CN202196203U - 一种同轴单纤双向器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及到一种同轴单纤双向器件，其包括有分布在直行光路上的激光组件、第一透镜、滤光片和探测组件，激光组件包括光纤和LD芯片，光纤从基座上伸出至第一透镜的一侧，LD芯片靠近并平行于所述光纤的伸出端，第一透镜和滤光片由基座支撑并平行排列，所述的探测组件包括有第二透镜和光电探测器，该光电探测器连接基座引脚，探测组件通过外壳与所述的基座连接所述的探测组件通过环形外壳与所述的基座连接，所述第二透镜和所述滤光片中有一个镀有透射下行光、反射上行光的膜层。本实用新型的单纤双向光学器件提高了激光器与光纤之间的耦合效率，降低了滤光片的制作难度，且减小了整个器件所占的体积。

Description

一种同轴单纤双向器件

技术领域

本实用新型涉及到光学器件，特别涉及到一种用于传感以及光通讯的单纤双向器件。

背景技术

单纤双向器件（BOSA）在光通讯中应用最广泛、而且用量最大的光学器件之一。

目前常用的单纤双向器件是由一个带透镜的TO激光器和一个在光轴上的约45度滤光片，一根光纤插针以及一个TO型的光电探测器组成。  单线双向器件的功能是在一根光纤上完成下行信号和上行信号的同时传输，其结构如图1所示。

在上述的单纤双向器件中，在光线下行状态下：从光纤6`发射出来的信号光被45度滤光片4`反射，并被透镜7`汇聚到探测器8`上被接收，也就将入射的光信号转化为电信号输出。在光线上行状态下：电信号加到TO型激光器1`的引脚上，激光器2`发光，光信号被透镜3`聚焦穿过45度滤光片4`，耦合到光纤6`里，从而完成数据的上行。

现有技术中单纤双向器件，从光路和外形来说，呈T字形，水平上行，垂直的为下行。其存在的不足之处在于：由于采用了单个球透镜做上行的光信号耦合，像差很大导致耦合效率降低，并且外形尺寸相对比较大。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述现有技术中存在的不足，提供一种新的结构类型的单纤双向光学器件。本实用新型的单纤双向光学器件要能够提高激光器与光纤之间的耦合效率，降低滤光片的制作难度，并且能够减小整个器件所占的体积。

为了达到上述发明目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种同轴单纤双向器件，其特征在于，其包括有分布在直行光路上的激光组件、第一透镜、滤光片和探测组件，所述的激光组件包括光纤和LD芯片，所述的光纤从基座上伸出至第一透镜的一侧，所述的LD芯片靠近并平行于所述光纤的伸出端，所述的第一透镜和滤光片由基座支撑并平行排列，所述的探测组件包括有第二透镜和光电探测器，该光电探测器连接基座引脚，所述的探测组件通过外壳与所述的基座连接，所述第二透镜和所述滤光片中有一个镀有透射下行光、反射上行光的膜层。

在本实用新型单纤双向器件的下行光路中，所述光纤上出射的光信号通过第一透镜和滤光片，经过第二透镜聚焦到光电探测器上转化成电信号。

在本实用新型单纤双向器件的上行光路中，激光组件中的LD芯片通电发光，通过第一透镜，由滤波片反射，再次通过第一透镜聚焦在光纤上传输出去。

在本实用新型的同轴单纤双向器件中，所述的滤光片为小角度滤光片，其中滤光片的光轴和入射光线之间的夹角不大于13度。

在本实用新型的同轴单纤双向器件中，所述的滤光片置于第一透镜的焦点位置附近，具体是在第一透镜的焦点位置的正负10%焦距范围内。

在本实用新型的同轴单纤双向器件中，所述的激光器芯片和光纤位于滤光片的同一侧，所述的光电探测器和光纤位于滤光片的两侧。

基于上诉技术方案，本实用新型与现有技术中的单纤双向组件相比具有如下技术优点:

1.本实用新型的同轴单纤双向器件相比传统的单纤双向器件，由于是同轴设计，其所用到的机械件量和结构大大简化，而且可以省去一个滤光片，降低制造成本。

 2.在光线下行状态下：从光纤射出的下行信号光经过第一透镜准直和第二透镜聚焦后再到达探测器，可以在探测器的表面得到更小的光斑，让探测器接受到更多的信号光。在光线上行状态下：从激光器发出的上行信号光，两次经过第一透镜，分别是准直和聚焦，然后被光纤耦合接收，因为相当于两个透镜进行耦合，所以像差更小，可以得到更高的耦合效率。

附图说明

图1是现有技术中单纤双向器件的结构示意图。

图2是本实用新型的同轴单纤双向器件的结构示意图。

图3是本实用新型的同轴单纤双向器件的下行结构示意图。

图4是本实用新型同轴单纤双向器件下行光路部分放大示意图。

图5是本实用新型的同轴单纤双向器件的上行结构示意图。

图6是本实用新型同轴单纤双向器件下行光路部分放大示意图。

具体实施方式

下面我们结合附图和具体的实施例来对本实用新型的同轴单纤双向器件做进一步的详细描述，以求更为清楚明了地理解本实用新型的结构特征和使用过程，但不能以此来限制本实用新型的保护范围。

请看图2、图3和图5，本实用新型的同轴单纤双向器件在结构上主要包括有分布在直行光路上的激光组件、第一透镜、滤光片、探测组件。其中，所述的激光组件包括光纤和LD芯片，所述的光纤从基座上伸出至第一透镜的一侧，所述的LD芯片平行于所述的光纤伸出端。所述的第一透镜和滤光片由基座支撑并平行排列，所述的探测组件通过外壳与所述的基座连接，所述的探测组件包括有第二透镜和光电探测器，该光电探测器连接基座引脚。

在具体的结构设计中，可在TO管座1靠近中轴的位置制作出一个通孔，而光纤2则从该通孔内伸出来，光纤的延伸端与LD芯片3的发光面齐平，而LD芯片3则被固定在TO管座1上。光纤2的延伸端以及LD芯片均靠近第一透镜5的一侧，这里的光纤2的延伸端也可以用一个光纤插针来替代。靠近第一透镜5的另一侧设置有一个滤光片6，第一透镜5和滤光片6都固定在一个基座4上，并且保持第一透镜5和滤光片6平行放置。基座4的一端固定在TO管座1上，另一端同轴固定有一个圆筒形的外壳7，外壳7的另一端固定有TO管壳10。探测组件固定在TO管壳10上，其中光电探测器9连接有TO管座引脚，光电探测器9的前端设置有第二透镜8，而第二透镜8则靠近且平行于所述的滤光片6。这里的滤光片6位于第一透镜5的焦点位置，而且要求滤光片6需垂直于第一透镜5的光轴，这样光线通过第一透镜5以后可以聚焦在滤光片6上，以实现高效过滤。 

上述的滤光片6为小角度滤光片，其中滤光片6的光轴和入射光线之间的夹角需要小于等于13度，我们称之为小角度滤光片。并且，滤光片6放置的位置在第一透镜5的焦点位置附近，具体是在第一透镜5的焦点位置的正负10%焦距范围内。

上述的上行信号光和下行信号光需要具有一定的光谱间隔，而且在滤光片上镀有能让其中一路光透射，另一路光反射的膜层。当然，上述的膜层也可以镀在第一透镜上以简化结构。

在上述的同轴单纤双向器件中，若要实现其双向的下行功能，其光路流程如图3和图4所示。光纤2接受外部的入射光，该入射光通过光纤2的伸出端出射，射出的光信号通过第一透镜5，并透射过滤光片6，然后经过第二透镜8聚焦到光电探测器9上面，第一透镜5和第二透镜8选择为球形透镜，且他们方向相反地放置在滤光片6的两侧，则第二透镜8聚焦上述的光信号至光电探测器9上，光电探测器9将上述的光信号转化为电信号，然后通过TO管壳10的引脚传输出去，这就完成了单纤双向之下行功能。在该过程中，第一透镜5起到准直作用，第二透镜8起到聚焦作用，由于第二透镜8的聚焦，可以再光电探测器9的表面获得更小的光斑，从而让光电探测器9接收到更多的信号光。

在上述的同轴单纤双向器件中，若要实现其双向的上行功能，其光路流程如图5和图6所示。当电信号施加在TO管壳10的引脚上，就会使 LD芯片3发光，发出的光信号通过第一透镜5至滤光片6上，上述LD芯片3发出的光被滤光片6反射回来，反射光再次通过第一透镜5，而此时第一透镜5对反射光起到聚焦作用，聚焦后的反射光入射至光纤2内传输出去，也就完成了单纤双向之上行功能。在该过程中，LD芯片发出的光两侧经过第一透镜5，其第一次通过第一透镜5时起到准直作用，而第二通过第一透镜5时是起到聚焦作用，最后才被光纤2耦合接收。这样相当于两个透镜的进行耦合，所以像差更小，可以获得更高的耦合效率。

Claims (7)

1.一种同轴单纤双向器件，其特征在于，其包括有分布在直行光路上的激光组件、第一透镜、滤光片和探测组件，所述的激光组件包括光纤和LD芯片，所述的光纤从基座上伸出至第一透镜的一侧，所述的LD芯片靠近并平行于所述光纤的伸出端，所述的第一透镜和滤光片由基座支撑并平行排列，所述的探测组件包括有第二透镜和光电探测器，该光电探测器连接基座引脚，所述的探测组件通过外壳与所述的基座连接，所述第二透镜和所述滤光片中有一个镀有透射下行光、反射上行光的膜层。

2.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，在单纤双向器件的下行光路中，所述光纤上出射的光信号通过第一透镜和滤光片，经过第二透镜聚焦到光电探测器上转化成电信号。

3.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，在单纤双向器件的上行光路中，激光组件中的LD芯片通电发光，通过第一透镜，由滤波片反射，再次通过第一透镜聚焦在光纤上传输出去。

4.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，所述的滤光片为小角度滤光片，其中滤光片的光轴和入射光线之间的夹角不大于13度。

5.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，所述的滤光片置于第一透镜的焦点位置的正负10%焦距范围内。

6.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，所述的激光器芯片和光纤位于滤光片的同一侧。

7.根据权利要求1所述的一种同轴单纤双向器件，其特征在于，所述的光电探测器和光纤位于滤光片的两侧。

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