CN114114561B - 一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，包括：底座；壳体，设置于所述底座上，与所述底座相邻的第一侧内凹形成配合MT插芯的空腔；塑胶透镜，包括：第一光学面组，设置于所述第一侧；第二光学面组，设置于所述底座上，所述第一光学面组和所述第二光学面组的光学通道在所述壳体内部导通。其可以解决光纤收发设备的发射光与接收光功率不平衡的问题，避免采用掺碳的方式导致接受光也发生衰减以及采用光学面镀膜的方式导致造价昂贵，增加工艺成本的问题。

Description

一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备和系统
技术领域
本发明属于光通信产品技术领域，更具体地涉及一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备和一种具有收、发光功率平衡的光纤收发系统。
背景技术
随着人们对网络宽带需求的不断快速增长，以及新的应用和网络服务的不断发展，光网络和数据系统的需求将急剧增长，而作为光网络和数据系统的核心部分数据中心的系统建设也必将日益增长。而作为光通信的基础设备单元，光电收发模块(简称光模块)的速率从10G到100G已经取得的成熟的发展，但目前行业的迅速发展已经使得100G的模块已经满足不了大数据量的通信要求。
因此，更高速率的400G光模块将成为近两年的主流产品，而作为400G光模块的核心光学器件：16通道塑胶透镜LENS的结构和性能，将大大影响400G光模块的光学性能和信号质量。
目前已经有部分企业已经研发出自己的400G模块的塑胶透镜。目前普遍因为TX端的发光芯片发射光功率较高，需要对发射光功率衰减后再传入光纤中传播。常用的衰减方式为两种，方式一是在TX端的光学面镀膜，利用镀膜增加衰减，使发射光功率衰减到合适值后，再传入光纤中。方式二是塑胶透镜的原材料中掺碳。使发射光在掺碳的塑胶透镜中传播时，被掺杂在其中的碳颗粒遮挡吸收而发生衰减。
目前塑胶透镜的TX端光学面组和RX端光学面组在一个塑胶透镜中。该方案的缺陷是：现有的塑胶透镜将TX端和RX端设计在一个塑胶透镜结构中，如果通过掺碳的方式增加衰减，就会在增加TX端衰减的同时，对RX也引入衰减，而实际上RX端如果增加衰减，会降低信号强度，进而影响产品性能。也就是该方案只能通过在TX端增加镀膜而实现对TX端发射光衰减的目的。而该镀膜方案的缺点是，一是造价昂贵，需要在塑胶透镜完成基本加工后，再进行镀膜操作，增加工艺成本。二是镀膜操作会出现统一批次一致性差和每批次性能差异，产品一致性差。用于产品生产时，也会带来光模块产品调试难度大，生产良率低。
同时，目前市场上现有的400G光模块上使用的400G塑胶透镜，其定位PIN针是由塑胶透镜在生产是一体注塑生成。该方案的缺陷是：塑料材料的PIN针，结构强度和耐磨强度低，多次插拔耦合MT跳线时，塑料PIN容易磨损和变形，导致定位偏差，严重时将影响耦合效率，进而影响400G光模块的产品性能和指标。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提出了一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其可以解决光纤收发设备的发射光与接收光功率不平衡的问题，避免采用掺碳的方式导致接受光也发生衰减以及采用光学面镀膜的方式导致造价昂贵，增加工艺成本的问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，包括：底座；壳体，设置于所述底座上，与所述底座相邻的第一侧内凹形成配合MT插芯的空腔；塑胶透镜，包括：第一光学面组，设置于所述第一侧；第二光学面组，设置于所述底座上，所述第一光学面组和所述第二光学面组的光学通道在所述壳体内部导通。
在本发明的一个实施例中，所述光纤收发设备作为信号发送端、且整体进行掺碳处理，使所述第一光学面组和所述第二光学面组的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。
在本发明的一个实施例中，所述具有收、发光功率平衡的光纤收发设备还包括：金属PIN针，所述第一侧在所述第一光学面组的两侧设置有PIN针定位孔，所述金属PIN针固定于所述PIN针定位孔内。
在本发明的一个实施例中，所述金属PIN针的第一端位于所述空腔，与所述第一端相对的第二端自所述PIN针定位孔伸入所述壳体内部，所述壳体与所述第二端对应的位置设置有点胶槽，用于对所述金属PIN针(14)进行限位和点胶固定。
在本发明的一个实施例中，所述具有收、发光功率平衡的光纤收发设备还包括：光学反射面，用于将所述第一光学面组接收的光线反射传导至所述第二光学面组；所述壳体与所述底座相对的第二侧设置有沉槽，用于从所述壳体外部将所述光学反射面放置于所述壳体内部。
在本发明的一个实施例中，所述第二光学面组设置于所述底座形成的凸台上，用于将接收的发散光转换为平行光；所述第一光学面组设置于所述第一侧形成的凹槽中，用于将所述第二光学面组传递的平行光转换为汇聚光。
在本发明的一个实施例中，所述第一侧还设置有限位MT插芯的若干个凸点，用于限制所述MT插芯的插接位置和插入深度。
在本发明的一个实施例中，所述壳体上还设置有楔形部和凹形部，用于固定MT金属卡子。
在本发明的一个实施例中，所述壳体的所述第二侧还设置有通气孔，用于使所述壳体内部的大气压与外界相同。
另外，本发明实施例提出一种具有收、发光功率平衡的光纤收发系统，包括：信号发送端；信号接收端，连接所述信号发送端；所述信号发送端和所述信号接收端包括：底座；壳体，设置于所述底座上，与所述底座相邻的第一侧内凹形成配合MT插芯的空腔；塑胶透镜，包括：第一光学面组，设置于所述第一侧；第二光学面组，设置于所述底座上，所述第一光学面组和所述第二光学面组的光学通道在所述壳体内部导通；其中，所述信号发送端整体进行掺碳处理，使所述第一光学面组和所述第二光学面组的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，至少具有如下一个或多个有益效果：
(1)通过将信号发送端设备和信号接收端设备分开设计，即将TX光学面组和RX光学面组分别设计在不同设备中作为信号发送端和信号接收端，对TX光学面组所在的信号发送端设备单独进行掺碳处理，实现平衡发射光和接受光功率的效果，同时避免TX端光学面组和RX端光学面组设计于同一个设备中，进行掺碳处理时对RX端光学面组也产生衰减，导致降低信号强度，无法达到收、发光功率平衡的问题，以及对TX端光学面组单独镀膜导致造价昂贵，增加工艺成本的问题；
(2)光纤收发设备本身不设计PIN针结构，而设计一个安装PIN针的孔，然后在PIN针孔中装配不锈钢的金属PIN针14，能够避免在光纤收发设备上设计塑料PIN针结构，避免多次插拔耦合MT跳线时，塑料PIN容易磨损和变形，导致定位偏差，影响耦合效率的问题；
(3)将光纤收发设备的两组光学面组分别设置于凸台结构上和凹槽结构中，凸台的高度和凹槽深度可根据需要进行设计，保证良好的光线接受效果，以及避免和对端跳线插芯匹配时划伤光学面组。
附图说明
图1为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备不带金属PIN针的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备带金属PIN针的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备的第二侧的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备的第一侧的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备的第二侧的又一结构示意图；
图6为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备的底座一侧的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的具有收、发光功率平衡的光纤收发系统的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以互相组合。下面将参考附图并结合实施例来说明本发明。
为了使本领域普通技术人员更好地理解本发明的技术方案，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，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，都应当属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等适用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应当理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外。术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备国有的其他步骤或单元。
如图1所示，本发明实施例提出一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，例如包括：底座11、壳体12和塑胶透镜13。
其中，壳体12设置于底座11上，其可与底座11设置为一体结构。壳体12与底座11相邻的第一侧121内凹形成空腔，用以配合插接MT插芯。结合图6所示，塑胶透镜13例如包括第一光学面组131和第二光学面组132，其中第一光学面组131设置于壳体12的第一侧121，第二光学面组132设置于底座11上，该第一光学面组131和第二光学面组132的光路在壳体12的内部导通。
具体的，该光纤收发设备的塑胶透镜13例如具有24路光学通道，其中，第一光学面组131和第二光学面组132例如各具有12路光学通道用于传递光信号，其可以向下兼容16路光学通道或8路光学通道，即使用时仅采用该24路光学通道中的16路光学通道或8路光学通道，使其应用的目标产品涵盖光模块800G产品，并向下兼容400G产品和100G产品。具体应用时，例如由位于底座11的第二光学面组132接收发散的光线并转换为平行光，传到至第二光学面组132后将将该平行光转换为汇聚光，实现光信号传导。当然，在本发明的其它实施方式中，第一光学面组131和第二光学面组132也可以根据不同的应用场景设置为其它数量的光学通道，本发明并不以此为限制。
需要说明的是，该光纤收发设备例如可以作为信号发送端，也可以作为信号接收端。在一个实施方式中，该光纤收发设备例如作为信号发送端，且整体进行掺碳处理，使第一光学面组131和第二光学面组132的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。通过调整原材料中掺碳的比例，可以获得对应的功率衰减量，使其匹配未经过掺碳处理的信号接收端的光线功率，达到收、发光功率平衡的效果。
如此一来，通过将信号发送端设备和信号接收端设备分开设计，即将TX光学面组和RX光学面组分别设计在不同设备中作为信号发送端和信号接收端，对TX光学面组所在的信号发送端设备单独进行掺碳处理，实现平衡发射光和接受光功率的效果，同时避免TX端光学面组和RX端光学面组设计于同一个设备中，进行掺碳处理时对RX端光学面组也产生衰减，导致降低信号强度，无法达到收、发光功率平衡的问题，以及对TX端光学面组单独镀膜导致造价昂贵，增加工艺成本的问题。
在一个实施方式中，如图2所示，光纤收发设备例如还包括金属PIN针14，壳体12在第一光学面组131的两侧例如设置有PIN针定位孔1211，该金属PIN针14固定于PIN针定位孔1211内。在本实施方式中，光纤收发设备本身不设计PIN针结构，而设计一个安装PIN针的孔，然后在PIN针孔中装配不锈钢的金属PIN针14，该不锈钢金属PIN针14为机加工而成，零件精度高，结构强度和耐磨强度高。因为16通道的塑胶透镜在生产时，没有PIN针结构，因此在不安装金属PIN针14时，也可以兼容带有PIN针的对端MT插芯。如此一来，能够避免在光纤收发设备上设计塑料PIN针结构，避免多次插拔耦合MT跳线时，塑料PIN容易磨损和变形，导致定位偏差，影响耦合效率的问题。
在一个实施方式中，金属PIN针14的第一端141位于第一侧121形成的空腔，与第一端141相对的第二端142自PIN针定位孔1211伸入壳体12的内部。如图3所示，壳体12与第二端142对应的位置设置有点胶槽122，用于对所述金属PIN针14进行限位和点胶固定。
在一个实施方式中，光纤收发设备例如还包括光学反射面15，用于实现将第一光学面组131接收的光线反射传导至第二光学面组132。具体的，壳体12与底座11相对的第二侧123例如设置有沉槽1231，可用于从壳体12的外部将光学反射面15放置于壳体12内部。
在一个实施方式中，第二光学面组132例如设置于底座11形成的凸台111上，用于将接收的发散光转换为平行光，该凸台111的高度可根据需要进行设计，保证良好的光线接受效果。第一光学面组131例如设置于壳体12第一侧121形成的凹槽1212中，用于将第二光学面组132传递的平行光转换为汇聚光，凹槽1212的深度可根据需要进行设计，防止光纤收发设备和对端跳线插芯匹配时碰到该第一光学面组131造成划伤。
在一个实施方式中，如图4所示，壳体11的第一侧121例如还设置有限位MT插芯的若干个凸点1213，可用于限制所述MT插芯的插接位置和插入深度。
在一个实施方式中，如图5所示，所述壳体12上例如还设置有楔形部124和凹形部125，用于配合固定MT金属卡子。
在一个实施方式中，壳体11的第二侧123例如还设置有通气孔1232，用于使壳体11内部的大气压与外界相同。
另外，如图7所示，本发明实施例提出一种具有收、发光功率平衡的光纤收发系统，例如包括：信号发送端21和连接所述信号发送端21的信号接收端22。其中，信号发送端21和信号接收端22例如都包括：底座11、壳体12和塑胶透镜13。壳体12设置于底座11上，与底座11相邻的第一侧121内凹形成配合MT插芯的空腔。塑胶透镜13包括：第一光学面组131，设置于第一侧121；第二光学面组132，设置于底座11上，第一光学面组131和第二光学面组132的光学通道在壳体12内部导通。其中，信号发送端21整体进行掺碳处理，使第一光学面组131和第二光学面组132的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。
值得一提的是，具体的信号发送端21和信号接收端22的结构及其实现的功能与前述实施中光纤收发设备的结构与功能相同，具体可参考前述实施例中的内容，在此不再详细讲述，且本实施例的有益效果与前述具有收、发光功率平衡的光纤收发设备的有益效果相同，为了简洁，不在此赘述。
综上所述，本发明实施例提出一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备和一种具有收、发光功率平衡的光纤收发系统，通过将信号发送端设备和信号接收端设备分开设计，即将TX光学面组和RX光学面组分别设计在不同设备中作为信号发送端和信号接收端，对TX光学面组所在的信号发送端设备单独进行掺碳处理，实现平衡发射光和接受光功率的效果，同时避免TX端光学面组和RX端光学面组设计于同一个设备中，进行掺碳处理时对RX端光学面组也产生衰减，导致降低信号强度，无法达到收、发光功率平衡的问题，以及对TX端光学面组单独镀膜导致造价昂贵，增加工艺成本的问题；光纤收发设备本身不设计PIN针结构，而设计一个安装PIN针的孔，然后在PIN针孔中装配不锈钢的金属PIN针14，能够避免在光纤收发设备上设计塑料PIN针结构，避免多次插拔耦合MT跳线时，塑料PIN容易磨损和变形，导致定位偏差，影响耦合效率的问题；将光纤收发设备的两组光学面组分别设置于凸台结构上和凹槽结构中，凸台的高度和凹槽深度可根据需要进行设计，保证良好的光线接受效果，以及避免和对端跳线插芯匹配时划伤光学面组。
需要指出的是，根据实施的需要，可将本发明中描述的各个步骤/部件拆分为更多步骤/部件，也可将两个或多个步骤/部件或者步骤/部件的部分操作组合成新的步骤/部件，以实现本发明的目的。
最后应说明的是：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 (9)

1.一种具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，包括：
底座(11)；
壳体(12)，设置于所述底座(11)上，与所述底座(11)相邻的第一侧(121)内凹形成配合MT插芯的空腔；
塑胶透镜(13)，包括：第一光学面组(131)，设置于所述第一侧(121)；第二光学面组(132)，设置于所述底座(11)上，所述第一光学面组(131)和所述第二光学面组(132)的光学通道在所述壳体(12)内部导通；
所述光纤收发设备作为信号发送端、且整体进行掺碳处理，使所述第一光学面组(131)和所述第二光学面组(132)的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。
2.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，还包括：金属PIN针(14)，所述第一侧(121)在所述第一光学面组(131)的两侧设置有PIN针定位孔(1211)，所述金属PIN针(14)固定于所述PIN针定位孔(1211)内。
3.根据权利要求2所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，所述金属PIN针(14)的第一端(141)位于所述空腔，与所述第一端(141)相对的第二端(142)自所述PIN针定位孔(1211)伸入所述壳体(12)内部，所述壳体(12)与所述第二端(142)对应的位置设置有点胶槽(122)，用于对所述金属PIN针(14)进行限位和点胶固定。
4.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，还包括：光学反射面(15)，用于将所述第一光学面组(131)接收的光线反射传导至所述第二光学面组(132)；所述壳体(12)与所述底座(11)相对的第二侧(123)设置有沉槽(1231)，用于从所述壳体(12)外部将所述光学反射面(15)放置于所述壳体(12)内部。
5.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，所述第二光学面组(132)设置于所述底座(11)形成的凸台(111)上，用于将接收的发散光转换为平行光；所述第一光学面组(131)设置于所述第一侧(121)形成的凹槽(1212)中，用于将所述第二光学面组(132)传递的平行光转换为汇聚光。
6.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，所述第一侧(121)还设置有限位MT插芯的若干个凸点(1213)，用于限制所述MT插芯的插接位置和插入深度。
7.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，所述壳体(12)上还设置有楔形部(124)和凹形部(125)，用于固定MT金属卡子。
8.根据权利要求1所述的具有收、发光功率平衡的光纤收发设备，其特征在于，所述壳体(12)的所述第二侧(123)还设置有通气孔(1232)，用于使所述壳体(12)内部的大气压与外界相同。
9.一种具有收、发光功率平衡的光纤收发系统，其特征在于，包括：
信号发送端(21)；
信号接收端(22)，连接所述信号发送端(21)；
所述信号发送端(21)和所述信号接收端(22)包括：
底座(11)；
壳体(12)，设置于所述底座(11)上，与所述底座(11)相邻的第一侧(121)内凹形成配合MT插芯的空腔；
塑胶透镜(13)，包括：第一光学面组(131)，设置于所述第一侧(121)；第二光学面组(132)，设置于所述底座(11)上，所述第一光学面组(131)和所述第二光学面组(132)的光学通道在所述壳体(12)内部导通；
其中，所述信号发送端(21)整体进行掺碳处理，使所述第一光学面组(131)和所述第二光学面组(132)的每一路所述光学通道具有相同的功率衰减量。
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