CN202904073U - 一种光收发模块 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光收发模块，包括：位于同一衬底上的光发射组件、光接收组件、波分复用器，其中：所述光发射组件与波分复用器的第一端口通过所述衬底表面的光波导相连，所述光接收组件与波分复用器的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连。采用了本实用新型的技术方案，由于光发射组件、光接收组件、波分复用器处于同一衬底平面上，可以实现扁平化封装，体积较现有技术方案相比大幅减小。同时由于光收发模块整体封装，其中的光器件和集成电路不需要单独封装，也节约了封装的成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及光学器件，尤其涉及一种光收发模块。
背景技术
无源光网络（Passive Optical Network,PON）是指一种点对多点的光接入技术及相应的系统。如图1所示，无源光网络系统由光线路终端（Optical LineTerminal OLT）、光分配网络（Optical Distribution Network,ODN）、光网络单元（Optical Network Unit,ONU）三部分组成，其中，ODN只包含无源器件或设备，不包含有源器件或设备。PON网络的ONU端要实现发送上行光信号和接收下行光信号的功能。
目前市场上广泛采用的PON网络ONU端的光收发模块为标准小型化封装形式（Small Form Factor,SFF），内部结构主要由单纤双向光收发组件（Bidirectional Optical Sub-Assembly,BOSA）和印制电路板（Printed CircuitBoard,PCB）组成。
如图2所示，BOSA的光纤连接器可与单模光纤连接，向外发送上行光信号并接受下行光信号。如图3所示，单纤双向光学组件（BOSA）采用分立器件空间耦合的方式组成，有源器件包含光发射和光接收器件，光发送器件的工作波段为1260nm-1360nm，通常为TO封装的激光二极管（LD）芯片；光接收器件的工作波段为1480nm-1500nm，通常为TO封装的光电二极管（PD）芯片。激光二极管（LD）与激光功率探测器（MD）共同封装在一个TO管壳（Tx TO-CAN）中，将上行数据从电信号转换为光信号，透射过薄膜滤波片（TFF），耦合进入光纤；光电二极管（PD）与跨阻放大器（TIA）共同封装在另一个TO管壳（Rx TO-CAN）中，从光纤接收的下行光信号被TFF反射进入该TO管壳，被PD吸收转换为电流信号后被TIA转换为电压信号并初步放大。
如图2所示，印制电路板上主要有三个集成电路芯片，分别是激光二极管驱动器、限幅放大器和微控制器；其中，激光二极管驱动器接收来自标准光模块连接器的上行电信号（Tx）转换为驱动激光二极管的模拟电信号通过与之连接的BOSA发射信号管脚驱动BOSA内部的激光二极管；限幅放大器与BOSA的接收信号管脚相连，将下行电信号放大至标准电压并通过标准光模块连接器输出下行电信号（Rx）；微控制器监测光模块的各个参数状态，并通过I2C通道与标准光模块连接器相连。
如上所示，目前ONU的光收发模块由BOSA和印制电路板组成。BOSA包含两个光轴互相垂直的TO封装体和密封金属壳体，其体积相对较大，导致ONU的光收发模块的体积也难以减小。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种光收发模块，其中的光器件和集成电路芯片处于同一衬底平面上，减小了体积，节省了封装成本。
为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种光收发模块，包括：位于同一衬底上的光发射组件、光接收组件、波分复用器，其中：
所述光发射组件与波分复用器的第一端口通过所述衬底表面的光波导相连，所述光接收组件与波分复用器的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连。
作为上述技术方案的优选，所述光发射组件包括：接收上行电信号的激光二极管驱动模块、与所述二极管驱动模块通过所述衬底表面的光波导相连的激光二极管，所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导与波分复用器的第一端口相连。
作为上述技术方案的优选，所述光收发模块还包括：与所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导相连的、位于所述衬底上的功率探测器。
作为上述技术方案的优选，所述光接收组件包括：与所述波分复用器的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连的光电二极管，与所述光电二极管相连的跨阻放大器模块，与所述跨阻放大器模块相连的限幅放大器模块。
作为上述技术方案的优选，所述光收发模块还包括：与所述波分复用器的第三端口通过所述衬底表面的光波导相连的光纤连接器、分别与所述光发射组件和光接收组件相连的电信号连接器。
作为上述技术方案的优选，所述光收发模块还包括：与所述电信号连接器相连的、位于所述衬底上的微控制器模块。
作为上述技术方案的优选，所述光收发模块还包括：与所述波分复用器的第三端口通过所述衬底表面的光波导相连的光纤连接器、分别与所述光发射组件和光接收组件相连的电信号连接器。
作为上述技术方案的优选，所述光收发模块还包括：与所述电信号连接器相连的、位于所述衬底上的微控制器模块。
采用了本实用新型的技术方案，由于光发射组件、光接收组件、波分复用器处于同一衬底平面上，可以实现扁平化封装，体积较现有技术方案相比大幅减小。同时由于光收发模块整体封装，其中的光器件和集成电路不需要单独封装，也节约了封装的成本。
附图说明
图1是现有技术中的无源光网络系统的示意图。
图2是图1的ONU中的光收发模块示意图。
图3是图2中的单纤双向光学组件的结构示意图。
图4是本实用新型优选实施例提出的光收发模块的结构示意图。
图5是本实用新型一具体实施例提出的光收发模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
如图4所示为本实用新型提出的光收发模块的优选实施例的结构示意图，本光收发模块包括：位于同一衬底上的光发射组件400、光接收组件500、波分复用器600，其中：
所述光发射组件400与波分复用器600的第一端口通过所述衬底表面的光波导相连，所述光接收组件500与波分复用器600的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连。
优选地，光发射组件400可以包括：接收上行电信号的激光二极管驱动模块、与所述二极管驱动模块通过所述衬底表面的光波导相连的激光二极管，所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导与波分复用器600的第一端口相连。
优选地，光接收组件500包括：与所述波分复用器600的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连的光电二极管，与所述光电二极管相连的跨阻放大器模块，与所述跨阻放大器模块相连的限幅放大器模块。
光收发模块还可以包括：与所述波分复用器的第三端口通过所述衬底表面的光波导相连的光纤连接器、分别与所述光发射组件和光接收组件相连的电信号连接器。
光收发模块还可以包括：与所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导相连的、位于所述衬底上的功率探测器。
光收发模块还包括：与所述电信号连接器相连的、位于所述衬底上的微控制器模块。
本实施例中，光发射组件和光接收组件中的光器件和集成电路芯片处于同一衬底平面上，可以实现扁平化封装，体积较现有技术方案相比大幅减小。同时由于光收发模块整体封装，其中的光器件和集成电路不需要单独封装，也节约了封装的成本。
如图5所示，为本实用新型提出的光收发模块的一具体实施例。
该光收发模块主要包括光信号处理和电信号处理两部分，其中，光信号处理由光器件实现。具体地，光器件可由激光二极管、光电二极管、功率探测器和波分复用器组成。光器件之间由制作在衬底表面之上的光波导连接，连接关系如图5所示：上行光信号由激光二极管发射并耦合进入光波导，大部分上行光信号通过光波导连接进入波分复用器的2端口，并从波分复用器的1端口透射输出，经过光波导耦合进入光纤连接器；小部分的上行光信号通过光波导连接进入功率探测器，将发射光功率转换为电流信号用于监测和控制；下行光信号由光纤连接器耦合进入光波导，进入波分复用器的1端口，全部下行光信号从波分复用器的3端口输出，由光波导进入光电二极管。
电信号处理由激光二极管驱动模块、跨阻放大器模块、限幅放大器模块、微控制器模块组成。上行数字电信号通过电气连接，由光收发模块连接器输入激光二极管驱动模块，激光二极管驱动模块将数字信号转换为模拟信号驱动激光二极管发射光信号。下行光信号进入光电二极管被转换为电流信号输入跨阻放大器模块，跨阻放大器模块将电流信号转换为电压信号并初步放大输出。限幅放大器模块接收经跨阻放大器模块初步放大的电压信号，再次放大至标准数字信号电压，通过电气连接至光收发模块连接器输出。微控制器模块可以通过I2C（Inter－Integrated Circuit）总线与光收发模块连接器相连，监测光收发模块的工作状态并可通过I2C总线读取状态信息和发送控制信号。
其中，上述的集成电路模块（激光二极管驱动模块、跨阻放大器模块、限幅放大器模块、微处理器模块）可以是分立的芯片也可以是集成了其中两个模块、三个模块或者全部模块功能的集成电路芯片。为了减小集成封装体的体积，集成电路模块采用未封装的裸芯，集成电路模块之间、集成电路与光器件之间、集成电路与衬底表面上的金属焊盘之间、衬底表面上的金属焊盘与光收发模块连接器之间的电气连接采用线焊（Wire Bonding）方式。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本实用新型所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种光收发模块，其特征在于，包括：位于同一衬底上的光发射组件、光接收组件、波分复用器，其中：
所述光发射组件与波分复用器的第一端口通过所述衬底表面的光波导相连，所述光接收组件与波分复用器的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连。
2.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于，所述光发射组件包括：接收上行电信号的激光二极管驱动模块、与所述二极管驱动模块通过所述衬底表面的光波导相连的激光二极管，所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导与波分复用器的第一端口相连。
3.根据权利要求2所述的光收发模块，其特征在于，所述光收发模块还包括：与所述激光二极管通过所述衬底表面的光波导相连的、位于所述衬底上的功率探测器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的光收发模块，其特征在于，所述光接收组件包括：与所述波分复用器的第二端口通过所述衬底表面的光波导相连的光电二极管，与所述光电二极管相连的跨阻放大器模块，与所述跨阻放大器模块相连的限幅放大器模块。
5.根据权利要求4所述的光收发模块，其特征在于，所述光收发模块还包括：与所述波分复用器的第三端口通过所述衬底表面的光波导相连的光纤连接器、分别与所述光发射组件和光接收组件相连的电信号连接器。
6.根据权利要求5所述的光收发模块，其特征在于，所述光收发模块还包括：与所述电信号连接器相连的、位于所述衬底上的微控制器模块。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的光收发模块，其特征在于，所述光收发模块还包括：与所述波分复用器的第三端口通过所述衬底表面的光波导相连的光纤连接器、分别与所述光发射组件和光接收组件相连的电信号连接器。
8.根据权利要求7所述的光收发模块，其特征在于，所述光收发模块还包括：与所述电信号连接器相连的、位于所述衬底上的微控制器模块。
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