CN115267980A - 光纤耦合器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种光纤耦合器，包括：光纤耦合器芯片，光纤耦合器芯片能够将在单芯光纤传输的信号转换成在多芯光纤中传输；单芯光纤阵列组件，单芯光纤阵列组件包括第一连接头和多根单芯光纤，单芯光纤阵列组件能够将第一跳线组跳线成多根单芯光纤，第一跳线组连接光模块；多芯光纤阵列组件，多芯光纤阵列组件包括多根多芯光纤、第二连连接头，多芯光纤阵列组件能够将每个多芯光纤的光纤信道整合到一根光纤信道中，多个被整合后的光纤信道重新组合到第二连接头，第二连接头是多芯光纤连接头；光纤耦合器芯片的一端连接单芯光纤，光纤耦合器芯片的另一端连接多芯光纤。本实施例中可以达到两个光模块组在远距离传输时降低成本的目的。
Description
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，特别是涉及一种光纤耦合器。
背景技术
光纤通信技术是当前互联网世界的重要承载力量，同时也是信息时代的核心技术之一。当前各类信息技术都需依靠通信网络来传递信息，光纤通信技术可以连接至各类通信网络，构成信息传输过程中的大动脉，并在信息传输中发挥重要作用。随着各种新兴技术如物联网、大数据、虚拟现实、人工智能、第五代移动通信等技术的不断涌现，对信息交流与传递提出了更高的需求。面对高流量的增长趋势，光纤通信作为通信网中最骨干的部分，承受着巨大的升级压力，高速、大容量的光纤通信系统及网络将是光纤通信技术的主流发展方向。
目前数据中心的两个光模块组之间通常采用多根MPO跳线直接实现连接，在远距离传输时，成本较高。
发明内容
基于此，有必要针对电子设备的数据接口和多芯光纤线缆的光纤通道的耦合成本较高的问题，提出了一种光纤耦合器。
为实现上述目的，本申请实施例提供一种光纤耦合器，该光纤耦合器包括：
光纤耦合器芯片，所述光纤耦合器芯片能够将若干数量的在单芯光纤传输的信号转换成在若干数量的多芯光纤中传输；
单芯光纤阵列组件，所述单芯光纤阵列组件包括第一连接头和多根所述单芯光纤，所述单芯光纤阵列组件能够将第一跳线组跳线成多根所述单芯光纤；
多芯光纤阵列组件，所述多芯光纤阵列组件包括多根所述多芯光纤、第二连接头，所述多芯光纤阵列组件能够将每个所述多芯光纤的光纤信道整合到一根光纤中，多个被整合后的光纤信道重新组合成新的第二连接头，所述第二连接头是多芯光纤连接头；
所述光纤耦合器芯片的一端连接所述单芯光纤，所述光纤耦合器芯片的另一端连接所述多芯光纤。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述光纤耦合器包括第一适配器，所述第一适配器分别与所述第一连接头和所述光纤耦合器外的第一跳线组连接。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述光纤耦合器包括第二适配器，所述第二适配器分别与所述第二连接头和所述光纤耦合器外的第二跳线连接。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述光纤耦合器还包括光电转换模块，所述光电转换模块用于将光信号和电信号进行相互转换，所述光电转换模块的一端通过跳线与所述第一适配器和/或所述第二适配器连接，所述光电转换模块的另一端连接数据接口。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所有所述多芯光纤所具有的纤芯数量之和大于或等于所述的单芯光纤的数量，所述单芯光纤的数量等于所有所述第一跳线组包括的光纤总数。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述多芯光纤是七芯光纤，所述多芯光纤的数量是8根，所述单芯光纤是56根。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，包括外壳，所述外壳用于承载和固定所述单芯光纤阵列组件、多芯光纤阵列组件和所述光纤耦合器芯片。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，还设有束线器，所述束线器用于束缚所述单芯光纤和/或所述多芯光纤。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述光纤耦合器包括两个所述单芯光纤阵列组件、两个所述光纤耦合器芯片和一个多芯光纤阵列组件，所述多芯光纤阵列组件位于两个所述单芯光纤阵列组件之间。
作为所述光纤耦合器的进一步可选方案，所述单芯光纤和所述多芯光纤是阵列排布的。
采用本发明实施例，具有如下有益效果：
提出一种光纤耦合器，包括光纤耦合器芯片、单芯光纤阵列组件和多芯光纤阵列组件。单芯光纤阵列组件包括第一连接头和多根单芯光纤，第一连接头通过第一跳线组与一个光模块组连接，第一连接头将第一跳线组跳线成多根单芯光纤。多根单芯光纤从光纤耦合器芯片的一端接入，再由另一端接出成多根多芯光纤。多芯光纤阵列组件包括多芯光纤、第二连接头，多芯光纤的一端接入光纤耦合器芯片，多芯光纤另一端的光纤信道被第二连接头整合到一根光纤中，多根被整合后的光纤又被排列到第二连接头中成为一个新的多芯光纤接头。多芯光纤阵列组件的第二连接头通过第二跳线与另一个光模块组连接。实施本实施例中的光纤耦合器，能够在连接两个光模块组时，两个光模块组之间本来需要等长且较长的第一跳线组连接，现在只需要第二跳线连接，第二跳线的很长一部分是一根多芯光纤，只是在靠近另一光模块组时才跳线与另一光纤耦合器连接，从而达到降低两个光模块组之间连接成本的目的。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一个实施例中一种光纤耦合器的整体结构示意图；
图2为一个实施例中图1中A处的局部放大图；
图3为一个实施例中图1中的一种光纤耦合器的侧面示意图；
图4为一个图3中C处的局部放大图；
图5为一个图1中的光纤耦合器的使用示意图；
图6为几种多芯光纤的结构示意图；
图7为一个实施例中光纤耦合器芯片的整体结构示意图；
图8为一个图7中光纤耦合器芯片左右两侧的结构示意图；
图9为图8中B处的局部放大图；
图10为一个实施例中光纤耦合器芯片将单纤光纤转为多芯光纤的原理示意图。
附图标记说明：
单芯光纤阵列组件-10；第一连接头-110；单芯光纤-120；光纤耦合器芯片-20；第一接口-210；第二接口-220；多芯光纤阵列组件-30；多芯光纤-310；第二连接头-320；第一适配器-130；第二适配器-330；第二跳线40；外壳-60；光纤信道-70；束线器-80。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以容许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参考图1、图7-图10，在本发明实施例中提供了一种光纤耦合器芯片，该光纤耦合器芯片20包括：阵列排布的第一接口210，第一接口210用于与若干数量的单芯光纤120连接；阵列排布的第二接口220，第二接口220与多芯光纤310连接；光纤耦合器芯片20能够将若干单芯光纤120的光纤与多芯光纤310的光纤连通。
请参考图7，单芯光纤和多芯光纤的直径一般都是125微米，每条纤芯代表一条光纤信道70。多芯光纤一般都是将多条纤芯集中到一个包材中组成多芯光纤，其目的是为了达到更高密度的光信通道。目前市场上七芯光纤制作工艺是较为成熟的，所以七芯光纤是应用最广泛的多芯光纤。
需要说明的是，本发明申请中的光纤是指让光传输的通道；单芯光纤和多芯光纤是由一条或多条纤芯由包层包裹成的；光纤线缆是指若干数量的单芯光纤、若干数量的多芯光纤、或者单芯光纤与多芯光纤设置在一个或多层保护外套中。请参考图1-图2，图中所示的单纤光纤、第一跳线组、多芯光纤和第二跳线可以是指数量只有一个的意思，也可以是一定数量组成的光纤线缆。
光纤耦合器芯片包括第一接口210和第二接口220，若干个第一接口210分别对接单纤光纤120后将单纤光纤120的光纤信道重新排列组合到一个或多个的多芯光纤310的光纤信道，使得光信号在若干根单芯光纤120中传输变为一个或多个310多芯光纤中传输。实施本实施例中的光纤耦合器芯片20，可以将若干根在单芯光纤120中传输的光信号变为一个或多个多芯光纤310中传输，从而达到两个光模块组在远距离传输时减少跳线数量、降低成本的目的。
请参考图1-4，在本发明实施例中提供了一种光纤耦合器，该光纤耦合器包括光纤耦合器芯片20、单芯光纤阵列组件10和多芯光纤阵列组件30。单芯光纤阵列组件10包括第一连接头110和多根单芯光纤120，单芯光纤阵列组件10能够将第一跳线组跳线成若干数量的单芯光纤120；多芯光纤阵列组件30包括多根多芯光纤310、第二连接头320，多芯光纤阵列组件30能够将每个多芯光纤310的光纤信道70整合到一根光纤信道70中，多个被整合后的光纤信道70重新组合到第二连接头320，第二连接头320是多芯光纤连接头；；单芯光纤120连接第一接口210，多芯光纤310连接第二接口220。
请参考图5，光纤耦合器由于包括了光纤耦合器芯片20、单芯光纤阵列组件10和多芯光纤阵列组件30。单芯光纤阵列组件10包括第一连接头110和多根单芯光纤120，第一连接头110通过第一跳线组与一个光模块组连接，第一连接头110将第一跳线组跳线成多根单芯光纤120。多根单芯光纤120从光纤耦合器芯片20的第一接口210接入，再由第二接口220接出。多芯光纤阵列组件包括多芯光纤310、第二连接头320，多芯光纤310的一端接入第二接口320，多芯光纤320另一端的光纤信道70被第二连接头320整合到一根光纤中，多根被整合后的光纤又被排列到第二连接头320中。多芯光纤阵列组件30的第二连接头320通过第二跳线与另一个光纤耦合器连接。实施本实施例中的光纤耦合器，能够在连接两个光模块组时，两个光模块组之间本来需要等长且较长的第一跳线组连接，现在只需要第二跳线连接，第二跳线40的很长一部分是一根多芯光纤，只是在靠近另一光模块组时才跳线与另一光纤耦合器连接，从而达到降低两个光模块组之间连接成本的目的。简而言之，两个光模块组之间在使用本发明中的实施例前，需要多根跳线连接，现在通过本实施中的光纤耦合器只要设置在两个光模块组附近，中间用第二跳线连接，第二跳线包括连接两个光纤耦合器的接头和多芯光纤，视觉上是用很少的多芯光纤连接两个光模块组。
将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输；在接收端再用某种方法，将各个不同波长的光信号分开的通信技术。波分复用器采用的就是这个技术。
进一步需要说明的是，光纤通道中传输的是光信号，外界的电子设备一般都是电信号，所以通常都是另外安装一个光电转换模块来实现电子设备的数据在光纤通道中传输。
多芯光纤线缆就是将多条光纤通道包裹在一个线缆中，从而实现用较少的成本实现更多的信息传输速率，也是为了减少复杂的布线。由于光纤线缆的截面为圆形，所以七芯光纤线缆是制作工艺最成熟的多芯光纤线缆，行业上七芯光纤线缆的应用也是最多的多芯光纤线缆。传统的电子设备之间的短距离传输，直接用串行总线来实现数据交互，串行总线中传输的是电信号。例如说，USB线的数据传输，一般只适用手机和电脑之间的短距离数据传输。但是当长距离的信息传输的时候，由于线缆越长，电阻越大，功耗还很高，也常常受到电磁干扰，所以长距离的信息传输通常采用光纤线缆来实现。通常的做法是，在光纤线缆的两端用光电转换模块来实现光信号和电信号的相互转换，现有的光电转换模块已经发展的很成熟，且形成了全球通用的行业标准，光电转换模块已经是一个标准件。
在某些具体的实施例中，请参考图1、图4和图5，光纤耦合器包括第一适配器130，第一适配器130分别与第一连接头110和光纤耦合器外的第一跳线组连接。通常情况下，连接两个连接头需要一个适配器。适配器又称光纤连接器，是光纤通信系统中使用量最多的光无源器件，大多数的光纤连接器是由三个部分组成的：两个光纤连接头和一个耦合器。两个光纤连接头装进两根光纤尾端；耦合器起对准套管的作用。另外，耦合器多配有金属或非金属法兰，以便于连接器的安装固定。在本实施例中，光纤耦合器包括第一适配器可以方便直接连接第一跳线组。
在某些具体的实施例中，请参考图1，还设有束线器80，束线器80用于束缚所述单芯光纤120和/或和多芯光纤310。束线器80的作用一方面是防止单芯光纤120和/或多芯光纤310缠绕。另一方面，可以让多芯光纤310阵列排布。
在某些具体的实施例中，光纤耦合器包括第二适配器330，第二适配器330分别与第二连接头320和光纤耦合器外的第二跳线连接。在本实施例中，光纤耦合器包括第二适配器330可以方便直接连接第二跳线。
在某些具体的实施例中，所有多芯光纤310所具有的光纤数量之和大于或等于的单芯光纤120的数量，单芯光纤120的数量等于所有第一跳线组的光纤总数。这里主要是为了确保每条被跳线的单芯光纤都有光信号流通，做到节约成本的效果。
在某些具体的实施例中，多芯光纤310是七芯光纤，多芯光纤310的数量是8根，单芯光纤120的数量是56根。目前来说，七芯光纤是性价比最高的一款多芯光纤，也是市场上用到的最多的光纤。请参考图5，适配器中间的竖直排列的8个小点就是8个光纤连接通道，8个小点上下各有一个用来定位的定位孔，这是行业标准件。其对应的也是服务器机房的数据接口也是8通道的，这个也属于行业标准。服务器机房中不同的服务器之间的连接，往往需要几百上千米，所需要的多芯光纤310的成本巨大。本实施例中，确定多芯光纤310是七芯多芯光纤可以极大减少多芯光纤310的经济成本。
在某些具体的实施例中，外壳60用于承载和固定单芯光纤阵列组件10、多芯光纤阵列组件30、和光纤耦合器芯片20。外壳60的作用是将所有的零配件固定，既起到保护的作用，也减少各种光纤之间的缠绕打结。
在某些具体的实施例中，还设有光电转换模块，光电转换模块用于将光信号和电信号相互转换，光电转换模块的一端连接第一适配器130和/或第二适配器330，光电转换模块的另一端连接数据接口。光电转换模块可以直接连接到通信设备，不需要在数据接口处预设一个光电转换模块。
在某些具体的实施例中，光纤耦合器包括两个单芯光纤阵列组件10、两个光纤耦合器芯片20和一个多芯光纤阵列组件30，多芯光纤阵列组件30于两个单芯光纤阵列组件10之间。具体地，两个通信设备之间需要数据连接，可以在用单芯光纤阵列组件10连接一个电子设备的信息交互端口，中间通过多芯光纤阵列组件30直接进行信息的传输。也就是说多芯光纤阵列组件30连接一个单芯光纤阵列组件10，这个单芯光纤阵列组件10将多芯光纤阵列组件30被整合后的多芯光纤跳线成单芯光纤后，使用波分复用器将单芯光纤的光信号分成多个单芯光纤并与光模块组的数据接口连接。
更多的情况是，两个电子设备之间的信息输出端的信息交互通道数量不一样，例如A电子设备具有两个信息交互端口，每个信息交互端口有4个信息交互通道；B电子设备具有一个信息交互端口，每个交互端口是有8个信息交互通道，本实施例中的光纤耦合器可以完实现A电子设备与B电子设备的信息交互。
需要说明的是，如果A电子设备具有两个信息交互端口，每个信息交互端口有5个信息交互通道；B电子设备具有一个信息交互端口，每个交互端口是有8个信息交互通道，本实施例中的光纤耦合器也能够实现A电子设备与B电子设备的信息交互。只是其中两条单芯光纤120没有光信号，并不影响本实施例的实施。
具体地，两个电子设备之间都是8通道的数据接口，两个电子设备之间的物理距离较长，通过设置两个本实施例中的光纤耦合器来实现两个电子设备之间的交互。当使用两个光纤耦合器的时候，第二跳线是两个个光纤耦合器共用的，两个光纤耦合器的第一跳线组线缆都是连接相对应的电子设备的。
需要进一步说明的是，实施本发明中的光纤耦合器，一个电子设备可以同时做到与多台设备之间实现光通信。
在本实施例中，两个单芯光纤阵列组件10的跳线数量是不一样的，主要是为了实现两个电子设备之间的信息交互。
在某些具体的实施例中，单芯光纤120和多芯光纤310是阵列排布的。阵列排布的单芯光纤120和多芯光纤310方便工艺上的耦合。
需要说明的是，无论是单芯光纤阵列组件10的第一接头还是多芯光纤阵列组件30的第二接头，都适配MPO跳线连接。MPO光纤跳线，MPO(Multi-fiberPushOn)连接器为MT系列连接器之一，MT系列的插芯都采用插芯端面上左右两个直径为0.7mm的导引孔与导引针(又叫PIN针)进行精准连接。MPO连接器与光纤光缆加工后可生产出各种形式的MPO跳线。MPO跳线可以有2～12芯设计，最多可以是48芯，使用最多的是12芯的MPO连接器。MPO连接器的紧凑设计，使MPO跳线芯数多，体积小。MPO跳线被广泛应用于在布线过程中需要高密度集成光纤线路环境中，FTTX及40/100GSFP、SFP+等收发模块或设备内外部的连接应用。
最后需要说明的是，在以上所有本实施中，第一跳线组和第二跳线可能并不是真的光纤线缆，第一跳线组线缆和第二跳线可以是个多芯光纤线缆的连接头或者接口，也可以是一个光电转换模块的连接头或者接口，只要是能够满足被跳线就应当属于本发明的保护范围。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种光纤耦合器，其特征在于，包括：
光纤耦合器芯片，所述光纤耦合器芯片能够将若干数量的在单芯光纤传输的信号转换成在若干数量的多芯光纤中传输；
单芯光纤阵列组件，所述单芯光纤阵列组件包括第一连接头和多根所述单芯光纤，所述单芯光纤阵列组件能够将第一跳线组跳线成多根所述单芯光纤，所述第一跳线组用于连接光模块；
多芯光纤阵列组件，所述多芯光纤阵列组件包括多根所述多芯光纤、第二连连接头，所述多芯光纤阵列组件能够将每个所述多芯光纤的光纤信道整合到一根光纤信道中，多个被整合后的光纤信道重新组合到第二连接头，所述第二连接头是多芯光纤连接头；
所述光纤耦合器芯片的一端连接所述单芯光纤，所述光纤耦合器芯片的另一端连接所述多芯光纤。
2.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述光纤耦合器包括第一适配器，所述第一适配器分别与所述第一连接头和所述光纤耦合器外的所述第一跳线组连接。
3.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述光纤耦合器包括第二适配器，所述第二适配器分别与所述第二连接头和所述光纤耦合器外的所述第二跳线连接。
4.如权利要求2或3所述的光纤耦合器，其特征在于，所述光纤耦合器还包括光电转换模块，所述光电转换模块用于将光信号和电信号进行相互转换，所述光电转换模块的一端通过跳线与所述第一适配器和/或所述第二适配器连接，所述光电转换模块的另一端连接数据接口。
5.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所有所述多芯光纤所具有的纤芯数量之和大于或等于所述的单芯光纤的数量，所述单芯光纤的数量等于所有所述第一跳线组包括的光纤总数。
6.如权利要求5所述的光纤耦合器，其特征在于，所述多芯光纤是七芯光纤，所述多芯光纤的数量是8根，所述单芯光纤的数量是56根。
7.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，包括外壳，所述外壳用于承载和固定所述单芯光纤阵列组件、多芯光纤阵列组件和所述光纤耦合器芯片。
8.如权利要求5或6所述的光纤耦合器，其特征在于，还设有束线器，所述束线器用于束缚所述单芯光纤和/或所述多芯光纤。
9.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述光纤耦合器包括两个所述单芯光纤阵列组件、两个所述光纤耦合器芯片和一个多芯光纤阵列组件，所述多芯光纤阵列组件位于两个所述单芯光纤阵列组件之间。
10.如权利要求1所述的光纤耦合器，其特征在于，所述单芯光纤和所述多芯光纤是阵列排布的。
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