CN116466444A - 一种光收发组件、光通信设备和系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种光收发组件、光通信设备和系统，用于降低收发光路的耦合难度。本申请实施例提供的光收发组件包括：发光芯片，用于提供出射光。波分复用器，用于将出射光投射至第一光轴上，以及将第一光轴上的入射光投射至第二光轴。其中，第一光轴与第二光轴平行。会聚透镜，用于将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，以扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围。光电探测器，用于接收会聚后的入射光。

Description

一种光收发组件、光通信设备和系统

技术领域

本申请实施例涉及光通信领域，尤其涉及一种光收发组件、光通信设备和系统。

背景技术

光组件用于实现光信号的发射和/或接收，光组件包括光发送组件和光接收组件，分别用于实现光信号的发射和接收。在一些使用场景下，需要光组件兼具光发射和光接收的功能，于是出现了光收发组件(bidirectional optical subassembly，BOSA)。光收发组件内部的发射光路和接收光路都与光纤耦合，通过光纤实现光信号的发射和接收。

在光收发组件内，发光芯片的位置决定了发射光路的光轴位置，光电探测器的位置决定了接收光路的光轴位置。通过控制发光芯片和光电探测器的位置，使得发射光路与接收光路在光纤处同轴，实现发射光路与接收光路的耦合。

但是，由于发光芯片和光电探测器可能存在形位公差、器件之间的装配可能存在配合公差，或者其他的偏差都可能导致发射光路与接收光路的耦合难度高、耦合效果差，从而导致发射光路和/或接收光路与光纤的耦合效果差，影响光发送组件的光发射效果和/或光接收效果。

发明内容

本申请实施例提供了一种光收发组件、光通信设备和系统。上述设备或系统通过扩大光电探测器的容许偏差范围，降低收发光轴的耦合难度。

第一方面，本申请实施例提供了一种光收发组件。该光收发组件包括发光芯片、波分复用器、会聚透镜和光电探测器。其中，发光芯片用于提供出射光。波分复用器用于将出射光投射至第一光轴上，以及将第一光轴上的入射光投射至第二光轴。其中，第一光轴与第二光轴平行。会聚透镜用于将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器。光电探测器用于接收会聚后的入射光。

在本申请实施例中，通过会聚透镜将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器。通过会聚透镜的会聚作用扩大光电探测器的光敏面与第一光轴之间的容许偏移范围(从ΔWDM+ΔPD扩大至ΔWDM+ΔPD×f，f大于1，详见图5实施例的说明)，降低了对光电探测器和/或发光芯片的装配位置的精度要求。

在实际生产过程中，由于容许偏差范围的增大，可以放宽对发光芯片和/或光电探测器的装配精度的要求，从而降低对装配设备的精度要求。或者使用本申请实施例提供的BOSA结构，通过较低精度的装配设备即可实现收发光路的耦合，提升BOSA的产品良率。

在本申请实施例中，通过会聚透镜将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，可以扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围。其中，光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围，为光电探测器的光敏面中心与第一光轴之间的容许偏移距离。第一光轴为光收发组件与光纤耦合的光轴。

在本申请实施例中，通过会聚透镜将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，可以扩大光电探测器的容许偏差范围。其中，光电探测器的容许偏差范围为光电探测器自身的安装位置的容许偏差范围。通过会聚透镜的会聚作用，可以减小入射光在光电探测器上的光斑大小，从而扩大入射光光斑与光电探测器的光敏面边缘之间的距离。光电探测器的安装位置的容许偏差范围即在该距离之内，因此会聚透镜扩大了光电探测器的容许偏差范围(从(x1+x2，y1+y2)扩大至(x1’+x2’，y1’+y2’)，详见图6实施例的说明)。

在本申请实施例中，通过会聚透镜将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，可以扩大波分复用器的安装角度的容许偏差范围。如图7所示，若波分复用器的安装角度具有偏差，导致波分复用器无法将入射光处置投射至光电探测器的光敏面上，从而使入射光偏离光敏面，影响光收发组件的光接收效果。通过会聚透镜的会聚作用，将偏离光敏面的入射光会聚至光敏面，实现对波分复用器的安装角度的纠偏，从而扩大了波分复用器的安装角度的容许偏差范围(详见图7实施例的说明)。

在本申请实施例中，通过会聚透镜将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，可以扩大所述光电探测器的容许偏差范围与所述发光芯片的容许偏差范围之和。由于波分复用器相对于出射光是45°放置，因此发光芯片在z轴方向上的偏差Δz可以映射至y轴方向上，使得发光芯片的Δz＝Δy(详见图8实施例的说明)。通过会聚透镜扩大了y轴方向上的容许偏差范围，从而扩大了发光芯片在z轴上的容许偏差范围ΔzLD与光电探测器在y轴上的容许偏差范围ΔyPD之和。同理可得，通过会聚透镜扩大了x轴方向上的容许偏差范围，从而扩大了发光芯片在x轴上的容许偏差范围ΔzLD与光电探测器在x轴上的容许偏差范围ΔxPD之和。

在一种可选的实现方式中，光收发组件还包括滤波器。该滤波器用于过滤会聚前或会聚后的入射光，使得入射光电探测器的会聚后的入射光在目标波长范围内。

在本申请实施例中，由于来自光纤的入射光可能是多光源共光纤传输的光信号，包括了各种波长的光信号；或者在入射光电探测器的光信号中混入了部分出射光(波分复用器在反射出射光的过程中可能将部分出射光折射至第二光轴上，即入射光的光路上)；诸如此类的因素导致入射光中可能存在噪声信号。因此通过滤波器滤除目标波长范围之外的信号，提升光电探测器所接收的入射光的信噪比。

在一种可选地实现方式中，滤波器位于波分复用器与会聚透镜之间的光路上。该滤波器用于过滤会聚前的入射光，使得入射会聚透镜的入射光在目标波长范围内。

在本申请实施例中，将滤波器放置在会聚透镜之前的光路上，可以减小会聚透镜之后的光程。在相同的会聚透镜(放大率)下会聚效果更好，对应的光收发组件的收发光路的耦合效果也就更好。

另一方面，将滤波器放置在会聚透镜之前的光路上，在相同的会聚效果下可以减小会聚透镜的放大率。由于会聚透镜的放大率大小与尺寸大小相关，因此可以减小会聚透镜的体积，从而减小整个光收发组件的体积。

在一种可选的实现方式中，滤波器位于会聚透镜与光电探测器之间的光路上。该滤波器用于过滤会聚后的入射光，使得入射光电探测器的会聚后的入射光在目标波长范围内。

在一种可选的实现方式中，滤波器为滤波片，或者为会聚透镜表面上的滤波膜。

在一种可选的实现方式中，光收发组件还包括与会聚透镜相连的支撑结构以及底座。其中，支撑结构用于承载波分复用器。底座用于承载发光芯片、光电探测器和支撑结构。

在本申请实施例中，通过与会聚透镜相连的支撑结构支撑波分复用器，使波分复用器和会聚透镜(以及可能存在的滤波器)集成在一个相连的结构上，实现一体化结构，可以减小波分复用器和会聚透镜(以及可能存在的滤波器)总体所占的体积，从而减小整个光收发组件的体积。并且，相较于波分复用器和会聚透镜(以及可能存在的滤波器)相互独立的结构，一体化结构不需要对零散的波分复用器、会聚透镜和滤波器进行装配。使得结构更简单，封装过程更简便，降低了光收发组件的生产制造成本。

在一种可选的实现方式中，支撑结构包括一个或多个斜面。该一个或多个斜面用于支撑波分复用器。

在本申请实施例中，通过斜面支撑波分复用器。波分复用器的支撑面积大，减小了光收发组件中各部件的受力，从而减小各部件变形的可能，提升了结构的稳固性。

第二方面，本申请实施例提供了一种光网络单元。该光网络单元包括第一方面所述的光收发组件。

第三方面，本申请实施例提供了一种无源光网络系统。该无源光网络系统包括光线路终端、光分布网络和第二方面所述的光网络单元。其中，光线路终端与光分布网络连接。光分布网络与光网络单元连接。

第二方面和第三方面的有益效果参见第一方面，此处不再赘述。

附图说明

图1为无源光网络的网络设备配置图；

图2a为一种光收发组件的封装结构示意图；

图2b为小型化光收发组件的封装结构示意图；

图3为光收发组件的收发光路的耦合示意图；

图4为本申请实施例提供的光收发组件的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的光收发组件的收发光路耦合示意图；

图6为本申请实施例提供的光收发组件的容许偏差范围ΔPD的示意图；

图7为本申请实施例提供的光收发组件的纠偏效果示意图；

图8为本申请实施例提供的光收发组件在y轴和z轴上的容许偏差范围示意图；

图9为本申请实施例提供的另一光收发组件的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的带有滤波器的光收发组件的结构示意图；

图11为本申请实施例提供的带有滤波器的光收发组件的封装结构示意图；

图12为图11所示的光收发组件中的支撑结构的示意图；

图13为本申请实施例提供的带有滤波器的另一光收发组件的封装结构示意图；

图14为图13所示的光收发组件中的支撑结构的示意图；

图15为本申请实施例无源光网络系统的组网结构图。

具体实施方式

应用于接入网场景的光通信网主要以无源光网络(passive optical network，PON)的形式存在。在光网络全面普及的整体形势之下，大量PON网络的铺设，需要用到数量同样巨大的通信设备。相关的通信设备如光网络单元(optical network unit，ONU)等，主要由光收发组件(bi-directional optical sub-assembly，BOSA)及放置光收发组件的单板及机框组成。

如图1所示，光线路终端01内的一个光模块对应一个光纤分布网络(opticaldistribution network，ODN)02，并服务一定数目的光网络单元ONU 03。图1中一个光纤分布网络02对应x个光网络单元03(ONU1～ONUx)，每个光网络单元03可以表示一个用户。作为光网络中的关键构成，光网络单元03设备里面的光收发组件担负着将网络信号进行光电转换及传输的任务，是整个网络能够正常通信的基础。

在图1所示的PON网络中，光收发组件BOSA的一种结构如图2a所示。BOSA包括光发送组件(transmitting optical sub-assembly，TOSA)、光接收组件(receiving opticalsub-assembly，ROSA)和波分复用器。其中，光发送组件TOSA的作用是将电信号转化为光信号，并输入光纤进行传输。光接收组件ROSA的作用是接收由光纤传入的光信号，并对其进行电信号转化。一般情况下，由于发送和接收的光的波长不同，因此通过波分复用器分离这两类波长。波分复用器的功能是：透射某些波长的光，同时反射其他波长的光。

光发送路径如图2a中实线箭头所示，光发送组件TOSA发出的光经过波分复用器时直线透射，然后进入光纤传输。光接收路径ROSA如图2a中虚线箭头所示，光纤传入的光信号经过波分复用器时发生反射，光接收组件ROSA正好位于反射光路上，从而实现光信号的接收。

在工业、小型化光纤到房间(fibre to the room，FTTR)等场景中，对光收发组件BOSA的体积要求越来越高。而传统的BOSA结构中包括独立封装的TOSA和ROSA。对独立封装的TOSA和ROSA再进行封装，所得的BOSA体积较大。

因此提出了如图2b所示的BOSA结构。在该BOSA结构中，不对TOSA和BOSA进行单独的封装。而是将TOSA和BOSA中的结构封装在同一个晶体管外形(transistor outline，TO)内，从而减小BOSA的体积。具体地，将TOSA中的发光芯片、ROSA中的光电探测器和波分复用器封装在同一个TO中。并将出射光和入射光的光路轴心耦合到光纤轴心上(即，将出射光和入射光的光路轴心对准光纤轴心)，实现出射光和入射光的传输。

由于发光芯片和光电探测器可能存在形位公差、器件之间的装配可能存在配合公差，或者其他的偏差都可能导致出射光光路与入射光光路的耦合效果差。从而导致出射光光路和入射光光路与光纤轴心的耦合效果差，影响光收发组件的光发射效果和/或光接收效果。

发光芯片和光电探测器都具有一定的容许偏差范围。对于发光芯片来说，只要出射光的轴心与光纤轴心之间的实际误差在该范围内，则可以确保BOSA的光发射效果。对于光电探测器来说，只要入射光的轴心与光电探测器的光敏面中心之间的实际误差在该范围内，则可以确保BOSA的光接收效果。通常来说，发光芯片的容许偏差范围远小于光电探测器的容许偏差范围。因此为了保证发光芯片的出射光能与光纤轴心耦合，通常以发光芯片的出射光轴心为准进行收发光路的耦合，确保BOSA的光发射效果。基于此，再通过控制入射光轴心与光电探测器光敏面中心之间的偏差在光电探测器的容许偏差范围内，确保BOSA的光接收效果。

以图3为例，图3通过实线表示理想位置和理想光路，通过虚线表示上述偏差导致的实际位置和实际光路。假设发光芯片的实际位置比理想位置更靠上，则出射光通过波分复用器反射至光纤，光纤为了对齐出射光的光轴，导致实际位置比理想位置更靠左。光纤比理想位置靠左，导致入射光的位置也比理想光路靠左。靠左的入射光照射到光电探测器上，可能偏离光电探测器的光敏面。当入射光的轴心与光电探测器的光敏面中心之间的距离大于容许偏差范围，则可能导致光电探测器无法接收来自光纤的光信号，或者只能接收到来自光纤的部分光信号(即入射光的光斑只有一部分被光敏面接收)，从而影响BOSA的光接收效果。

值得注意的是，图3所示实施例是以发光芯片向一个方向的偏移为例说明偏差导致对BOSA的光接收效果的影响，并不造成对本申请实施例所适用场景的限定。例如，光电探测器的位置偏移可能导致入射光轴心偏离光敏面中心，从而造成对BOSA的光接收效果的影响；或者，波分复用器的位置偏移或角度偏差可能改变入射光入射至光电探测器的位置，从而造成对BOSA的光接收效果的影响；或者，在以光电探测器的光敏面中心为准进行收发光路耦合的情况下，则上述任一偏移或偏差都可能导致基于光敏面中心确定出的光纤轴心与出射光轴心之间的偏差大于容许偏差范围，从而导致对BOSA的光发射效果的影响等，本申请对此不做限定。

为了解决上述缺陷，本申请实施例提出了一种光收发组件。如图4所示，本申请实施例提出的光收发组件400包括发光芯片401、波分复用器(wavelength divisionmultiplexing，WDM)402、会聚透镜403和光电探测器404。

其中，发光芯片401用于提供出射光。波分复用器402用于将出射光投射至第一光轴上，并将第一光轴上的入射光投射至第二光轴上。具体地，波分复用器402将出射光反射至第一光轴上，并将第一光轴上的入射光折射后投射至与第一光轴平行的第二光轴上。

在本申请实施例中，第一光轴为光收发组件400与光纤的耦合光轴。即，在光收发组件400与光纤耦合的时候，使光纤光轴对齐第一光轴。

会聚透镜403用于将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器404，以扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围。光电探测器404用于接收会聚后的入射光。

在本申请实施例中，发光芯片也称为激光二极管(laser diode，LD)。光电探测器也称为光电二极管(photodiode，PD)，本申请对此不做限定。

需要说明的是，波分复用器402可以是石英基底的镀膜片、高聚物基底的镀膜片等。发光芯片401可以是法布里-珀罗(fabry-perot，FP)激光器、分布反馈式(distributefeedback，DFB)激光器或电吸收调制激光器(electro-absorption modulated laser，EML)等。光电探测器404可以是光电二极管(photodiode，PD)、雪崩二极管(avalanchephotodiode，APD)等。会聚透镜403可以是球面透镜、非球面透镜等。本申请对此不做限定。

上面说明了本申请实施例提供的光收发组件400的结构，下面将展开说明光收发组件400中设置会聚透镜403的多种有益效果。

一方面，会聚透镜403可以扩大光电探测器与第一光轴(光纤耦合光轴)之间的容许偏差范围。如图5所示，出射光照射到波分复用器402上的位置决定了第一光轴的位置。光收发组件400耦合的光纤，其轴心与第一光轴完全对齐。因此出射光照射到波分复用器402上的位置，也就决定了与光收发组件400耦合的光纤的轴心位置。

波分复用器402的折射率和厚度决定了第二光轴相对于第一光轴的偏移距离，该距离在本申请实施例中称为ΔWDM。第二光轴决定了入射光直接照射到光敏探测器404的位置。只要第二光轴与光电探测器404的光敏面中心之间的距离在光敏探测器404的容许偏移范围ΔPD之内，即可保证光电探测器404对入射光的接收效果。因此，光电探测器的光敏面中心与第一光轴之间的容许偏差范围为ΔWDM+ΔPD。

如图5所示，在波分复用器402与光电探测器404之间加了会聚透镜403后，入射光直接照射到光敏探测器404的位置与光电探测器404光敏面中心之间的容许偏移范围依然是ΔPD。而第二光轴上的入射光经过会聚透镜403的会聚，照射到光电探测器404上的位置更靠近与光敏面中心，因此第二光轴上的入射光与光敏面中心之间的容许偏移范围为ΔPD×f，其中f为会聚透镜403的放大率，f大于1。因此，在增加了会聚透镜403的光收发组件400结构中，将光收发组件与光纤的耦合轴心(即第一光轴)，与光电探测器的光敏面中心之间的容许偏差范围，从ΔWDM+ΔPD扩大到ΔWDM+ΔPD×f，降低了对光电探测器和/或发光芯片的装配位置的精度要求。

在实际生产过程中，由于容许偏差范围的增大，可以放宽对发光芯片和/或光电探测器的装配精度的要求，从而降低对装配设备的精度要求。或者使用本申请实施例提供的BOSA结构，通过较低精度的装配设备即可实现收发光路的耦合，提升产品良率。

在图5所示的光路中，光纤轴心与第一光轴完全对齐。需要说明的是，光纤轴心与第一光轴之间也可以相差发光芯片的容许偏差范围ΔLD，在ΔLD之内，可以保证BOSA的光发射效果，光信号的损失较小，本申请对此不做限定。

会聚透镜403一方面可以扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围，另一方面也可以增大光电探测器本身的容许偏差范围(即图5中所示的ΔPD)。如图6所示，通过会聚透镜，可以减小入射光光斑的大小。从而扩大入射光光斑与光敏面边缘之间的距离，进而将光电探测器的容许偏差范围ΔPD从(x1+x2，y1+y2)扩大至(x1’+x2’，y1’+y2’)。

光电探测器的位置偏移可能导致入射光轴心距离光敏面中心较远，从而影响BOSA的光接收效果。则通过图6所示的对ΔPD的扩大，可以使偏离的距离落在ΔPD范围内，从而保证BOSA的光接收效果，提升BOS的产品良率。倒推回来，在保证BOSA的光接收效果的前提下，通过本申请实施例提供的BOSA结构可以扩大ΔPD，即扩大光电探测器的容许偏差范围。从而降低对装配设备的精度要求。

可选地，图5所示的效果和图6所示的效果也可以叠加。通过图5所示实施例的说明，可知本申请实施例提供的光收发组件400将光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围从ΔPD扩大到ΔPD×f。而图6所示实施例所说明的会聚透镜403对ΔPD的扩大，进一步增强了对光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围的扩大效果。从而进一步降低对装配设备的精度要求、提升产品良率。

通过本申请实施例提供的光收发组件结构，除了扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围和ΔPD，还可以通过会聚透镜对波分复用器的角度进行纠偏，使入射光会聚投射至光电探测器的光敏面上，从而扩大波分复用器的安装角度的容许偏差范围。

如图7所示，波分复用器402处于理想角度的情况下，出射光以45°角射入波分复用器。经波分复用器402的反射，射入光纤的出射光与出射发光芯片401的出射光之间呈90°夹角。光电探测器404的光敏面与出射发光芯片401的出射光平行，而波分复用器402对入射光的折射并不改变入射光的方向。因此来自光纤的入射光经波分复用器402折射后垂直射入光电探测器404的光敏面。

如图7所示，若WDM 402与出射光之间的夹角∠A小于45°，则出射光以大于45°的夹角入射WDM 402。因此射入光纤的出射光与出射发光芯片401的出射光之间呈大于90°的夹角。由上述说明可知来自光纤的入射光射入光电探测器404的方向，平行于射入光纤的出射光的方向。导致入射光无法垂直射入光电探测器404的光敏面，从而使入射光偏离光敏面影响BOSA的光接收效果。同理可知，WDM 402与出射光之间的夹角∠B大于45°的情况下，入射光也无法垂直射入光电探测器404的光敏面，也会使入射光偏离光敏面影响BOSA的光接收效果。

通过会聚透镜403，将偏离光敏面的入射光会聚至光敏面，从而保证BOSA的光接收效果。并且，扩大了波分复用器的安装角度的容许偏差范围。

除了图5至图7所示的几方面的有益效果，会聚透镜403还可以扩大光电探测器的容许偏差范围与发光芯片的容许偏差范围之和。如图8所示，ΔPD为光电探测器的入射光的容许偏移距离。Δy为光电探测器的光敏面中心与入射光之间的容许偏差距离，即光敏面中心与第二光轴之间的容许偏差范围。本申请实施例的结构通过会聚透镜，使得Δy＝ΔPD×f(f为会聚透镜的放大率)。相较于现有技术增大了Δy，也就增大了光电探测器的光敏面中心与光纤中心(即第一光轴)之间的容许偏差距离。

由于波分复用器402相对于出射光是45°放置，因此发光芯片的Δz＝Δy。因此可以在发光芯片的z轴上，以及光电探测器的y轴上，合理分配容许偏差距离，从而减小在某一方向上位置控制的难度。只要保证ΔyPD+ΔzLD≤ΔyPD×f，即可保证收发光路在y轴(z轴)上的耦合效果。同理，在x轴上，只要保证ΔxPD+ΔxLD≤ΔPD×f，即可保证收发光路在x轴上的耦合效果。其中，ΔyPD为光电探测器在y轴上的容许偏差范围，ΔzLD为发光芯片在z轴上的容许偏差范围。ΔPD为光电探测器自身的容许偏差范围。ΔxPD和ΔxLD分别表示光电探测器和发光芯片在x轴上的容许偏差范围。

例如：生产设备(例如机械手)在z轴上控制位置的难度比在y轴上的难度高。那么在z轴上，为发光芯片分配更大的公差(容许偏差距离)，在y轴上为光电探测器分配小一点的公差。从而减小对生产设备的精度需求。只要使两个方向上公差之和小于或等于Δy＝ΔPD×f，即可保证收发光路在光纤上的耦合效果。

需要说明的是，本申请实施例中所述的容差范围(ΔPD、ΔyPD、ΔxPD、ΔzLD、ΔxLD等)可以表示出射光与入射光光轴之间的容差范围，也可以表示基于出射光与入射光光轴，附加考虑出射光和入射光光斑所得的容差范围，本申请对此不做限定。

在实际生产过程中，由于容许偏差范围的增大，可以放宽对发光芯片和/或光电探测器的装配精度的要求。从而降低对装配设备的精度要求。或者使用本发明的结构，通过较低精度的装配设备即可实现收发光路的耦合，提升产品良率。

需要说明的是，上述对容许偏差范围的描述，是示意性的说明。在实际光路中可能由于WDM的装配角度偏差、发光芯片出光口的同心度偏差、光电探测器的光敏面积偏差、高度偏差等，导致容许偏差范围和实际偏差范围之间有细微区别。这些也属于本申请的范围。

需要说明的是，WDM的装配角度可能存在偏差，所导致的光路和偏差范围的细微改变，都属于本申请的范围，对此不做限定。

需要说明的是，图5至图8实施例所述的多个方面的有益效果，可以独立存在于本申请实施例提供的光收发组件中，也可以组合存在，本申请对此不做限定。例如，光收发组件400中的会聚透镜403，即可扩大光电探测器与第一光轴之间的容许偏差范围(具体参见图5)，又可增大光电探测器本身的容许偏差范围ΔPD(具体参见图6)。

基于上述的光收发组件400结构，本申请实施例还提供了一种扩展的光收发组件结构。在图4至图8所示的光收发组件400结构中，可以调换光电探测器404与发光芯片401的位置。调换后的结构如图9所示。在光收发组件400中，发光芯片401用于提供出射光。波分复用器402用于折射出射光，从而将出射光投射至第一光轴上。波分复用器402还用于将第一光轴上的入射光反射至第二光轴上。会聚透镜403用于将第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，以扩大光电探测器与第三光轴之间的容许偏差范围。其中第三光轴为第一光轴在波分复用器402上反射后的光轴，也是从发光芯片发出的出射光的光轴。相较于图4，图9所示的结构区别仅在于入射光和出射光的方向。因此图9所示的结构具有图4所示的出射光与入射光之间的耦合影响关系等，因此对应的说明以及有益效果可以参见图4至图8的说明，此处不再赘述。

可选地，基于图4至图9所示的光收发组件结构，还可以在入射光的光路上设置滤波器，实现对入射光的滤波。如图10所示，在该结构中，在光收发组件400的波分复用器402与会聚透镜403之间的光路上，还包括滤波器405。滤波器用于过滤会聚前的入射光，使得入射会聚透镜403的入射光在目标波长范围内。从而使得入射光电探测器404的会聚后的入射光在目标波长范围内。

需要说明的是，目标波长范围为光电探测器接收的光信号的波长范围。由于光信号经过光线路终端、光传输网络、光纤等的传输，可能产生噪声信号。因此通过滤波器滤除目标波长范围之外的信号，提升光电探测器所接收的入射光的信噪比。

可选地，在光收发组件400中，滤波器405还可以放置在会聚透镜403与光电探测器404之间的光路上。在这种结构中，滤波器405则用于过滤会聚后的入射光，使得入射光电探测器404的会聚后的入射光在目标波长范围内，本申请对此不做限定。

在包括会聚透镜403和滤波器405的结构中，可以通过支撑结构支撑波分复用器402和滤波器405，以减小生产装配过程中的工艺难度。

如图11所示，在光收发组件400的TO封装中，包括发光芯片401、波分复用器402、会聚透镜403、光电探测器404、滤波器405、支撑结构406和底座和管帽透镜。TO底座通过激光二极管底座(laser diode sub，LD SUB)支撑发光芯片401，通过光电二极管底座(photodiode sub，PD SUB)支撑光电探测器404。

支撑结构406与会聚透镜403相连，用于支撑波分复用器402。具体的，如图12所示，支撑结构406包括两个斜面。该两个斜面用于支撑波分复用器402。

需要说明的是，图12仅是对支撑结构406的一个示例，并不造成对支撑结构406所包含斜面数量的限定。支撑结构406可以包括一个或多个斜面，本申请对此不做限定。

如图11和12所示，会聚透镜403包括至少一个凸面，凸面用于实现对入射光的会聚。会聚透镜403还可以包括一个平面，该平面可以用于放置滤波器405。如图11和12所示，会聚透镜包括的平面可以与支撑结构406连接，该平面用于固定滤波器405。而与会聚透镜403的平面相对的凸面，则用于会聚入射光。

可选地，除了图11和图12所示的结构，会聚透镜403和支撑结构406的结构也可以如图13和14所示。在图13和14所示的会聚透镜403结构与支撑结构406中，会聚透镜403的凸面与支撑结构406连接，用于会聚入射光。而与会聚透镜403的凸面相对的平面，则用于固定滤波器405。

在图11和12的会聚透镜403和支撑结构406的结构中，来自光纤的入射光经波分复用器402的折射后，先经过滤波器405再经过会聚透镜403实现对入射光的会聚。将滤波器405放置在会聚透镜403之前的光路上，可以减小会聚透镜403之后的光程。在相同的放大率下会聚效果更好，对应的光收发组件400的收发光路的耦合效果也就更好。

另一方面，将滤波器405放置在会聚透镜403之前的光路上，在相同的汇聚效果下可以减小会聚透镜403的放大率。由于会聚透镜403的放大率与尺寸大小相关，因此可以减小会聚透镜403的体积，从而减小整个光收发组件400的体积。

需要说明的是，滤波器405可以通过镀膜的方式固定在会聚透镜403的平面上，此时滤波器405为滤波膜。滤波器405也可以通过光学胶固定在会聚透镜403的平面上，此时滤波器405为滤波片。本申请对滤波器405的形态以及固定方式不做限定。

可选地，若光收发组件400中不包括滤波器405，则会聚透镜403也可以不包括平面。在这种结构中，会聚透镜403不用于固定滤波器405。

在本申请实施例中，通过与会聚透镜相连的支撑结构支撑波分复用器，使波分复用器和会聚透镜(以及可能存在的滤波器)集成在一个相连的结构上，可以减小波分复用器和会聚透镜(以及可能存在的滤波器)总体所占的体积，从而减小整个光收发组件的体积。

需要说明的是，图1所示的光收发组件，可以包括本申请实施例提供的光收发组件400结构。包括光收发组件400结构的ONU和PON系统，都属于本申请实施例的保护范围。

将上述任一实施例中的组件400连接单板并放置于机框内则构成了光网络单元ONU。

将上述光网络单元应用于无源光网络系统时，无源光网络系统的结构如图15所示，包括：光线路终端100，光分布网络200，以及光网络单元300。其中，光网络单元300内设有光收发组件400。光分布网络200与光线路终端100连接；光网络单元300与光分布网络200连接。

本申请实施例提供的光收发组件400以及包含光收发组件400的无源光网络系统，可实现对来自光纤的光信号的接收以及通过光纤发送光信号。并且该光收发组件400的壳体结构适用于现有的BOSA壳体结构，使制作和封装工艺便于实现，避免了复杂的外部管体制作，提升了制作效率和良品率，从而降低了光收发组件400、ONU和无源光网络系统的构建成本。

在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(read-only memory，ROM)、随机存取存储器(random access memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种光收发组件，其特征在于，包括：

发光芯片，用于提供出射光；

波分复用器，用于将所述出射光反射至第一光轴上，以及将所述第一光轴上的入射光投射至第二光轴，其中，所述第一光轴与所述第二光轴平行；

会聚透镜，用于将所述第二光轴上的入射光会聚至光电探测器；

所述光电探测器，用于接收会聚后的入射光。

2.根据权利要求1所述的光收发组件，其特征在于，所述会聚透镜通过将所述第二光轴上的入射光会聚至光电探测器，实现：

扩大所述光电探测器与所述第一光轴之间的容许偏差范围；或者，

扩大所述光电探测器的容许偏差范围；或者，

扩大所述波分复用器的安装角度的容许偏差范围；或者，

扩大所述光电探测器的容许偏差范围与所述发光芯片的容许偏差范围之和，中的至少一项。

3.根据权利要求1或2所述的光收发组件，其特征在于，还包括：

滤波器，用于过滤会聚前或会聚后的所述入射光，使得入射所述光电探测器的会聚后的入射光在目标波长范围内。

4.根据权利要求3所述的光收发组件，其特征在于，

所述滤波器位于所述波分复用器与所述会聚透镜之间的光路上，用于过滤会聚前的入射光，使得入射所述会聚透镜的入射光在目标波长范围内。

5.根据权利要求3所述的光收发组件，其特征在于，

所述滤波器位于所述会聚透镜与所述光电探测器之间的光路上，用于过滤会聚后的入射光，使得入射所述光电探测器的会聚后的入射光在目标波长范围内。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的光收发组件，其特征在于，所述滤波器为：

滤波片；或者，

所述会聚透镜表面上的滤波膜。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光收发组件，其特征在于，还包括：

与所述会聚透镜相连的支撑结构，用于承载所述波分复用器；

底座，用于承载所述发光芯片、所述光电探测器和所述支撑结构。

8.根据权利要求7所述的光收发组件，其特征在于，所述支撑结构包括一个或多个斜面，用于支撑所述波分复用器。

9.一种光网络单元，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的光收发组件。

10.一种无源光网络系统，其特征在于，包括：光线路终端、光分布网络以及如权利要求9所述的光网络单元，其中，所述光线路终端与所述光分布网络连接，所述光分布网络与所述光网络单元连接。