CN117170039A - Bosa装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种BOSA装置，包括壳体、隔板、接收部件、发射部件和插针适配件，其中，壳体具有空腔，隔板位于空腔内，接收部件位于空腔内，发射部件位于空腔内，发射部件和接收部件分别位于隔板的两侧，插针适配件与壳体连接，插针适配件用于传输接收部件或发射部件的光信号。由于接收部件和发射部件均位于壳体的空腔内，减小BOSA装置所占空间尺寸，并且通过隔板将发射部件和接收部件进行分隔，从而降低发射部件和接收部件之间串扰，进而提高光信号的准确度。

Description

BOSA装置

技术领域

本申请涉及光通信技术领域，具体地，涉及一种光信号处理装置。

背景技术

随着信息传输宽带的需求一直在以爆炸的速度增长，为满足网络流量的飞速发展，在接入网络层面对网络流量和多业务支持提出了更高要求，目前，接入网主要以树形结构的PON为主，PON(Passive Optical Network，无源光网络)主要由位于局侧的OLT(Optical Line Terminal，光线路终端)、用户侧的ONU(Optical Network Unit，终端光网络单元)和ODN(Optical Distribution Network，光分配网络)组成。OLT端和ONU端的器件则是PON技术的核心，它的作用就是根据光电转换的协议要求实现信号的上下行传输，器件的成本和性能直接影响了整个无源光网络系统，因此，无源光网络的蓬勃发展也对器件封装提出了更严苛的挑战。

BOSA器件(Bi-direction Optical Sub-Assembly，光发射接收组件)作为ONU中关键器件，目前，传统的BOSA器件均采用TO封装(Transistor Out-line，晶体管外形封装)，每个端口的激光器发射芯片或接收芯片都是独立密封在TO中以保证可靠性。该种封装形式决定了模块势必需要更大的封装体积，造成结构尺寸庞大，同时，收发器件在同一管壳内存在串扰问题，严重影响效果。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种BOSA装置，以解决现有BOSA器件中无法兼顾封装体积小与串扰的问题。

为了解决上述问题，本申请采用以下技术方案予以实现：

本申请实施例提供的BOSA装置，包括：

壳体，具有空腔；

隔板，位于所述空腔内；

接收部件，位于所述空腔内；

发射部件，位于所述空腔内，所述发射部件和所述接收部件分别位于所述隔板的两侧；以及

插针适配件，与所述壳体连接，所述插针适配件用于传输所述接收部件或所述发射部件的光信号。

进一步地，BOSA装置还包括：

合分波组件；

第一隔离器；以及

第二隔离器，所述第二隔离器、所述第一隔离器与所述合分波组件均位于所述空腔内，所述第二隔离器与所述第一隔离器分别位于所述隔板的两侧；其中，所述发射部件的光信号经所述第二隔离器和所述合分波组件传输至所述插针适配件，所述插针适配件的光信号经所述合分波组件和所述第一隔离器传输至所述接收部件。

进一步地，BOSA装置还包括第一转向棱镜和第一基板，所述合分波组件和所述第一转向棱镜均设置于所述第一基板上，所述第一转向棱镜用于对经所述合分波组件后的光信号进行垂直方向上光路补偿。

进一步地，所述合分波组件为Z-Block。

进一步地，所述接收部件包括：

透镜组件，所述透镜组件配置为对所述光信号进行偏转与聚焦；

光放大组件，位于所述插针适配件与所述透镜组件之间，所述光放大组件配置为放大所述光信号；

光电转换组件，位于所述透镜组件的下方，所述光电转换组件、所述透镜组件和所述光放大组件均位于所述空腔内，所述光电转换组件配置对聚焦后的所述光信号进行转换。

进一步地，所述光放大组件包括：

半导体制冷器；以及

SOA组件，设置在所述半导体制冷器上，所述SOA组件用于放大所述光信号。

进一步地，所述发射部件包括：

激光器组件，所述激光器组件用于发射光信号；

准直透镜，位于所述激光器组件与所述插针适配件之间，所述激光器组件发射的光信号经所述准直透镜后传输至所述插针适配件；以及

MPD组件，所述MPD组件用于监控所述激光器组件。

进一步地，所述BOSA装置还包括第一陶瓷座和第二陶瓷座，所述第一陶瓷座和所述第二陶瓷座均部分位于所述空腔内，所述接收部件部分位于所述第一陶瓷座，所述发射部件部分位于所述第二陶瓷座。

进一步地，所述第一陶瓷座和所述第二陶瓷座的顶面平齐。

进一步地，所述第一陶瓷座设有多层走线，所述接收部件将所述光信号转换成电信号，所述电信号通过所述多层走线传输。

进一步地，所述第一陶瓷座和第二陶瓷座错位间隔设置。

进一步地，所述第一陶瓷座和第二陶瓷座之间间距为2～6mm。

本申请实施例提供的BOSA装置，包括壳体、隔板、接收部件、发射部件和插针适配件，其中，壳体具有空腔，隔板位于空腔内，接收部件位于空腔内，发射部件位于空腔内，减小BOSA装置所占空间尺寸。发射部件和接收部件分别位于隔板的两侧，插针适配件与壳体连接，通过隔板将发射部件和接收部件进行分隔，从而降低发射部件和接收部件之间串扰，进而提高光信号的准确度。

附图说明

图1为本申请实施例提供的一种BOSA装置的结构示意图；

图2为图1中另一视角下BOSA装置的结构示意图；

图3为图1中BOSA装置的俯视图；

图4为本申请实施例提供的一种BOSA装置的结构示意图，其中，隐藏壳体和发射部件；

图5为本申请实施例提供的一种BOSA装置的结构示意图，其中，隐藏壳体和接收部件；

图6为本申请实施例提供的一种BOSA装置中光信号传输路径的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种BOSA装置中串扰仿真模型图；

图8为本申请实施例提供的一种壳体的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种BOSA装置中串扰仿真效果图；以及

图10为现有技术中BOSA组件的结构示意图。

附图标记说明：

1-壳体，1A-空腔，1B-凸出部，2-隔板，3-接收部件，31-透镜组件，32-光放大组件，321-半导体制冷器，322-SOA组件，322A-SOA输出端透镜，322B-半导体放大器，322C-SOA输入端透镜，33-光电转换组件，34-滤光片，35-垫块，4-发射部件，41-激光器组件，42-准直透镜，43-MPD组件，5-插针适配件，6-合分波组件，7-第一隔离器，8-第二隔离器，9-第一转向棱镜，10-第一基板，11-第一陶瓷座，11A-多层走线，12-第二陶瓷座，P-正负电极。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细的描述。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合，具体实施方式中的详细描述应理解为本申请宗旨的解释说明，不应视为对本申请的不当限制。

在本申请的描述中，所涉及的术语“第一/第二”仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定次序，可以理解地，“第一/第二”在允许的情况下可以互换特定的顺序或先后次序，以使这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述的以外的顺序实施。

应该理解的是，方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些方位术语仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在PON的早期应用中，例如，EPON或GPON，光线路终端OLT和ONU侧的光电器件均是收发合一的单纤双向器件。在下一代PON中，对器件的灵敏度提出了更高的要求，PD芯片，甚至APD芯片都不足以满足其50Gb/s、1E-2误码率下、-24.5dBm灵敏度的要求，

BOSA器件(Bi-direction Optical Sub-Assembly，光发射接收组件)作为ONU中关键器件，如图10所示，传统的BOSA器件均采用TO(Transistor Out-line，晶体管外形封装)，每个端口的激光器发射芯片或接收芯片都是独立密封在TO中以保证可靠性。一方面，该种封装形式决定了模块势必需要更大的封装体积，收发器件在同一管壳内存在串扰问题；另一方面，从性能上而言，现有的TO受限于管脚尺寸，其仅能对PD或者APD芯片进行封装，难以满足进一步的灵敏度、误码率等性能要求。

有鉴于此，如图1～图5所示，本申请实施例提出的一种BOSA装置，包括壳体1、隔板2、接收部件3、发射部件4和插针适配件5，其中，壳体1具有空腔1A，隔板2位于空腔1A内，接收部件3位于空腔1A内，发射部件4位于空腔1A内，发射部件4和接收部件3分别位于隔板2的两侧，插针适配件5与壳体1连接，插针适配件5用于传输接收部件3或发射部件4的光信号。

具体地，位于壳体1内的隔板2将空腔1A分隔成两个空间，发射部件4和接收部件3分别位于隔板2两侧的不同空间内，由于隔板2对发射部件4和接收部件3进行分隔，隔板2两侧的不同空间由隔板2与壳体1形成“屏蔽罩”，发射部件4和接收部件3位于“屏蔽罩”内，从而降低发射部件4和接收部件3之间光信号的串扰，提高光信号的准确度。同时，接收部件3和发射部件4均位于空腔1A内，减小BOSA装置所占空间尺寸。

应该注意的是，传统的BOSA器件采用TO封装，发射部件4和接收部件3都是独立密封在TO中，这将直接导致BOSA器件占用较大的空间尺寸，使得BOSA器件的封装需要更大的体积才能实现。而处于同一空间内的发射部件4和接收部件3存在光信号串扰，影响光信号的准确度，本申请实施例的BOSA装置兼顾空间尺寸与光信号的准确度，减少BOSA装置所占空间尺寸，降低发射部件和接收部件之间串扰。

在一实施例中，BOSA装置还包括合分波组件6、第一隔离器7和第二隔离器8，其中，第二隔离器8、第一隔离器7与合分波组件6均位于空腔1A内，第二隔离器8与第一隔离器7分别位于隔板2的两侧。其中，发射部件4的光信号经第二隔离器8和合分波组件6传输至插针适配件5，插针适配件5的光信号经合分波组件6和第一隔离器7传输至接收部件3。

具体地，接收光信号时，光信号从插针适配件5传输至合分波组件6，经过第一隔离器7传输至接收部件3，接收部件3将光信号转换为电信号。发射光信号时，发射部件4的光信号经过第二隔离器8和合分波组件6后，传输至插针适配件5。应该注意的是，接收部件3和发射部件4通过同一合分波组件6，实现光信号传输，进一步减少减小BOSA装置所占空间尺寸，提高空间利用率。特别地，合分波组件为Z-Block，由于Z-Block中设有滤光片，滤光片只能让当前通道的波长通过，并且反射其它通道的波长，实现光信号的复用与解复用。

在一实施例中，插针适配件5位于壳体1的一端，发射部件4和接收部件3均位于壳体1的另一端。具体地，壳体1的轮廓呈不规则状，插针适配件5位于壳体1的一端，发射部件4和接收部件3均位于壳体1的另一端，位于同一端的发射部件4和接收部件3分别处于隔板2的两侧。隔板2将壳体1的空腔1A部分隔断，分隔后的发射部件4和接收部件3的光信号通过同一合分波组件6进行传输。应该理解的是，隔板2的尺寸可以根据实际情况进行调整，例如，采用不同类型、不同型号下的发射部件4和接收部件3时，隔板2的尺寸可以根据发射部件4和接收部件3进行适当调整，以减少发射部件4和接收部件3之间光信号串扰。

在一实施例中，BOSA装置还包括第一转向棱镜9和第一基板10，合分波组件6和第一转向棱镜9均设置于第一基板10上，第一转向棱镜9用于对经合分波组件6后的光信号进行垂直方向上光路补偿。

具体地，发射部件4和接收部件3分立地处于隔板2的两侧，发射部件4和接收部件3的光信号传输路径处于不同高度，由于合分波组件6和第一转向棱镜9均设置于第一基板10上，第一转向棱镜9用于对经合分波组件6后的光信号进行垂直方向上光路补偿，从而使得光信号能够通过同一个合分波组件6进行传输，进而减少BOSA装置的尺寸，提高空间利用率。

应该注意的是，发射部件4和接收部件3进行安装时，其光信号的传输路径往往存在处于不同高度的情况，为了实现光信号复用与解复用后能够通过同一插针适配件5进行传输，在本申请实施例的BOSA装置中第一转向棱镜9、合分波组件6形成一个整体，共同放置于第一基板10上，从而在垂直方向上进行光路补偿，降低发射部件4和接收部件3的光信号的传输路径存在处于不同高度影响。例如，受装配工艺限制，发射部件4和接收部件3不能在同一高度，为了弥补这个高度差，在光信号复用与解复用后能在同一光纤组件输出，第一转向棱镜9、合分波组件6共同放置于第一基板10，从而在垂直方向上进行光路补偿。应该注意的是，光路补偿指的是，为了发射部件4和接收部件3之间光信号路径的高度差，通过第一转向棱镜9、合分波组件6和第一基板10的设置，从而使得发射部件4和接收部件3处于同一高度。

在一实施例中，如图4所示，接收部件3包括透镜组件31、光放大组件32和光电转换组件33，其中，透镜组件31配置为对光信号进行偏转与聚焦，光放大组件32位于插针适配件5与透镜组件31之间，光放大组件32配置为放大光信号，光电转换组件33位于透镜组件31的下方，光电转换组件33、透镜组件31和光放大组件32均位于空腔1A内，光电转换组件33配置对聚焦后的光信号进行转换。

具体地，透镜组件31包括转向透镜与聚焦透镜，转向透镜与聚焦透镜组合形成一体化，聚焦透镜将从插针适配件5传输至光放大组件32的光信号进行聚焦，转向透镜对聚焦后的光信号进行转向，以使得光信号传输至光电转换组件33。光电转换组件33包括TIA(Trans-Impedance Amplifier，跨导放大器)和PD芯片(Photo-Diode，光电二极管)，通过PD芯片将光信号转换为电信号，从而将经由插针适配件5、光放大组件32和透镜组件31后的光信号转换成电信号。TIA将电信号转换为足够大小的信号电压后进行输出。也就是说，通过TIA的转换后，将光电流转换为电压。光放大组件32位于插针适配件5与透镜组件31之间，光放大组件32对光信号进行放大。

在一实施例中，接收部件3还包括滤光片34和垫块35，滤光片34位于光放大组件32和透镜组件31之间，透镜组件31位于垫块35上。例如，滤光片为0°滤光片，0°滤光片位于光放大组件32和透镜组件31。光信号通过插针适配件5传输至光放大组件32，光放大组件32对光信号进行放大，相应的噪声也得到放大，经过0°滤光片进行滤波后，再经过透镜组件31进行光路聚焦与转向，使得光信号进入光电转换组件33。由于透镜组件31位于垫块35上，使得透镜组件31、滤光片34和光放大组件32之间的光信号传输路径处于同一高度，光信号经过透镜组件31聚焦和偏转后，进入位于透镜组件31下方的光电转换组件33中，使得结构紧凑，提高空间利用率

在一实施例中，光放大组件包括半导体制冷器321和SOA组件322(SemiconductorOptical Amplifier，半导体光放大器)，其中，SOA组件322设置在半导体制冷器321上，SOA组件322用于放大光信号。具体地，SOA组件322包括SOA输出端透镜322A，半导体放大器322B和SOA输入端透镜322C，SOA输出端透镜322A，半导体放大器322B和SOA输入端透镜322C均位于半导体制冷器321上。例如，半导体制冷器321为与SOA组件322适配的TEC(ThermoElectric Cooler，半导体制冷器)，其利用半导体材料的珀尔帖效应制成的，SOA输出端透镜322A和SOA输入端透镜322C均为插针准直透镜，两插针准直透镜分别位于半导体放大器322B的两侧，插针准直透镜和半导体放大器322B均设置在半导体制冷器321上。通过SOA组件322，提高光信号的接收灵敏度，增加光功率预算。当有电流从TEC流过时，电流产生的热量会从TEC的一侧传到另一侧，在TEC上产生″热″侧和″冷″侧，实现加热与制冷。

在一实施例中，如图5所示，发射部件4包括激光器组件41、准直透镜42和MPD组件43(Monitor Photo Diode，监视器光电二极管)，其中，激光器组件41用于发射光信号，准直透镜42位于激光器组件41与插针适配件5之间，激光器组件41发射的光信号经准直透镜42后传输至插针适配件5，MPD组件43用于监控激光器组件41。

具体地，激光器组件41位于准直透镜42和MPD组件43之间，激光器组件41发射光信号，光信号经准直透镜42后传输至插针适配件5，MPD组件43对激光器组件41进行监控。例如，激光器组件41为DML芯片组件(DML，Directly Modulated Laser，直接调制激光器)，DML芯片组件发射光信号，光信号经准直透镜42后传输至插针适配件5。

在一实施例中，BOSA装置还包括第一陶瓷座11和第二陶瓷座12，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12均部分位于空腔1A内，接收部件3部分位于第一陶瓷座11，发射部件4部分位于第二陶瓷座12。

具体地，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12位于壳体1的一端，插针适配件5位于壳体1的另一端，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12均部分位于空腔1A内，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12分别位于隔板2的两侧，接收部件3部分位于第一陶瓷座11，发射部件4部分位于第二陶瓷座12。例如，接收部件3的透镜组件31和光电转换组件33均位于第一陶瓷座11上，发射部件4的激光器组件41位于第二陶瓷座12。特别地，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12的顶面平齐，部分位于壳体1的空腔1A内的第一陶瓷座11和第二陶瓷座12虽然是分立的，但是第一陶瓷座11和第二陶瓷座12在同一高度，由于发射部件4和接收部件3经由同一个插针适配件5实现光信号的输入和输出，进而有利于信号与模块之间更好地连接与信号传输。

在一实施例中，如图8所示，第一陶瓷座11设有多层走线11A，接收部件3将光信号转换成电信号，电信号通过多层走线11A传输。具体地，第一陶瓷座11设有多层走线11A，接收部件3将光信号转换成电信号。

例如，第一陶瓷座11设有多层走线11A，接收部件3中TEC的正负电极P、SOA组件322中芯片正负电极P，热敏电阻的正负电极P均通过多层走线11A传输，应该理解的是，相比较于采用金丝键合连接，由于SOA组件322的位置距离第一陶瓷座11有一定的距离，金丝键合连接的方式存在短路的风险。若通过过渡块进行转接，则会增加组装工艺的难度，也会占用更多的空间。而在在本申请实施例的BOSA装置中，第一陶瓷座11设有多层走线11A，通过多层走线11A极大地节省了空间。

在一实施例中，如图7～图9所示，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12错位间隔设置。例如，壳体1的轮廓呈具有凸出部1B地矩形状，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12均处于凸出部1B的一端，插针适配件5位于另一端。第一陶瓷座11位于壳体1的凸出部1B，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12间隔设置。由于第一陶瓷座11和第二陶瓷座12错位间隔设置，并且隔板2将发射部件4和接收部件3分隔，并且与壳体1形成“屏蔽罩”，从而使得光信号的接收路线与发射路线进行分隔，进一步降低发射部件4与接收部件3之间信号串扰，提高信号的可靠性与准确度。参考图7对本申请实施例的BOSA装置进行仿真，如图9所示，从仿照结果可以看出，明显地降低发射部件4与接收部件3之间信号串扰。特别地，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12之间间距为2～6mm，例如，第一陶瓷座11和第二陶瓷座12之间间距为4mm。

为了更好地理解本申请实施例的，下面结合图4～图6对光信号的传输路径进行说明。

光信号从插针适配件5传输至接收部件3的过程：光信号通过插针适配件后传递至合分波组件6中，在经过第一转向棱镜9和第一隔离器7后，传输至到SOA输入端透镜322C，光信号经过准直后进入到半导体放大器322B，经过SOA输出端透镜322A后，伴随着信号放大，噪声也相应放大。此时,经过0°滤光片进行滤波后，再经过透镜组件31进行光路反射，使得光信号垂直向下进入光电转换组件33。经过光电转换组件33的PD芯片和TIA后，实现光信号到电信号的转换，TIA和壳体1通过金丝键合连接，信号由壳体1的管脚输出。

光信号从发射部件4传输至插针适配件5的过程：发射部件4中的DML芯片组件的前光信号经过准直透镜42和第二隔离器8后，进入到合分波组件6,在经过插针适配件5输出，后光信号被MPD组件43接收。

以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，依然可以对前述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申请所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (12)

1.一种BOSA装置，其特征在于，包括：

壳体，具有空腔；

隔板，位于所述空腔内；

接收部件，位于所述空腔内；

发射部件，位于所述空腔内，所述发射部件和所述接收部件分别位于所述隔板的两侧；以及

插针适配件，与所述壳体连接，所述插针适配件用于传输所述接收部件或所述发射部件的光信号。

2.根据权利要求1所述的BOSA装置，其特征在于，BOSA装置还包括：

合分波组件；

第一隔离器；以及

第二隔离器，所述第二隔离器、所述第一隔离器与所述合分波组件均位于所述空腔内，所述第二隔离器与所述第一隔离器分别位于所述隔板的两侧；其中，所述发射部件的光信号经所述第二隔离器和所述合分波组件传输至所述插针适配件，所述插针适配件的光信号经所述合分波组件和所述第一隔离器传输至所述接收部件。

3.根据权利要求2所述的BOSA装置，其特征在于，BOSA装置还包括第一转向棱镜和第一基板，所述合分波组件和所述第一转向棱镜均设置于所述第一基板上，所述第一转向棱镜用于对经所述合分波组件后的光信号进行垂直方向上光路补偿。

4.根据权利要求2所述的BOSA装置，其特征在于，所述合分波组件为Z-Block。

5.根据权利要求1所述的BOSA装置，其特征在于，所述接收部件包括：

透镜组件，所述透镜组件配置为对所述光信号进行偏转与聚焦；

光放大组件，位于所述插针适配件与所述透镜组件之间，所述光放大组件配置为放大所述光信号；

光电转换组件，位于所述透镜组件的下方，所述光电转换组件、所述透镜组件和所述光放大组件均位于所述空腔内，所述光电转换组件配置对聚焦后的所述光信号进行转换。

6.根据权利要求5所述的BOSA装置，其特征在于，所述光放大组件包括：

半导体制冷器；以及

SOA组件，设置在所述半导体制冷器上，所述SOA组件用于放大所述光信号。

7.根据权利要求1所述的BOSA装置，其特征在于，所述发射部件包括：

激光器组件，所述激光器组件用于发射光信号；

准直透镜，位于所述激光器组件与所述插针适配件之间，所述激光器组件发射的光信号经所述准直透镜后传输至所述插针适配件；以及

MPD组件，所述MPD组件用于监控所述激光器组件。

8.根据权利要求1所述的BOSA装置，其特征在于，所述BOSA装置还包括第一陶瓷座和第二陶瓷座，所述第一陶瓷座和所述第二陶瓷座均部分位于所述空腔内，所述接收部件部分位于所述第一陶瓷座，所述发射部件部分位于所述第二陶瓷座。

9.根据权利要求8所述的BOSA装置，其特征在于，所述第一陶瓷座和所述第二陶瓷座的顶面平齐。

10.根据权利要求8所述的BOSA装置，其特征在于，所述第一陶瓷座设有多层走线，所述接收部件将所述光信号转换成电信号，所述电信号通过所述多层走线传输。

11.根据权利要求8所述的BOSA装置，其特征在于，所述第一陶瓷座和第二陶瓷座错位间隔设置。

12.根据权利要求11所述的BOSA装置，其特征在于，所述第一陶瓷座和第二陶瓷座之间间距为2～6mm。