CN201886180U - 一种万兆epon网络onu端用光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种万兆EPON网络ONU端用光器件，包括壳体以及设置在壳体内的激光器和光电探测器；沿激光器的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件及光器件的光接口，在第一波分复用元件的一侧依次设置有第二波分复用元件及光电探测器。将本实用新型的光器件应用于ONU端的光模块中，不仅便于光模块小型化封装、增加设备密度，且易于解决高速光收发一体模块的功率和灵敏度不足的问题。

Description

一种万兆EPON网络ONU端用光器件

技术领域

本实用新型涉及一种光纤通信用有源光电子器件，具体地说，是涉及一种万兆以太无源光网络(EPON)中的光网络单元(ONU)端用的单纤双向光电子器件，属于光通信技术领域。

背景技术

在以多媒体、互动等为主要特征的宽带业务的高带宽、综合化等新需求的驱动下，以及宽带网络光纤化的趋势下，无源光网络(PON)技术已成为目前全球各大电信运营商探讨最炙热的技术领域。虽然经过早期以太无源光网络EPON和吉比特无源光网络(GPON)的探索发展，其接入技术已经能够提供1G/2G的带宽，但随着IPTV、HDTV、双向视频以及在线游戏等大流量宽带业务的逐渐开展与普及，用户的带宽需求预计将以每5年一个数量级递增，并有加速趋势。无论是EPON网络还是GPON网络，现有的PON口都将出现新的带宽瓶颈，因此FSAN和IEEE组织均在积极推进下一代PON接入技术。

万兆EPON(10G EPON)技术由于标准开放性好，易于实现，且便于规模化生产，产业链成熟迅速，而且因其与现有1G EPON的良好兼容性，已经得到广泛推广。万兆EPON网络所提供的非对称模式，即10G速率下行和1G速率上行可以满足现有用户的绝大部分需求。但是在这种高功率预算光网络中还存在一些技术缺陷，例如，由于光模块中的光器件结构所限，万兆EPON网络用的光模块设备密度较小、通用性较差，光模块功率和灵敏度不足等，因而限制了万兆EPON网络的进一步推广和应用。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中应用于万兆EPON网络中的光模块存在的上述缺陷，提供了一种万兆EPON网络ONU端用的光器件，将该光器件应用于ONU端的光模块中，不仅便于光模块小型化封装、增加设备密度，且易于解决高速光收发一体模块的功率和灵敏度不足的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种万兆EPON网络ONU端用光器件，包括壳体，以及设置在壳体内的激光器和光电探测器；沿激光器的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件及光器件的光接口，在第一波分复用元件的一侧依次设置有第二波分复用元件及光电探测器；第一波分复用元件对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，第二波分复用元件对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射，且第一波分复用元件与第二波分复用元件间的设置角度使得从光接口传输至第一波分复用元件中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件。

如上所述的光器件，所述第一波分复用元件优选与所述激光器的水平光轴成45°夹角设置。此时，所述第二波分复用元件及所述光电探测器依次设置在第一波分复用元件的上方、且与激光器的水平光轴相垂直的方向上。

如上所述的光器件，为满足万兆EPON网络的ONU端的功能，所述第一波段的光波为1260-1360nm的光波，所述第二波段的光波为1575-1580nm的光波。

如上所述的光器件，在所述激光器与所述第一波分复用元件之间还设置有隔离器，以提高激光器的发射抗干扰能力。

如上所述的光器件，为进一步提高光器件的灵敏度，所述激光器通过有源耦合方式与所述光接口进行定位；所述光电探测器通过有源耦合方式与所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件进行定位。

如上所述的光器件，所述壳体为金属壳体，所述光接口通过激光焊接固定在所述金属壳体上；而所述光电探测器通过绝缘材料固定在所述金属壳体上。

如上所述的光器件，所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件可以采用滤光片来实现。

如上所述的光器件，所述光电探测器优选采用雪崩光电二极管APD来实现，以进一步提高光器件的接收灵敏度，并满足标准所要求的高功率链路概算要求。

如上所述的光器件，所述光接口可以采用SC插拔型或LC插拔型中的一种。

而且，光器件采用小型化封装方式进行封装，以适用于SFP+光模块，提高设备密集度。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型通过在光器件中设置两个波分复用元件，分别对不同波段的光波完全透射或完全反射，能够保证上行光信号和下行光信号不会相互干涉，从而实现两个不同波长的光波的高灵敏度单纤双向传输。同时，波分复用元件体积较小、与激光器及光电探测器采用特定设置位置后固定并封装于壳体中，易于实现光器件的小型化封装，进而便于实现光模块的设备密集化，提高设备密度。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型万兆EPON网络ONU端用光器件一个实施例的封装结构示意图；

图2是图1实施例的光器件的内部结构示意图；

图3是基于图2结构的光器件的光路原理图。

上述各图中，附图标记及其对应的部件名称如下：

1、壳体；2、激光器；3、隔离器；4、第一波分复用元件；5、第二波分复用元件；6、光电探测器；7、光接口；8、绝缘胶。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细的描述。

本实用新型针对现有技术中应用于万兆EPON网络的光模块存在的设备密度小、通用性差的问题，提供了一种万兆EPON网络ONU端用光器件，利用该光器件构成的光模块不仅可以解决光模块小型化问题、增加设备密度，而且还能解决高速光模块功率低、灵敏度不足的问题。

图1至图3示出了本实用新型万兆EPON网络ONU端用光器件的一个实施例。其中，图1是该实施例的封装结构示意图，图2是其内部结构示意图，而图3则是其光路原理图。

如图1及图2所示，该实施例的光器件包括有金属壳体1，在壳体1内设置有激光器2和光电探测器6。为满足万兆EPON网络的ONU端，激光器2的发射速率为1.25Gbps，光电探测器6的接收速率为10Gbps。激光器2和光电探测器6通过两个波分复用元件集成在壳体1中，从而在一条光纤上实现1.25Gbps1310nm的光信号发射和10.3125Gbps 1577nm光信号接收的单纤双向传输。其结构具体来说如下：

沿激光器2的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件4及光器件的光接口7，在第一波分复用元件4的一侧设置有第二波分复用元件5及光电探测器6。其中，第一波分复用元件4对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，而第二波分复用元件5对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射。并且，第一波分复用元件4与第二波分复用元件5间的设置角度使得从光接口7传输至第一波分复用元件4中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件5，从而确保激光器2发射的第一波段的光波顺利经第一波分复用元件4的透射从光接口7中输出，而从光接口7中传输来的外部网络的第二波段的光波顺利经第一波分复用元件4的发射及第二波分复用元件5的透射而被光电探测器6接收。

如该实施例的图2所示，为简化光器件结构、保证光信号收发灵敏度，第一波分复用元件4优先选择与激光器2的水平光轴成45°夹角设置。此时，第二波分复用元件5及光电探测器6将依次设置在第一波分复用元件4的上方、且与激光器2的水平光轴相垂直的方向上。

为避免光路中被反射回来的发射光信号进入激光器2中而对其发射信号造成干扰，该实施例在激光器2与第一波分复用元件4之间设置了隔离器3，以提高激光器2的发射抗干扰能力。

对于万兆EPON网络而言，在ONU端，上述第一波段的光波为1260-1360nm的光波，第二波段的光波为1575-1580nm的光波。

整个光器件的组装可采用下述过程：

首先，将激光器2固定在金属壳体1上。然后，在激光器2的水平光轴方向上依次固定隔离器3、第一波分复用元件4，并在第一波分复用元件4的上方、垂直于激光器2的水平光轴方向上固定第二波分复用元件5。然后，激光器发射第一波段的光信号，从而将激光器2通过有源耦合方式与光接口7进行定位，在确定光接口7的位置后，将光接口7通过激光焊接方式固定在金属壳体1上。之后，利用光接口7接收外部网络的第二波段的光信号，从而将光电探测器6通过有源耦合方式与第一波分复用元件4及第二波分复用元件5进行定位，然后用绝缘胶8将光电探测器6固定在壳体1上，实现光电探测器6与金属壳体1的绝缘。

在该实施例中，第一波分复用元件4及所述第二波分复用元件5均可以采用滤光片来实现，或者也可以采用其他能够满足所要求的光路传输条件的波分复用元件。光电探测器6作为接收光信号的主要组件，为进一步提高光器件的接收灵敏度、达到标准所要求的高功率链路概算要求，优选采用雪崩光电二极管APD来实现。而光接口7作为光器件的公共输入、输出端口，可以采用SC插拔型或LC插拔型中的任一种，以与外部网络的光口相连接，实现单纤双向传输功能。

对于该实施例的光器件，为将其适用于SFP+光模块中，以提高设备密集度，该光器件优选采用小型化封装方式进行封装。

下面结合附图3对上述实施例的光器件的光路原理作一具体描述。

如上所述，对于万兆EPON网络中的ONU来说，其发射光信号的波长为1260-1360nm，而接收的光信号的波长为1575-1580nm，此外，在EPON网络中还存在有1480-1500nm及1550-1560nm的干扰光波信号。选择每段光波信号段中的典型值，分别为发射光信号中的1310nm、接收光信号的1577nm、干扰光信号中的1490nm及1550nm。下面将以这几个典型波长的光波信号描述上述实施例中的光器件的光路原理。

激光器2发射的1310nm波长的光信号，沿水平光轴自左至右传输，首先进入隔离器3，其能量被隔离器3完全通过后，再经过第一波分复用元件4，其能量被第一波分复用元件4也完全透过，然后进入光接口7后进入外部光网络。

由外部光网络串扰进入光器件的1310nm、1490nm、1550nm及1577nm波长的光信号，经光接口7沿水平光轴先入射到第一波分复用元件4的表面；1310nm的光波的能量被第一波分复用元件4全部透过后，沿水平光轴进入隔离器3，其能量被隔离器3完全吸收，从而避免了串扰进入光器件的1310nm的光波信号对激光器2的发射信号产生干扰，提高器件激光器2的发射抗干扰能力。

同时，1490nm、1550nm及1577nm波长的光信号的能量被第一波分复用元件4沿与水平光轴成90度夹角方向全部反射后，向上入射到第二波分复用元件5的表面。其中，1490nm及1550nm波长的光波信号的能量被第二波分复用元件5全部反射，以防止其进入光电探测器6，提高对串扰信号的隔离度；而1577nm波长的接收光波信号的能量被第二波分复用元件5全部透过，进入光电探测器6，实现对光信号的接收。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，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；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种万兆EPON网络ONU端用光器件，包括壳体，以及设置在壳体内的激光器和光电探测器，其特征在于，沿激光器的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件及光器件的光接口，在第一波分复用元件的一侧依次设置有第二波分复用元件及光电探测器；第一波分复用元件对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，第二波分复用元件对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射，且第一波分复用元件与第二波分复用元件间的设置角度使得从光接口传输至第一波分复用元件中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件。

2.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述第一波分复用元件与所述激光器的水平光轴成45°夹角，所述第二波分复用元件及所述光电探测器依次设置在第一波分复用元件的上方、且与激光器的水平光轴相垂直的方向上。

3.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述第一波段的光波为1260-1360nm的光波，所述第二波段的光波为1575-1580nm的光波。

4.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，在所述激光器与所述第一波分复用元件之间还设置有隔离器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光器件，其特征在于，所述激光器通过有源耦合方式与所述光接口进行定位；所述光电探测器通过有源耦合方式与所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件进行定位。

6.根据权利要求5所述的光器件，其特征在于，所述壳体为金属壳体，所述光接口通过激光焊接固定在所述金属壳体上，所述光电探测器通过绝缘材料固定在所述金属壳体上。

7.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件均为滤光片。

8.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述光电探测器为雪崩光电二极管APD。

9.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述光接口为SC插拔型或LC插拔型中的一种。

10.根据权利要求1所述的光器件，其特征在于，所述光器件采用小型化封装方式进行封装。

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