CN116068706A

CN116068706A - 应用于xgpon的单纤双向光收发组件

Info

Publication number: CN116068706A
Application number: CN202211624206.2A
Authority: CN
Inventors: 饶华斌
Original assignee: Xiamen San U Optronics Co ltd
Current assignee: Xiamen San U Optronics Co ltd
Priority date: 2022-12-15
Filing date: 2022-12-15
Publication date: 2023-05-05

Abstract

本发明公开应用于XGPON的单纤双向光收发组件，尾纤端部设有带斜8度斜面的陶瓷插芯，陶瓷插芯的中心轴与尾纤钢包针的中心轴之间偏转角为3.78度；本发明光收发组件采用带高折透镜的管帽结合带斜度的插芯上做特别的光学设计提高此光组件的耦合效率，出纤功率大于2.2mW时不需要加隔离器，成本较低，不影响产品的性能及使用。

Description

应用于XGPON的单纤双向光收发组件

技术领域

本发明涉衣光通信领域，特指单纤双向收发器。

背景技术

bosa是光通信领域重要的零部件。如中国专利CN 202512275 U和CN208207286U，10G单纤双向收发器组件结构，其焦点是中心部位的wdm分光/滤波片，激光器ld组件和pd组件均通过自聚焦透镜与光纤耦合。其工作原理如图1所示，ld组件发射一种波长为1270nm的光，通过自聚焦透镜聚焦成平行光束，透过45°滤波片耦合进传输光纤，然后通过光纤传输出去，另一种1577nm波长的外来信号光通过光纤传输进来，通过45°wdm反射，再穿过0°滤波片照射到pd组件上的自聚焦透镜上，经透镜聚光与探测器组件耦合，被接收器接收。

现有有10GPON单纤双向光收发组件要求的出纤功率大(出纤功率大于2.2mW),DFBLD传统方案通常都加隔离器、外焦距为7.5mm非球管帽，成本比较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在出纤功率大于2.2mW时不加隔离器的单纤双向光收发组件。

为达成上述目的，本发明应用于XGPON的单纤双向光收发组件，主要由激光器、PD、0度波片、45度波片、调节环、尾纤等组成，上述部件封装在四方座内，其中，激光器主要由2.5Gbps 1270nm DFB激光器芯片、MPD芯片、管座、带高折透镜的管帽、陶瓷片、热沉、金丝、银胶组成；PD为APD-TIA TO-CAN，主要由10G APD芯片、TIA芯片、电容、陶瓷片、管座、带水滴球透镜(或者高折透镜)的管帽、金丝、银胶组成，尾纤端部设有带斜8度斜面的陶瓷插芯，陶瓷插芯的中心轴与尾纤钢包针的中心轴之间偏转角为3.78度。

本发明光收发组件采用带高折透镜的管帽结合带斜度的插芯上做特别的光学设计提高此光组件的耦合效率，出纤功率大于2.2mW时不需要加隔离器，成本较低，不影响产品的性能及使用。

附图说明

图1为现有单纤双向光收发器结构示意图；

图2为本发明结构示意图；

图3为本发明陶瓷插芯构示意图；

图4为本发明激光器入射到陶瓷插芯光路示意图；

图5为本发明光路示意图。

标号说明：

1、激光器；2、APD-TIA TO-CAN；3、0度波片；4、45度波片；5、调节环；6、尾纤；7、四方座。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图2，本发明应用于XGPON的一种单纤双向光收发组件，主要由激光器1、APD-TIA TO-CAN2、四方座7、0度波片3、45度波片4、调节环5、尾纤6、胶水等组成。

其中，激光器1主要由2.5Gbps 1270nm DFB激光器芯片、MPD芯片、管座、带高折透镜的管帽、陶瓷片、热沉、金丝、银胶等组成；

APD-TIA TO-CAN2主要由10G APD芯片、TIA芯片、电容、陶瓷片、管座、带水滴球透镜(或者高折透镜)的管帽、金丝、银胶等组成；

如图2所示，0度波片3及45度波片4将安装在四方座相应的位置上，波片与四方座之间用353ND或BF-4胶水固化后连接在一起。激光器1用压合的方式压进四方座7对应的结构中，并在两者压合配合的四方座圆柱面上用激光穿透焊将两者的连接加固。调节环5与尾纤6采用激光穿透焊固定在一起，而调节环5与四方座7之间采用激光搭接焊固定在一起。APD-TIA TO-CAN 2用353ND胶或BF-4胶经固化后固定在一起。

如图3-5所示，陶瓷插芯61一端带斜8度的斜面；陶瓷插芯51的中心轴与尾纤6钢包针的中心轴之间有个3.78度偏转角，两者加起来的尾纤6端面总斜度角为11.78度；尾纤端面总斜度角为11.78度，从图4光路可知，当激光器1出来的光到达11.78度端面后，根据光的反射原理，反射角等于入射角，反射光将朝旁边方向反射出去，反射光不会原路返回到激光器1芯片内部去影响激光器的正常发光，这样就达到与传统隔离器相似的作用(传统隔离器的作用就是阻止光路上的反射光返回到激光器内部)，从而达到在无隔离器的情况下，不影响产品的性能及使用。当激光1从陶瓷插芯61端面发出来后，光路中心线与水平线呈3.78度的偏转角(可根据光的折射原理计算，图5中，n*sina＝n’*sina’,其中，n＝1.4676,a＝8°,n’＝1,可求得折射角a’＝11.78°；最后可计算光路与水平线的夹角为3.78°)。根据光路可逆的特性，当激光器的激光要耦合进尾纤时，此偏转角也是同样存在的，从单纤双向光收发组件的结构及生产工艺来分析，此偏转角对于单纤双向光收发组件的光功率耦合效率有不利的影响。

为了提高本案单纤双向光收发组件的光功率耦合效率，在尾纤上特意将陶瓷插芯的中心轴与尾纤钢包针的中心轴之间设计成3.78度的偏转角，这样，当激光从插芯端面出来后，光路中心线呈水平线状态(参见图4)，不会再往上偏3.78度。根据光路可逆的特性，当激光器的激光要耦合进尾纤时，经光路水平方向进入倾斜陶瓷插芯端面，并从本案单纤双向光收发组件的结构及生产工艺来分析可知，这样的水平方向的光路有利于提高单纤双向光收发组件的光功率耦合效率，从而有机会实现用带高折透镜的管帽替代非球管帽。

本发明用带水滴球透镜或者高折透镜的管帽替代非球管帽，其原理如下：

1)采用非球管帽时，经光学计算及分析，此光组件接收端落在光电探测器芯片表面的光斑直径约为7微米；而光电探测器芯片光敏面直径为40微米，光斑直径比光敏面直径小比较多，所以生产余量大；

2)采用带水滴球透镜或者高折透镜的管帽时，经光学计算及分析，此光组件接收端落在光电探测器芯片表面的光斑直径约为27微米；而光电探测器芯片光敏面直径为40微米，光斑直径仍然小于光敏面直径，所以带水滴球透镜或者高折透镜的管帽方案也是可行的，可以替代非球管帽，只是生产余量没有非球管帽那么大。

参考产品结构图2，此单纤双向光收发组件由两个光路组成：第一路光路是由2.5Gbps 1270nm激光器1芯片发射出来的激光，经过管帽上的高折大球，然后再经过45度波片4，激光会聚到尾纤6上带斜度的陶瓷插芯61上，进入尾纤6的光纤里，将激光经光纤传送出去。第二路光路是从光纤传进来的1577nm波长的激光，经尾纤6SC的尾纤头传入到尾纤的光纤，激光经带斜度陶瓷插芯61将激光传入此光组件的内部，激光经45度的波片4反射后，将1577nm波长的激光传播方向转了一个90度方向，经过0度波片滤3波后，激光经APD-TIATO-CAN2的水滴球透镜(或者高折透镜)管帽后会聚在APD芯片的光敏面上，APD芯片将激光转换成电流，实现了光电转换，而APD-TIA的TIA又将电流信号进一步的放大，经管座引脚电信号传出。

此单纤双向光收发组件，发射端是由2.5Gbps 1270nm DFB激光器实现激光发射，而接收端是由10Gbps APD-TIA TO-CAN来实现1577nm波长的光接收，发射端和接收端由一个光组件来实现，由上述光路分析可知，在一根光纤上实现了2.5Gbps 1270nm波长激光的发射和10Gbps 1577nm波长的光接收，实现单纤双向传输，此光收发组件，符合XGPON ONU的应用规范，所以此组件是应用于XGPON的单纤双向光收发组件。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.应用于XGPON的单纤双向光收发组件，主要由激光器、PD、0度波片、45度波片、调节环、尾纤等组成，上述部件封装在四方座内，其特征在于：激光器主要由2.5Gbps 1270nmDFB激光器芯片、MPD芯片、管座、带高折透镜的管帽、陶瓷片、热沉、金丝、银胶组成；PD为APD-TIA TO-CAN，主要由10G APD芯片、TIA芯片、电容、陶瓷片、管座、带水滴球透镜或高折透镜的管帽、金丝、银胶组成，尾纤端部设有带斜8度斜面的陶瓷插芯，陶瓷插芯的中心轴与尾纤钢包针的中心轴之间偏转角为3.78度。