玻片。反射玻片可以选用现有技术中能够对第二入射光62所处的波段(1290nm-1330nm)进行反射的反射玻片。
作为一种可能的实现方式,第二接收芯片32可以位于第一玻片3311和第二玻片332之间(如图10中所示),第一玻片3311和第二玻片332中的至少一个倾斜设置在光线接收路径上。这样在第一玻片3311对第一入射光61和第二入射光62分离,第二玻片332对第二入射光62反射的基础上,通过第二接收芯片32设在第一玻片3311和第二玻片332之间,并配合第一玻片3311和第二玻片332组成的光路,不仅能够第一入射光61和第二入射光62具有相同的光程,而且第一接收芯片31和第二接收芯片32处于接收器30不同的平面上,从而有助于第一接收芯片31和第二接收芯片32达到更好的隔离效果,以避免不同波段入射光60之间的串扰,从而保证接收器30和光器件100的接收灵敏度。
其中,第一玻片3311和第二玻片332相互平行设置。也就是说,第一玻片3311和第二玻片332均倾斜设置在光线接收路径上,且相互平行(如图10中所示)。这样在保证第一接收芯片31和第二接收芯片32分别对第一入射光61和第二入射光62接收的同时,由于第一玻片3311和第二玻片332倾斜设置,能够减小接收器30的横向尺寸,进而有助于进一步减小接收器30和光器件100的尺寸。与此同时,由于第一玻片3311和第二玻片332相互平行设置,还能够简化分光组件的光路设计。
具体的,第一玻片3311和第二玻片332在光线接收路径的倾斜角度均为10°-20°之间的任意一个,比如15°。在下文中会结合接收座34的结构,对第一玻片3311和第二玻片332具体的倾斜方式做进一步阐述。
或者,在使得第一入射光61和第二入射光62具相同的光程的同时,第二接收芯片32也可以位于分光元件331和第一接收芯片31之间,且第二接收芯片32与第一接收芯片31处于接收器30不同的平面上。具体可以参考上述第二发射光52的光路设计。这样可以使得第二玻片332和第二接收芯片32的设置方式更加多样化。
图12为本申请实施例提供的一种接收器的结构示意图。
为了将经插芯40传入的不同波段的入射光60进行汇聚,参考图12所示,接收器30还可以包括第一透镜35,第一透镜35位于接收座34的入光侧,用于将第一入射光61和第二入射光62汇聚至分光元件331。这样首先通过第一透镜35将第一入射光61和第二入射光62进行汇聚形成汇聚光后,再经过分光元件331对第一入射光61和第二入射光62进行分离,一方面能够提高第一入射光61和第二入射光62的分离效率和光线利用率,另一方面能够采用较小尺寸的分光元件331实现对第一入射光61和第二入射光62的分离,有助于进一步缩小接收器30和光器件100的尺寸。
示例性的,第一透镜35可以为管帽透镜或者其他汇聚透镜。管帽透镜可以套设在接收座34的入光侧,以便经插芯40传入的入射光60可以首先经管帽透镜的作用后汇聚至分光元件331。管帽透镜包括管帽351和嵌设在管帽351远离接收座34一端的透镜352。管帽351可以通过焊接、粘结或者其他的方式固定在接收座34周侧外侧的固定台3431上,从而实现管帽透镜与接收座34的固定。
需要说明的是,在入射光60进入第一透镜35之前,入射光60首先沿着水平方向达到第二滤片232上,经第二滤片232的作用,将入射光60反射至第一透镜35,然后再在第一透镜35的作用下汇聚至分光元件331(如图8中所示)。这样通过第二滤片232一方面可以实现改变入射光60的传输路径,由于第二滤片232在发射光路中呈45°倾斜设置,能够使得入射光60可以垂直进入第一透镜35,另一方面可以对经插芯40传入的其他光线进行过滤,以避免对接收器30接收的入射光60进行干扰。
具体的,第二滤片232可以选用现有技术中能够使第一发射光51和第二发射光52透过,反射第一入射光61和第二入射光62的滤光片。或者,第二滤片232也可以在第二滤光片560朝向插芯40的一面上形成一个反射膜(在图中未标示),该反射膜可以反射第一入射光61和第二入射光62,并使第一发射光51和第二发射光52透过。其中,反射膜可以针对入射光60和发射光50的波长在现有技术中进行选择。在本实施例中,对于第二滤片232的结构并不做进一步限定。
图13为本申请实施例提供的图5中光器件的拆分示意图二,14为本申请实施例提供的接收器去掉第一透镜后的结构示意图,图15为图14中A区域中接收器另一角度的结构示意图。
从图13可以看出,容纳空间可以包括用于容设第一接收芯片31的第一容纳空间341和用于容设第二接收芯片32的第二容纳空间342。第一容纳空间341和第二容纳空间342相互隔离。也就是说,接收座34的容纳空间可以包括两个相互隔离的容纳空间,分别用于容设第一接收芯片31和第二接收芯片32,从而实现第一接收芯片31和第二接收芯片32在容纳空间内的隔离,从而实现利用第一接收芯片31和第二接收芯片32对第一入射光61和第二入射光62分别接收,达到防止两个不同波段的入射光60串扰的目的,从而保证了接收器30和光器件100的接收灵敏度。
为了达到更好的电磁屏蔽的效果,第一接收芯片31可以密封在第一容纳空间341内。这样可以实现对第一接收芯片31起到更好的电磁屏蔽效果,能够有效的避免第二入射光62进入第一容纳空间341被第一接收芯片31所接收,以防止接收器30内同频的第一入射光61和第二入射光62形成串扰,降低接收器30和光器件100的接收灵敏度。
图16为图15中接收器去掉分光组件和金属盖板的结构示意图,图17为本申请实施例提供的接收座4的结构示意图,图18为本申请实施例提供的接收座的正视图,图19为图18中接收座B区域的放大示意图,图20为图19中接收座的俯视图。
作为一种可能的实施方式,参考图13至图17所示,接收座34可以包括基座343、第一凸台344和第二凸台345,第一凸台344和第二凸台345均设在基座343上。第一凸台344、第二凸台345与基座343共同限定出第一容纳空间341。第二凸台345的顶部限定出第二容纳空间342。这样通过基座343上的第一凸台344和第二凸台345的设置,可以限定出第一容纳空间341和第二容纳空间342,且由于第二容纳空间342位于第二凸台345的顶部,可以使得第一容纳空间341和第二容纳空间342可以处于接收座34的不同高度处。也就是说,第一容纳空间341和第二容纳空间342可以处于接收座34的不同平面上,这样不仅可以使得能够第一入射光61和第二入射光62具有相同的光程,而且有助于第一接收芯片31和第二接收芯片32达到更好的隔离效果,以避免第一入射光61和第二入射光62之间的串扰,从而保证接收器30和光器件100的接收灵敏度。与此同时,由于第二容纳空间342限定在第二凸台345上,可以保证接收器30的尺寸尽量的小,以满足光器件100的尺寸规格标准,比如SFP+(SmallForm-factor Pluggables)模块的规格。
其中,第一凸台344和第二凸台345可以在基座343的周向上共同包围成封闭形状,第一容纳空间341可以位于封闭形状的内部。也就是说,第一容纳空间341可以理解为基座343上通过第一凸台344和第二凸台345形成的凹陷结构。这样通过第一凸台344和第二凸台345能够有助于实现将第一接收芯片31密封在第一容纳空间341内。
示例性的,第一凸台344可以为半圆形凸台、椭圆形凸台、方形凸台或者其他可以与第二凸台345形成封闭形状的凸台结构。第二凸台345可以竖直凸台。这样第一凸台344可以设在第二凸台345的一侧并与第二凸台345在基座343的周向上共同包围形成封闭形状。在实际应用中,第一凸台344通常可以选用半圆形凸台(如图13至图17中所示),这样在确保第一容纳空间341具有相同的容设空间的同时,能够使得接收座34具有更小尺寸,有助于进一步减小将接收器30和光器件100的尺寸。
或者,本申请实施例中,第一容纳空间341和第二容纳空间342还可以为接收座34上的凹陷结构或者槽体。该凹陷结构或者槽体内通过挡板形成了两个相互隔离的容纳空间,用于分别放置第一接收芯片31和第二接收芯片32。第二接收芯片32可以通过垫块或者其他辅助结构,是的第二接收芯片32和第一接收芯片31处于接收座34的不同高度处。
进一步的,参考图13至图20中所示,接收座34还可以包括用于放置分光元件331的第一倾斜载台346。第一倾斜载台346连接在第一凸台344和第二凸台345之间,并位于第一接收芯片31和第二接收芯片32之间,用于使分光元件331倾斜设置。这样通过第一倾斜载台346能够对分光元件331起到支撑的作用,以便于实现分光元件331的固定和接收器30的封装。与此同时,由于第一倾斜载台346位于第一接收芯片31和第二接收芯片32之间,在确保分光元件331对第一入射光61和第二入射光62进行分离的同时,能够有助于减少第二入射光62的光程,从而确保第一入射光61和第二入射光62具有相同的光程。
需要说明的是,为了便于第一倾斜载台346形成并连接在第一凸台344和第二凸台345之间,第二凸台345应高于第一凸台344。这样当分光元件331设在第一倾斜载台346上时,分光元件331可以在接收座34上处于第一凸台344和第二凸台345之间的高度处。也就是说,分光元件331可以位于第一容纳空间341和第二容纳空间342之间,这样可以通过分光元件331在第一容纳空间341的外部将第一入射光61和第二入射光62进行分离。
具体的,第一倾斜载台346距离基座343较远的一端与第一凸台344连接,第一倾斜载台346的距离基座343较近的一端与第二凸台345连接(如图16至图19中所示)。第一倾斜载台346与水平方向之间的夹角b为10°-20°(如图19中所示),即第一倾斜载台346和分光元件331为小角度倾斜。这样通过设置第一倾斜载台346的倾斜方向和倾斜角度,可以使得分光元件331呈小角度(比如10°-20°)倾斜设在光线接收路径上,用于实现对第一入射光61和第二入射光62分离的同时,能够有助于进一步减小接收器30和光器件100的尺寸。
进一步的,第一容纳空间341的顶部还可以设有金属盖板347(如图14和图15中所示),金属盖板347位于第一倾斜载台346的侧方,用于封闭第一容纳空间341。这样通过金属盖板347盖设在第一容纳空间341的顶部,从而将第一接收芯片31密封在第一容纳空间341内。与此同时,由于金属材料电磁屏蔽的特性,在金属盖板347和分光元件331的作用下,能够对第一接收芯片31接收的第一入射光61起到更好的电磁屏蔽作用,从而更好的防止接收器30内同频的第一入射光61和第二入射光62形成串扰,进一步提高接收器30和光器件100的接收灵敏度。
需要说明的是,由于分光元件331在接收座34在处于第一容纳空间341和第二容纳空间342之间的高度处,所以分光元件331位于金属盖板347的顶部(如图14和图15中所示)。
进一步的,分光元件331部分显露于第一倾斜载台346的侧方并延伸至至少部分金属盖板347上。也就是说,分光元件331显露于第一倾斜载台346侧方的部分可以延伸在部分金属盖板347上(如图14和图15中所示),也可以延伸在全部金属盖板347上。这样通过第一倾斜载台346在实现对分光元件331进行固定,能够使得分光元件331对第一倾斜载台346和金属盖板347之间的缝隙(在图中未标示)进行遮盖,避免未经分离的第一入射光61和第二入射光62从该缝隙进入第一接收芯片31,对第一接收芯片31接收的第一入射光61造成干扰。与此同时,能够使得分光元件331相对于金属盖板347的设置更加多样化。
其中,分光元件331上设有可使入射光60透过的透光区域3313。这样未经分离的第一入射光61可以经过透光区域3313进入分光元件331,以使第一入射光61透射并反射第二入射光62,从而实现对第一入射光61和第二入射光62的分离。具体,分光元件331上透光区域3313的设置可以参考前述中对透光区域3313的描述。
示例性的,该透光区域3313可以与第一倾斜载台346和金属盖板347之间的缝隙相对设置。这样透过分光元件331的第一入射光61可以经该缝隙进入第一容纳空间341,从而被第一接收芯片31接收。或者,透光区域3313也可以与金属盖板347相对设置,这样为使得第一入射光61可以透过金属盖板347进入第一容纳空间341被第一接收芯片31所接收,在金属盖板347上需开设开口。
需要说明的是,第一接收芯片31可以位于分光元件331的正下方。或者,第一接收芯片31也可以位于分光元件331的下方并偏离第一接收芯片31设置。在实际应用中,为了缩小第一入射光61的光程,通常将第一接收芯片31设置在分光元件331的正下方,这样能够尽可能的避免第一入射光61在传输中的损失,有助于提高第一入射光61的光线利用率。
进一步的,第二凸台345上具有两个相对设置的凸出部348,两个凸出部348之间形成第二容纳空间342。此时,第二容纳空间342可以为如图15中所示的两端的敞口式结构。这样可以通过两个凸出部348在第二凸台345的顶部限定出用于容纳第二接收芯片32的第二容纳空间342,使得第一容纳空间341和第二容纳空间342位于接收座34的不同位置处,从而实现对第一接收芯片31和第二接收芯片32的相互隔离,以避免第一入射光61和第二入射光62之间相互串扰,从而保证接收器30和光器件100的接收灵敏度。
具体的,凸出部348背离基座343的一端具有第二倾斜载台349,第二玻片332通过第二倾斜载台349倾斜设置在凸出部348上,并盖设在第二容纳腔的顶部(如图15中所示)。这样第二接收芯片32可以位于第二玻片332的下方,可以通过设置第二倾斜载台349的倾斜方向和倾斜角度,使得第二玻片332呈小角度(比如10°-20°)倾斜设在光线接收路径上,并与分光元件331平行设置,用于将第二入射光62反射至第二接收芯片32的同时,能够有助于进一步减小接收器30和光器件100的尺寸。
或者,第二凸台345上还可以设有一个凸起,该凸起围设在第二凸台345的顶部,并与第二凸台345限定出了第二容纳空间342。该第二容纳空间342在第二凸台345上具有一个敞口,用于分光元件331反射的第二入射光62透过并打到第二玻片332上。
其中,第一凸台344和第二凸台345均可以通过冲压、机加工、粉末冶金或者其他一体成型的工艺形成在基座343。相应的,凸出部348也可以通过冲压、机加工、粉末冶金或者其他一体成型的工艺形成在第二凸台345上,以形成一体化结构的接收座34。这样能够使得接收座34具有更高的机械强度。或者,第一凸台344、第二凸台345和凸出部348也可以通过粘结或者其他的可拆卸方式形成在基座343上,形成分体式的接收座34。在本实施例中,对第一凸台344、第二凸台345和凸出部348的形成方式并不做进一步限定。
具体的,第一接收芯片31和第二接收芯片32均设有信号放大芯片70,比如跨阻放大器(Trans-impedance Amplifier,TIA)芯片,这样可以通过信号放大芯片70对第一接收芯片31和第二接收芯片32在光电转换中起信号放大和信号滤波的作用。第一接收芯片31的信号放大芯片70可以位于第一容纳空间341内,并位于第一接收芯片31远离第一倾斜载台346的一侧(即如图16中所示的第一接收芯片31的右侧)。第二接收芯片32的信号放大芯片70可以位于第二凸台345背离第一倾斜载台346的一侧(即如图14中所示的第一倾斜载台346的右侧)。这样可以充分的对接收座34的空间进行利用,有助于进一步减少接收座34和光器件100的尺寸。
其中,接收器30还包括设在接收座34上的多个滤波元件80,该滤波元件80可以为电阻或者电容,这样可以通过电阻或电容对第一接收芯片31和第二接收芯片32在光电转换中起信号滤波的作用。电阻或者电容可以设在第一容纳空间341和第二凸台345背离第一倾斜载台346的一侧上。这样可以充分的对接收座34的空间进行利用,有助于进一步减少接收座34和光器件100的尺寸。
应理解的是,接收器30和发射器20还包括多个管脚90,这样接收器30和发射器20可以通过管脚90与光器件100的电子组件(比如电路板)进行电连接,封装后构成了本申请实施例中的光器件100。
本申请实施例提供的光器件通过分光组件能够对不同波段入射光进行分离,然后通过接收座内相互隔离的第一接收芯片和第二接收芯片,可以在接收器的内部实现对不同波段入射光的接收,以避免不同波段入射光之间的串扰,从而保证接收器和光器件的接收灵敏度。因此,本申请实施例通过光器件上一个接收器的设置,在保证接收器和光器件的接收灵敏度的同时,能够减小光器件的尺寸和封装成本。
Claims (22)
1.一种光器件,其特征在于,包括发射器和接收器,所述发射器用于发射两个不同波段的发射光;
所述接收器包括第一接收芯片、第二接收芯片、分光组件和内部具有容纳空间的接收座,所述分光组件位于所述接收器的光线接收路径上,用于将传入的不同波段的入射光分离后,分别引导至所述第一接收芯片和所述第二接收芯片,以使所述第一接收芯片和所述第二接收芯片分别接收不同波段的所述入射光;所述第一接收芯片和所述第二接收芯片均设在所述容纳空间内并相互隔离;
所述容纳空间包括用于容设所述第一接收芯片的第一容纳空间和用于容设所述第二接收芯片的第二容纳空间,所述第一容纳空间和所述第二容纳空间相互隔离;
所述第一接收芯片密封在所述第一容纳空间内;
所述接收座包括基座、第一凸台和第二凸台,所述第一凸台和所述第二凸台均设在所述基座上;
所述第一凸台、所述第二凸台与所述基座共同限定出所述第一容纳空间,所述第二凸台的顶部限定出所述第二容纳空间。
2.根据权利要求1所述的光器件,其特征在于,所述入射光包括第一入射光和第二入射光,所述第一入射光和所述第二入射光具有不同的波段;所述分光组件包括分光元件,所述分光元件设置在所述光线接收路径上,用于使所述第一入射光和所述第二入射光中的一者透过所述分光元件而另一者被所述分光元件反射,以分离所述第一入射光和所述第二入射光。
3.根据权利要求2所述的光器件,其特征在于,所述分光元件包括第一玻片,所述第一玻片位于所述发射器和所述第一接收芯片之间;
所述第一玻片用于透射第一入射光,并反射所述第二入射光。
4.根据权利要求3所述的光器件,其特征在于,所述第一玻片为波分复用玻片,所述波分复用玻片包括基底和波分复用膜,所述波分复用膜位于所述基底的入光面。
5.根据权利要求4所述的光器件,其特征在于,所述波分复用玻片的至少一面上形成有金属膜,所述金属膜上具有透光区域。
6.根据权利要求3所述的光器件,其特征在于,所述分光组件还包括第二玻片,所述第二玻片位于所述发射器和所述第二接收芯片之间,所述第二玻片用于将反射至所述第二玻片的第二入射光反射至所述第二接收芯片。
7.根据权利要求6所述的光器件,其特征在于,所述第二玻片为反射玻片。
8.根据权利要求6所述的光器件,其特征在于,所述第二接收芯片位于所述第一玻片和所述第二玻片之间,所述第一玻片和所述第二玻片中的至少一个倾斜设置在所述光线接收路径上。
9.根据权利要求8所述的光器件,其特征在于,所述第一玻片和所述第二玻片相互平行设置。
10.根据权利要求1所述的光器件,其特征在于,所述第一凸台和所述第二凸台在所述基座的周向上共同包围成封闭形状,所述第一容纳空间位于所述封闭形状的内部。
11.根据权利要求1所述的光器件,其特征在于,所述接收座还包括用于放置分光元件的第一倾斜载台,所述第一倾斜载台连接在所述第一凸台和所述第二凸台之间,并位于所述第一接收芯片和所述第二接收芯片之间,用于使所述分光元件倾斜设置。
12.根据权利要求11所述的光器件,其特征在于,所述第一倾斜载台距离所述基座较远的一端与所述第一凸台连接,所述第一倾斜载台的距离所述基座较近的一端与所述第二凸台连接,所述第一倾斜载台与水平方向之间的夹角为10°-20°。
13.根据权利要求11所述的光器件,其特征在于,所述第一容纳空间的顶部设有金属盖板,所述金属盖板位于所述第一倾斜载台的侧方,用于封闭所述第一容纳空间。
14.根据权利要求13所述的光器件,其特征在于,所述分光元件部分显露于所述第一倾斜载台的侧方并延伸至至少部分所述金属盖板上,所述分光元件上设有可使所述入射光透过的透光区。
15.根据权利要求10所述的光器件,其特征在于,所述第二凸台上具有两个相对设置的凸出部,两个所述凸出部之间形成所述第二容纳空间。
16.根据权利要求15所述的光器件,其特征在于,所述凸出部背离所述基座的一端具有第二倾斜载台,所述分光组件中的第二玻片通过所述第二倾斜载台倾斜设置在所述第二凸台上,并盖设在第二容纳腔的顶部。
17.根据权利要求2-9中任意一项所述的光器件,其特征在于,所述接收器还包括第一透镜,所述第一透镜位于所述接收座的入光侧,用于将所述第一入射光和第二入射光汇聚至所述分光元件。
18.根据权利要求17所述的光器件,其特征在于,所述第一透镜为管帽透镜,所述管帽透镜套设在所述接收的入光侧。
19.根据权利要求1-9中任意一项所述的光器件,其特征在于,包括插芯,所述发射器包括第一发射器和第二发射器,所述光器件的发射光路上设有滤光组件,所述滤光组件用于将所述第一发射器和第二发射器发射的发射光合束后与所述插芯耦合。
20.一种光网络设备,其特征在于,包括如权利要求1-19中任意一项所述的光器件。
21.根据权利要求20所述的光网络设备,其特征在于,所述光网络设备为光线路终端或者光网络单元。
22.一种光网络系统,其特征在于,包括光线路终端和光网络单元,所述光线路终端和所述光网络单元中的至少一者为权利要求20中所述的光网络设备。
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