CN118050861A - 一种光组件及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于光波分复用装置技术领域，具体涉及一种光组件及其工作方法，包括发射端、接收端以及设置在所述发射端和所述接收端之间的光波分复用器；其中，所述光波分复用器包括光波分复用器本体以及分别设置在所述光波分复用器本体对立面上的呈平行设置的滤波件和反射件；所述滤波件至少设置两组，所述滤波件用于透过光信号进行滤波分光后形成至少两路光波，所述反射件用于光信号波长的反射并进行光信号的分波。
Description
技术领域
本发明属于光波分复用装置技术领域，具体涉及一种光组件及其工作方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
随着千兆网的推广普及，接入网10G PON已成当下主流，用户终端设备的智能化数字化需提升，同时，对带宽提升的需求也越来越明显。
随着第三代光接入网技术的发展，新一代PON样机已兴起；但是，存在着Tx端发射光功率、速率、传统TO封装尺寸和传输带宽，Rx端的单模光纤耦合效率、稳定性和噪声带宽平衡等问题，以至于无法光信号的多方向收发。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出了一种光组件及其工作方法，对光组件中的光波分复用器进行结构上的改进，通过改变光学位置结构实现光组件的收发一体，使得改进后的光组件能够适应高速率、大功率和大带宽器件的规格要求，能够同时兼容不同波长，实现不同波长使用场景的灵活切换适配。
根据一些实施例，本发明的第一方案提供了一种光组件，采用如下技术方案：
一种光组件，包括发射端、接收端以及设置在所述发射端和所述接收端之间的光波分复用器；其中，所述光波分复用器包括光波分复用器本体以及分别设置在所述光波分复用器本体对立面上的呈平行设置的滤波件和反射件；所述滤波件至少设置两组，所述滤波件用于透过光信号进行滤波分光后形成至少两路光波，所述反射件用于光信号波长的反射并进行光信号的分波。
作为进一步的技术限定，所述滤波件采用滤波镜，所述滤波镜至少设置两个，相邻的滤波镜呈并排设置。
作为进一步的技术限定，所述反射件采用光学镀膜；所述光学镀膜的镀膜面朝向所述光波分复用器本体侧。
进一步的，所述发射端与所述光波分复用器之间依次设置有激光器和第一透镜，所述第一透镜用于将所接收到的光信号转化成平行光以输入所述光波分复用器。
进一步的，所述接收端与所述光波分复用器之间依次设置有跨阻放大器、光探测器和第二透镜，所述第二透镜用于将所述光波分复用器中的光隔离器所反射的光信号转化成便于接收的平行光。
进一步的，所述第一透镜与所述第二透镜的焦距和尺寸均不同。
进一步的，所述光学镀膜上贴装有准直透器，所贴装的准直透镜与所述第二透镜的位置相匹配；所述准直透器通过所述光隔离器连接光纤接口。
作为进一步的技术限定，所述光组件可实现一发一收的单纤双向、两发一收和两收一发的单纤三向或两发两收的单纤四向。
作为进一步的技术限定，在所述光组件的制作过程中，根据光学结构的位置，依次进行半导体制冷器、管壳、热沉、激光器、背光探测器、热敏电阻、跨阻放大器、光探测器和光波分复用器的贴装，将光隔离器的光纤接口通过激光焊接到管壳上，通过耦合调整准直透镜状态，点胶照光固化后烘烤；检查外观及通电通光性能后，进行管壳的氮气封盖，完成光组件的制作。
根据一些实施例，本发明的第二方案提供了一种光组件的工作方法，采用了第一方案所提供的光组件，采用如下技术方案：
一种光组件的工作方法，包括：光信号依次经所述发射端、所述滤波件后在所述光波分复用器本体内形成第一光路，所形成的第一光路经所述光波分复用器本体后在所述反射件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第二光路；所形成的第二光路经所述光波分复用器本体后在所述滤波件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第三光路，所形成的第三光路经所述光波分复用器本体和光隔离器后到光纤接口，同时，在光隔离器的反射作用下形成第四光路，所形成的第四光路经所述光波分复用器本体后到达所述接收端，实现光信号的双向合波分波。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明对光波分复用器的结构进行了改进，通过改变光学位置结构实现光组件的收发一体；将光探测器和激光器同时设置在光波分复用器中，改变耦合焦距、透镜间距和透镜尺寸，进而改变透镜与光学镀膜对波长的选择性接收与反射，进而实现光信号的双向合波分波能力；改进后的光组件可兼容多个光波长，根据需要进行收发光信号波长的组合，实现单纤双向或单纤四向的光信号传输，可适应高速率、大功率和大带宽器件的规格要求，能够同时兼容不同波长，实现不同波长使用场景的灵活切换适配。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例一中的光组件的一种结构示意图；
图2为本发明实施例一中的单纤双向光组件的结构示意图；
图3为本发明实施例一中的单纤三向光组件的结构示意图；
图4为本发明实施例一中的单纤四向光组件的结构示意图；
图5为本发明实施例一中的光波分复用器应用环境光路示意图；
其中，1、跨阻放大器；2、光探测器；3、第二透镜；4、光波分复用器本体；5、准直透镜；6、光隔离器；7、光纤接口；8、第三光路；9、第四光路；10、第二光路；11、第一光路；12、光学镀膜；13、第一过滤镜；14、第一透镜；15、激光器；16、第二过滤镜。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本实发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
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相互组合。
实施例一
本发明实施例一介绍了一种光组件。
如图1所示的光组件，包括设置在光波分复用器上的激光器15、第一透镜14、光探测器2、第二透镜3和跨阻放大器1，以及准直透器5、光隔离器6和光纤接口7；其中，激光器15通过第一透镜14和第一过滤镜13贴装在光波分复用器本体4的发射端，光信号依次通过激光器15、第一透镜14、第一过滤镜13后在光波分复用器本体4上形成第一光路11；第一光路11经光学镀膜12的折射后在光波分复用器本体4内形成第二光路10；第二光路10经第二过滤镜16的反射后形成第三光路8，第三光路8依次经过光波分复用器本体4、准直透镜5和光隔离器6后到达光纤接口7；第三光路8经光隔离器6的反射后形成第四光路9；第四光路9依次经第二过滤镜16、第二透镜3和光探测器2后形成接收光信号，实现光信号的双向合波分波。
传统的光波分复用器Z-Block仅作为CWDM和LWDM等环境的单向光合分波使用，无法实现光信号的双向合波分波。因此，本实施例通过光波分复用器中的过滤镜Filter和光学镀膜HR Coating进行波长的选择透过和反射，实现光的双向合分波能力。
本实施例中的光波分复用器包括光波分复用器本体以及分别设置在所述光波分复用器本体两个对面的滤波件和反射件(本实施例中反射件采用光学镀膜)；通过改变滤波件和光学镀膜对波长的透过与反射，实现光信号的双向合波分波能力；在本实施例中，滤波件包括第一过滤镜和第二过滤镜。
传统Z-Block应用环境采用多个激光器LD或光探测器PD，而LD和PD的自由空间光耦合是有差异的，故传统的多个LD或PD端的耦合光学透镜相同，如图4所示，本实施例同时设置LD和PD，故耦合焦距、透镜间距和透镜尺寸均不同。
本实施例中的光组件可实现光信号的多方向收发；一发一收、两发一收以及两发两收的光组件在结构存在差异，并且Filter和HR Coating的光学镀膜也不同，根据光波长的差异选择性透过和反射。
如图2所示的一发一收(即单纤双向)光组件，其中，Filter-1对应PD，接收光波长记为l1，光学镀膜透过(增透膜)l1反射(高反膜)l2，增透膜镀在Filter近PD侧，高反膜镀在Filter远PD侧；Filter-2对应LD，接收光波长记为l2，光学镀膜透过(增透膜)l2反射(高反膜)l1，增透膜镀在Filter近LD侧，高反膜镀在Filter远LD侧；HR Coating采用高反膜反射，其光波长仅为l2；Z-Block主体采用平行六面体，通常倾斜角度为8°和135°，具体尺寸以及过滤镜与光学镀膜的间距可根据实际的光路结构而调整。
如图3所示的两发一收(即单纤三向)光组件，其中，其中，Filter-1对应PD-1，接收光波长记为l1，光学镀膜透过(增透膜)l1反射(高反膜)l2，增透膜镀在Filter近PD侧，高反膜镀在Filter远PD侧；Filter-2对应LD-1，接收光波长记为l2，光学镀膜透过(增透膜)l2反射(高反膜)l1，增透膜镀在Filter近PD侧，高反膜镀在Filter远PD侧；Filter-3对应LD-2，发射光波长记为l3，光学镀膜透过(增透膜)l3反射(高反膜)l1和l2，增透膜镀在Filter近LD侧，高反膜镀在Filter远LD侧；HR Coating为光学镀高反膜，反射光波长为l2和l3。
如图4所示的两发两收(即单纤四向)光组件，其中，Filter-1对应PD-1，接收光波长记为l1，光学镀膜透过(增透膜)l1反射(高反膜)l2、l3和l4，增透膜镀在Filter近PD侧，高反膜镀在Filter远PD侧；Filter-2对应PD-2，接收光波长记为l2，光学镀膜透过(增透膜)l2反射(高反膜)l1、l3和l4，增透膜镀在Filter近PD侧，高反膜镀在Filter远PD侧；Filter-3对应LD-1，发射光波长记为l3，光学镀膜透过(增透膜)l3反射(高反膜)l1、l2和l4，增透膜镀在Filter近LD侧，高反膜镀在Filter远LD侧；Filter-4对应LD-2，发射光波长记为l4，光学镀膜透过(增透膜)l4反射(高反膜)l1、l2和l3，增透膜镀在Filter近LD侧，高反膜镀在Filter远LD侧；HR Coating为光学镀高反膜，反射光波长为l2、l3和l4。
本实施例中的光学镀膜可根据需要进行收发光波长进行组合，实现单纤双向或单纤四向等；如50G PON中，上行具体光波长暂未定，可能为1270/1286/1300nm等，下行波长1342nm已确定，实现单纤双向是上下行波长间进行组合。光波长变化是Filter镀膜改变适配，至于发射和接收，对Filter与Z-Block斜方玻璃体组装时镀膜面朝里或朝外进行相应调整，如图5所示，遵循镀膜面靠近光源侧的准则，这也是与传统Z-Block不同处之一。
本实施例中的光组件的制作方法为：根据光学结构位置，先贴装TEC至BOX底部，热沉与LD、MPD和Rth组成CoC，再贴装至TEC之上(顶部)，依次贴装Z-Block、TIA、PD和C(电容)，对各有源芯片进行金线Wire Bonding操作，以备上电耦合；激光焊接含Iso的SC光接口至BOX；耦合C-Lens至最佳状态，点UV胶照光固化；烤箱按胶水规格指定温度范围烘烤标准时长，以充分固化UV胶并释放UV固化应力；检查外观及通电通光性能后，完成BOX氮气封盖。
本实施例对光波分复用器的结构进行了改进，通过改变光学位置结构实现光组件的收发一体；将光探测器和激光器同时设置在光波分复用器中，改变耦合焦距、透镜间距和透镜尺寸，进而改变透镜与光学镀膜对波长的选择性接收与反射，进而实现光信号的双向合波分波能力；改进后的光组件可兼容多个光波长，根据需要进行收发光信号波长的组合，实现单纤双向或单纤三向或单纤四向的光信号传输，可适应高速率、大功率和大带宽器件的规格要求，能够同时兼容不同波长，实现不同波长使用场景的灵活切换适配。
实施例二
本发明实施例二提供了一种光组件的工作方法，采用了实施例一中所提供的光组件。
一种光组件的工作方法，包括：光信号依次经所述发射端、所述滤波件后在所述光波分复用器本体内形成第一光路，所形成的第一光路经所述光波分复用器本体后在所述反射件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第二光路；所形成的第二光路经所述光波分复用器本体后在所述滤波件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第三光路，所形成的第三光路经所述光波分复用器本体和光隔离器后到光纤接口，同时，在光隔离器的反射作用下形成第四光路，所形成的第四光路经所述光波分复用器本体后到达所述接收端，实现光信号的双向合波分波。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种光组件，其特征在于，包括发射端、接收端以及设置在所述发射端和所述接收端之间的光波分复用器；其中，所述光波分复用器包括光波分复用器本体以及分别设置在所述光波分复用器本体对立面上的呈平行设置的滤波件和反射件；所述滤波件至少设置两组，所述滤波件用于透过光信号进行滤波分光后形成至少两路光波，所述反射件用于光信号波长的反射并进行光信号的分波。
2.如权利要求1中所述的一种光组件，其特征在于，所述滤波件采用滤波镜，所述滤波镜至少设置两个，相邻的滤波镜呈并排设置。
3.如权利要求1中所述的一种光组件，其特征在于，所述反射件采用光学镀膜；所述光学镀膜的镀膜面朝向所述光波分复用器本体侧。
4.如权利要求3中所述的一种光组件，其特征在于，所述发射端与所述光波分复用器之间依次设置有激光器和第一透镜，所述第一透镜用于将所接收到的光信号转化成平行光以输入所述光波分复用器。
5.如权利要求4中所述的一种光组件，其特征在于，所述接收端与所述光波分复用器之间依次设置有跨阻放大器、光探测器和第二透镜，所述第二透镜用于将所述光波分复用器中的光隔离器所反射的光信号转化成便于接收的平行光。
6.如权利要求5中所述的一种光组件，其特征在于，所述第一透镜与所述第二透镜的焦距和尺寸均不同。
7.如权利要求5中所述的一种光组件，其特征在于，所述光学镀膜上贴装有准直透器，所贴装的准直透镜与所述第二透镜的位置相匹配；所述准直透器通过所述光隔离器连接光纤接口。
8.如权利要求1中所述的一种光组件，其特征在于，所述光组件可实现一发一收的单纤双向、两发一收和两收一发的单纤三向或两发两收的单纤四向。
9.如权利要求1中所述的一种光组件，其特征在于，在所述光组件的制作过程中，根据光学结构的位置，依次进行半导体制冷器、管壳、热沉、激光器、背光探测器、热敏电阻、跨阻放大器、光探测器和光波分复用器的贴装，将光隔离器的光纤接口通过激光焊接到管壳上，通过耦合调整准直透镜状态，点胶照光固化后烘烤；检查外观及通电通光性能后，进行管壳的氮气封盖，完成光组件的制作。
10.一种光组件的工作方法，其特征在于，使用了如权利要求1-9中任一项所述的光组件，包括：光信号依次经所述发射端、所述滤波件后在所述光波分复用器本体内形成第一光路，所形成的第一光路经所述光波分复用器本体后在所述反射件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第二光路；所形成的第二光路经所述光波分复用器本体后在所述滤波件的作用下在所述光波分复用器本体内形成第三光路，所形成的第三光路经所述光波分复用器本体和光隔离器后到光纤接口，同时，在光隔离器的反射作用下形成第四光路，所形成的第四光路经所述光波分复用器本体后到达所述接收端，实现光信号的双向合波分波。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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