CN201378213Y - 单纤双向波分复用器混合集成组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种单纤双向波分复用器混合集成组件，包括光纤接头和金属保护套管；其特征在于：半导体激光器尾纤与光探测器尾纤通过熔融接锥法连接，得到波分复用器；半导体激光器和光探测器分别与半导体激光器尾纤和光探测器尾纤耦合。本实用新型的集成组件，减少光纤活动连接头和光纤熔接点，提高产品性能，降低生产成本，适应生产和使用的实际需要；取消了传统的波分复用器，半导体激光器尾纤与光探测器尾纤通过熔融接锥法连接得到波分复用器，降低了混合集成组件的成本；能够提高生产效率，减小组件体积。

Description

单纤双向波分复用器混合集成组件

技术领域

本实用新型涉及一种光纤通信系统的光电器件，尤其是涉及光纤通信系统中单纤双向波分复用器(WDM)混合集成组件。

背景技术

在移动通信领域中，光纤直放站主要有光近端机、光纤、光远端机组成。光近端机和光远端机都包括射频单元和光单元。无线信号从基站中耦合出来后，进入光近端机，通过电光转换，电信号转变为光信号，从光近端机输入至光纤，经过光纤传输到光远端机，光远端机把光信号转为电信号，进入RF单元进行放大，信号经过放大后送入发射天线，覆盖目标区域。上行链路的工作原理一样，手机信号通过接收天线至光远端机，再到近端机，回到基站。

光纤直放站的最大特点是通过光纤进行信号传输，主要有两种方式：普通双光纤方式、单纤波分复用方式。虽然采用普通双光纤的方式系统更简单，但相对于单纤波分复用方式，需要敷设更多的光纤，这无疑增加了光纤线路施工和检测维护成本。

由于采用单纤波分复用方式可有效提高光纤线路的利用率，减少系统后期维护费用，因此其不仅在数字通信领域已经得到了大量的应用，而且在其它光纤通信系统中也得到了越来越广泛的应用。

采用单纤波分复用方式需要在光路中增加两个波分复用器，目前连接光模块中半导体激光器、光探测器及波分复用器的方式主要有种：a)采用光纤连接头连接方式；b)采用光纤熔接方式

采用光纤连接头连接方式就是利用半导体激光器、光探测器组件的光纤活动连接头(FC、SC、ST等)及法兰同波分复用器的两个输入端口连接在一起。其优点是器件更换方便，维修成本低。缺点是增加了光纤接连头和法兰的使用量，体积较大，提高了成本，同时由于活动连接头的增加，使系统的插入损耗、回波损耗变大，对系统的性能指标产生很大的影响。

采用光纤熔接方式就是将半导体激光器、光探测器组件的尾纤通过光纤熔接的方法同波分复用器的两个输入端口连接在一起。其优点是消除了由于活动连接头端面回波损耗给系统带来的影响。缺点是增加了光纤熔接点处的插入损耗，而且，两个熔接点产生的损耗一致性很难控制和熔接处保护套管的大小尺寸对系统的设计都将产生较大影响。

发明内容

本实用新型针对现有技术的上述不足，其目的是提供一种将单纤双向波分复用器(WDM)混合集成组件，通过将参数指标合格的半导体激光器组件和光探测器组件的两条尾纤进行熔融接锥法制作成1×2光纤型波分复用(WDM)混合集成组件；以达到减少光纤活动连接头和光纤熔接点，提高产品性能，降低生产成本，提高生产效率，减小组件体积的目的。

本实用新型的技术方案：单纤双向波分复用器混合集成组件，包括光纤接头和金属保护套管；其特征在于：半导体激光器尾纤与光探测器尾纤通过熔融接锥法连接，得到波分复用器；半导体激光器和光探测器分别与半导体激光器尾纤和光探测器尾纤耦合。

进一步的特征是：在波分复用器上设置金属保护套管.

本实用新型的单纤双向波分复用器混合集成组件，具有如下特点：

1、减少光纤活动连接头和光纤熔接点，提高产品性能，降低生产成本，适应生产和使用的实际需要。

2、取消传统的波分复用器，半导体激光器尾纤与光探测器尾纤通过熔融接锥法连接得到波分复用器，降低了混合集成组件的成本。

3、能够提高生产效率，减小组件体积。

附图说明

图1是本实用新型混合集成组件结构示意图；

图2是光探测器组件结构示意图；

图3是半导体激光器组件结构示意图；

图4是波分复用器熔融拉锥工艺搭建示意图；

图5是输出光功率与波长变化曲线图。

图中，1-光纤接头，3-金属保护套管，4-波分复用器，5-半导体激光器尾纤，6-半导体激光器，7-光探测器尾纤，8-光探测器；

具体实施方式

如图1、2、3中，本实用新型混合集成组件，包括光纤接头1和金属保护套管3，光纤接头1是现有技术的符合通信要求的光纤连接接头，如常用的FC、SC、ST等活动接头；金属保护套管3是现有的保护光纤连接接头的套管。本实用新型的改进是针对波分复用器4，取消现有的波分复用器，由半导体激光器尾纤5与光探测器尾纤7熔融接锥连接而成，通过将半导体激光器尾纤5与光探测器尾纤7进行熔融接锥法制作得到1×2光纤型波分复用器4。半导体激光器6和光探测器8分别与带光纤接头1的半导体激光器尾纤5和光探测器尾纤7耦合，在光纤2的熔融接锥部位(波分复用器4)设置金属保护套管3，起到保护作用。金属保护套管3是常用的金属质光纤保护套管。

如图4中，本实用新型的熔融接锥工艺，半导体激光器6和光探测器8分别与半导体激光器尾纤5和光探测器尾纤7耦合，在半导体激光器尾纤5上预先套上金属保护套管3；测试参数合格后，将光探测器8的光纤连接头剪掉，并剥离光探测器尾纤7的尾端包覆层与半导体激光器尾纤5中间段的包覆层，用现有技术的加热装置和光纤拉锥机等设备进行熔融接锥法制作成1×2光纤型波分复用器(WDM)组件；即将光探测器尾纤7与半导体激光器尾纤5通过熔融接锥法连接，就得到波分复用器4，该熔融拉锥区域具有常用的波分复用器的作用，能代替现在广泛使用在光路中的波分复用器。

半导体激光器加驱动电流，使其输出稳定；用电流计监测光探测器的输出光电流，半导体激光器尾纤活动连接头与光分路器连接，光分路器另两端分别连接稳定化光源和光功率计。熔融拉锥的同时，监测电流计和光功率计，使两者读数均最大时完成拉锥。在熔融拉锥区域安装WDM的金属保护套管，完成单纤双向波分复用(WDM)混合集成组件制作。

本实用新型的工作原理是输入光通过光纤连接头及光纤进入波分复器，波分用器的波长选择性能将此输入光通过耦合光纤传送至光探测器；同理，半导体激光器发出的光通过耦合光纤经过波分复用器传送至光纤连接头输出。完成了通过一根光纤同时进行发送和接收的功能，达到了单纤波分复用效果。

本实用新型的关键工艺在利用半导体激光器和光探测器组件的尾纤，通过熔融拉锥制作波分复用器。我们设计了熔融拉锥装置，利用有较长均匀加热区域的加热装置使光纤可拉伸长度显著加长，并且通过对半导体激光器和光探测器组件的参数监测，在线控制拉锥工艺进程，使制作的熔锥光纤型波分复用器信道间隔达到设计要求。

熔融拉锥后两光纤纤芯变细靠近，使光场向外扩展，以便出现有效的功率耦合。在拉锥区域光纤内的模式基本是包层模，光场脱离纤芯，是在包层和外部介质(一般为空气)所形成新的光波导中传播，而光纤纤芯的尺寸减小到可以忽略的程度，所以可做无芯近似处理。熔锥区光纤成为新光波导的纤芯，空气为新光波导的包层，取包层折射率为1。对于单模光纤波分复用器，若耦合区长度为L，只有一个输入端有光功率P1(0)输入时，则两输出端光功率P1(L)、P2(L)分别为：

P₁(L)＝P₁(0)cos²(KL)                (1)

P₂(L)＝P₁(0)sin²(KL)                (2)

$K=\frac{\mathrm{\λ}}{2\mathrm{\π}{n}_1}\·\frac{U^2}{a^2{V}^2}\·\frac{K_o(\mathrm{Wd}/a)}{K_1^2\left(W\right)}---\left(3\right)$

式中为光波真空中波长，a为纤芯(即熔锥区光纤，成为新光波导的纤芯)半径，d为纤芯(即熔锥区光纤)间距，为纤芯折射率(即初始包层折射率)，V为归一化频率，U和W为基模的横向特征常数，K_o、K为0阶和1阶变态第二类贝塞尔函数，两输出端光功率与波长的关系如图5所示，纵轴为归一化功率。从(1)式、(2)式、(3)式可知，熔锥光纤型波分复用器对于特定波长的输出功率与n、d和L有关，就是说对于在特定波段范围内波分复用器可以达到的信道间隔是受a、d、L影响的。

Claims (2)

1、单纤双向波分复用器混合集成组件，包括光纤接头(1)和金属保护套管(3)；其特征在于：半导体激光器尾纤(5)与光探测器尾纤(7)通过熔融接锥法连接，得到波分复用器(4)；半导体激光器(6)和光探测器(8)分别与半导体激光器尾纤(5)和光探测器尾纤(7)耦合。

2、根据权利要求1所述的单纤双向波分复用器混合集成组件，其特征在于：在波分复用器(4)上设置金属保护套管(3)。

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