CN203414638U - 基于波分复用的光电装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于波分复用的光电装置。包括：探测器、曲面反射器件、WDM滤光片、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，曲面反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有双尾纤器。应用本实用新型，可以降低调节所需时间、提高调节效率以及接收效果。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信领域，尤其涉及一种基于波分复用的光电装置。
背景技术
近年来，基于光纤通信的光纤接入（FTTx，Fiber-to-the-x）等宽带网络能够为用户提供高速的语音、数据及视频服务，得到了快速发展。现有宽带网络中，尚不支持有线电视（CATV，Community Antenna Television）业务。因而，为了扩展宽带网络的应用功能，需要对现有宽带网络进行升级，以使其支持CATV业务，同时应尽量少对原有网络进行变更。
现有常用的升级方式是在光网络的局端，例如，光网络端的光纤线路终端（OLT，Optical Line Terminal）进行CATV信号广播，并在用户端光纤网络单元（ONU，Optical Network Unit）的光电装置中，设置接收CATV信号的光电元器件。
图1为现有基于波分复用的光电装置结构示意图。参见图1，该光电装置包括：探测器1、管壳2、波分复用器（WDM，Wavelength DivisionMultiplexing）滤光片3、准直器4以及双尾纤器5，其中，管壳2内置有WDM滤光片3、准直器4以及双尾纤器5的一部分，管壳2的外径与探测器1尺寸相近，WDM滤光片3需要调节到特定角度，以达到将特定波段光信号（CATV信号以及非CATV信号）从双尾纤器5中的一个尾纤端反射到另一个尾纤端的目的。
双尾纤器5中的光信号第一收发端口6（第一尾纤）接收外部ONU发出的上行光信号，上行光信号为非CATV信号，输出至准直器4，通过准直器4进行准直处理后，得到上行准直（平行）光，上行准直光输出至WDM滤光片3，WDM滤光片3将接收的上行准直光反射，输出至准直器4，准直器4再次进行准直（汇聚）处理后，输出至双尾纤器5中的光信号第二收发端口7（第二尾纤），并通过双尾纤器5中的光信号第二收发端口7输出至光网络端，最终传输到光网络局端的OLT。
光网络端传输的下行光信号，包括CATV信号以及非CATV信号，输出至双尾纤器5中的光信号第二收发端口7，双尾纤器5中的光信号第二收发端口7接收外部OLT发出的下行光信号，输出至准直器4，通过准直器4进行准直处理后，得到下行准直光，下行准直光输出至WDM滤光片3。其中，
对于非CATV信号，WDM滤光片3将接收的准直光反射，输出至准直器4，再次进行准直处理后，输出至双尾纤器5中的光信号第一收发端口6，并通过双尾纤器5中的光信号第一收发端口6输出至用户端ONU。
对于CATV信号，WDM滤光片3将接收的准直光进行透射，输出至探测器1，探测器1接收经WDM滤光片3透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。
WDM滤光片3对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射或全反射，可根据CATV信号以及非CATV信号的波长特点，设置不同的增透膜实现。实际应用中，可以将WDM滤光片3初始安装于管壳2内，然后，通过微调WDM滤光片3的安装角度，从而实现对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射或全反射，使得经过准直器4汇聚处理的光信号可以汇聚于双尾纤器5中的相应尾纤。
由上述可见，现有基于波分复用的光电装置，管壳尺寸受装配限制，外径与探测器相当，并考虑到光电装置的机械强度要求，管壳的管壁不能太薄，因此，管壳内径尺寸非常有限，使得在管壳内有限的空间，通过调节WDM滤光片的安装角度以及位置，调节余量有限，角度调节非常困难，调节所需时间较长、调节效率低。
另外，由于整个光路采用了准直光方案，导致对探测器有了附加要求，要求探测器中接收光信号的光电芯片必须位于探测器透镜帽的焦平面上，否则就无法实现最佳的接收效果。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供一种基于波分复用的光电装置，降低调节所需时间、提高调节效率以及接收效果。
为达到上述目的，本实用新型实施例提供的一种基于波分复用的光电装置，该光电装置包括：探测器、曲面反射器件、WDM滤光片、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，
WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，曲面反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有双尾纤器。
较佳地，在光轴方向上，所述探测器的光轴与双尾纤器的光轴在同一条直线上。
较佳地，所述曲面反射器件为凹面反射镜，凹面朝向WDM滤光片，反射面为凹面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
较佳地，所述曲面反射器件为凸面反射镜，凸面不朝向WDM滤光片，凸面的背面朝向WDM滤光片，凸面为反射面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
较佳地，所述WDM滤光片镀膜面朝向曲面反射器件，非镀膜面朝向探测器，非镀膜面与探测器光轴之间的夹角范围为38°～52°。
较佳地，所述曲面反射器件的法线与光轴之间的夹角范围为83°～97°。
较佳地，所述探测器为铟镓砷快速光电二极管探测器或雪崩光电二极管探测器。
较佳地，所述探测器中接收光信号的光敏面位于探测器透镜焦平面焦距之外。
由上述技术方案可见，本实用新型实施例提供的一种基于波分复用的光电装置，通过将WDM滤光片设置为独立的元件，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射部件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。同时，由于WDM滤光片有了更大的安装空间，装配时操作更加方便。
与此同时，本专利采用了非准直光技术，由于没有采用准直光方案，使得对探测器的要求也降低了，具体的，降低了对探测器接收光信号的光电芯片位置的要求。探测器中的光电芯片不必再位于探测器透镜帽的焦平面上，只要位于探测器透镜帽的焦平面之外，在制作光电器件时，通过调整探测器到双尾纤器的距离，即，调整物距，即可使探测器实现最佳的接收效果。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，以下将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，以下描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员而言，还可以根据这些附图所示实施例得到其它的实施例及其附图。
图1为现有基于波分复用的光电装置结构示意图。
图2为本实用新型实施例基于波分复用的光电装置结构示意图。
图3为本实用新型实施例基于波分复用的光电装置剖视结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本实用新型所保护的范围。
现有基于波分复用的光电装置，由于管壳内径尺寸有限，在管壳内调节WDM滤光片的安装角度以及位置，调节困难，所需时间较长、调节效率低。
同时，现有方案采用的准直光技术对探测器中光电芯片的位置提出了更高的要求，只有光电芯片位于探测器透镜的焦平面上时，器件才有最佳的接收CATV信号的效果。
考虑到WDM滤光片的安装角度需要能够对CATV信号进行透射，对非CATV信号进行反射，使得调节较为困难，本实用新型实施例中，考虑将WDM滤光片设置为独立的元件，即将WDM滤光片不内置于管壳内，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射部件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。同时，由于WDM滤光片有了更大的安装空间，装配时操作更加方便。
与此同时，本专利采用了非准直光技术，使得对探测器的要求也降低了。探测器中的光电芯片不必再位于探测器透镜帽的焦平面上，只要位于探测器透镜帽的焦平面之外，在制作光电器件时，通过调整探测器到双尾纤器的距离，即可使探测器实现最佳的接收效果。
图2为本实用新型实施例基于波分复用的光电装置结构示意图。参见图2，该光电装置包括：探测器21、曲面反射器件22、WDM滤光片23、双尾纤器25以及WDM滤光片管体26，其中，
WDM滤光片23内置在WDM滤光片管体26内的支架上，在内置WDM滤光片23的上方，曲面反射器件22通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体26上部；沿探测器21的光轴（径向）方向，探测器21通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体26的一侧，WDM滤光片管体26的另一侧，固定有双尾纤器25，探测器21的光轴与双尾纤器25的光轴为同一直线。
较佳地，曲面反射器件22为凹面反射镜，凹面朝向WDM滤光片，反射面为凹面，其焦距为经过设计的特定值，可以使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
实际应用中，曲面反射器件22也可以为凸面反射镜，凸面不朝向WDM滤光片，凸面的背面朝向WDM滤光片，凸面为反射面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
本实用新型实施例中，双尾纤器25内设置有两根纤芯，通过分叉处理，在双尾纤器25外部或内部，形成两根带有尾纤头的尾纤，尾纤分别与外部光网络端（OLT）和用户端（ONU）连接。其中，分叉处可以设置在双尾纤器25的末端，即与外部的接口处，也可以设置在双尾纤器25的内部，即尾纤伸入双尾纤器25内，通过分叉，形成两根纤芯。
实际应用中，光接口器作为光电装置的公共输入/输出端口，可以采用卡接式方型（SC）插拔型或卡接式圆型（LC）插拔型，或者，采用卡接式方型/微球面研磨抛光（SC/PC）尾纤型、卡接式方型/呈斜角并做微球面研磨抛光（SC/APC）尾纤型或卡接式圆型/呈斜角并做微球面研磨抛光（LC/APC）型，以与外部网络的光口相连接，实现单纤双向传输功能。
较佳地，探测器可以是铟镓砷快速光电二极管（PIN，Positive-intrinsic-Negtive）探测器，也可以是雪崩光电二极管（APD，Avalanche Photo Diode）探测器。
较佳地，探测器中接收光信号的光敏面位于探测器透镜焦平面焦距之外。
较佳地，WDM滤光片管体为六面体的形状，所应说明的是，WDM滤光片管体采用六面体的形状只是示例性的，凡是能够分别固定WDM滤光片和反射器件，且使得反射器件位于WDM滤光片上端的形状均落入本实用新型的保护范围内。
实际应用中，在将探测器21通过绝缘材料28固定在WDM滤光片管体26的一侧之前，可以对探测器21进行定位：在WDM滤光片23按照预先设置的角度安装后，通过双尾纤器25接入外部CATV信号，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23对CATV信号进行透射，输出至探测器21，通过微调节探测器21，使得探测器21接收的CATV光信号达到最强，然后，固定探测器21。本实用新型实施例中，通过绝缘材料将探测器21固定在WDM滤光片管体26一侧的固定方式只是示例性的，凡是能够将探测器21固定在WDM滤光片管体26一侧的其它固定方式以及固定材料，均落入本实用新型的保护范围。
本实用新型实施例中，曲面反射器件22通过绝缘材料29固定在WDM滤光片管体26上部，在固定之前，可以对曲面反射器件22进行定位：在WDM滤光片23按照预先设置的角度安装后，通过双尾纤器25中的一根尾纤接入外部非CATV信号，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23对非CATV信号进行反射，输出至上部的曲面反射器件22，曲面反射器件22对接收的非CATV信号进行汇聚处理后，反射至WDM滤光片23，WDM滤光片23进行再次反射，将接收的非CATV信号反射回双尾纤器25中的另一根尾纤。通过微调曲面反射器件22的安装角度以及位置，使得反射回双尾纤器25中的另一根尾纤的非CATV光信号达到最强，然后，固定曲面反射器件22。本实用新型实施例中，采用绝缘材料将曲面反射器件22固定在WDM滤光片管体26上部的固定方式只是示例性的，凡是能够将曲面反射器件22固定在固定在WDM滤光片管体26上部的固定方式以及固定材料，均落入本实用新型的保护范围。
本实用新型实施例中，光电装置既可以应用于以太无源光网络（EPON，Ethernet Passive Optical Network）系统，也可以应用于千兆位无源光网络（GPON，Gigabit Passive Optical Network）系统，光网络单元（ONU，OpticalNetwork Unit）输出的上行光信号波长为1310nm，OLT输出的下行光信号中的非CATV光信号的波长为1490nm，下行光信号中的CATV信号的波长为1550nm。WDM滤光片23透射1550nm的CATV信号，反射1310nm的上行光信号和1490nm的下行光信号。
较佳地，WDM滤光片23对1260～1360nm及1480～1500nm的光信号具有良好的全反射特性；对1550～1560nm的CATV光信号具有良好的透射特性。
关于探测器21、WDM滤光片23以及双尾纤器25的结构及其工作流程，为现有技术，在此略去详述。
图3为本实用新型实施例基于波分复用的光电装置剖视结构示意图。参见图3，该剖视的光电装置包括：探测器21、曲面反射器件22、WDM滤光片23以及双尾纤器25，其中，
在光轴方向上，探测器21位于双尾纤器25的左侧，探测器21的光轴与双尾纤器25的光轴在同一条直线上，探测器21用于接收从WDM滤光片23透射来的CATV光信号，并将所接收的CATV光信号转化为电信号后，经探测器21的引脚接入外接电路中；
双尾纤器25具有两根尾纤，分别为第一尾纤以及第二尾纤，两根尾纤在双尾纤器25内部端口上，分别用于连接外部的光网络端及用户端，通过第一尾纤接收用户端输出的上行光信号，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23将接收的上行光信号反射至曲面反射器件22，曲面反射器件22对接收的上行光信号进行汇聚并反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23进行再次反射并输入第二尾纤，通过第二尾纤输出至光网络端；通过第二尾纤接收光网络端输出的下行光信号，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23将接收的下行光信号反射至曲面反射器件22，曲面反射器件22对接收的下行光信号进行汇聚并反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23进行再次反射并输入第一尾纤，通过第一尾纤输出至用户端。
本实用新型实施例中，双尾纤器25中的两根尾纤的纤芯可以共用一个陶瓷护套，第一尾纤和第二尾纤的纤芯都靠近探测器21的光轴。这样，通过第一尾纤和第二尾纤传输的光信号，射向WDM滤光片23进行透射或反射；而由WDM滤光片23反射的光信号，经过曲面反射器件22的汇聚以及WDM滤光片23的再反射，汇聚于第二尾纤或第一尾纤，然后通过第二尾纤或第一尾纤输出至外部。也就是说，连接光网络端或用户端的尾纤发出的光信号，射向WDM滤光片23。其中，如果光信号为CATV光信号，被WDM滤光片23透射至探测器21；如果光信号为非CATV光信号，被WDM滤光片23反射至曲面反射器件22，通过曲面反射器件22的汇聚及反射后，再次射向WDM滤光片23，重新被WDM滤光片23反射后，进入第一尾纤或第二尾纤，并传输至外部。
本实用新型实施例中，通过调整曲面反射器件22的安装角度以及位置，可以改变光信号在WDM滤光片23平面上汇聚的位置，可以经过WDM滤光片23的反射后，使其汇聚在第一尾纤或第二尾纤的纤芯上。
WDM滤光片23位于探测器21和双尾纤器25之间，镀膜面朝向曲面反射器件22，非镀膜面朝向探测器21。安装角度，即非镀膜面与探测器21光轴延长线之间的夹角为α。镀膜面用于分离非CATV信号和CATV信号：在接收到双尾纤器25输出的上行光信号或下行光信号中的非CATV信号后，反射至曲面反射器件22，经曲面反射器件22汇聚、反射后，重新射向WDM滤光片23，WDM滤光片23接收曲面反射器件22返回的光信号，经过再次反射，输出至双尾纤器25；在接收到双尾纤器25输出的下行光信号中的CATV信号后，透射至探测器21；
本实用新型实施例中，WDM滤光片23具有对CATV光信号完全透射，对非CATV光信号完全反射的特性。
曲面反射器件22位于WDM滤光片23的上端，曲面反射器件22的法线与光轴之间的夹角为β。曲面反射器件用于汇集并反射由WDM滤光片23输出的非CATV信号，并反射至WDM滤光片23。
较佳地，曲面反射器件22为凹面反射镜，凹面朝向WDM滤光片，反射面为凹面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。或者，曲面反射器件22为凸面反射镜，凸面不朝向WDM滤光片，凸面的背面朝向WDM滤光片，凸面为反射面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
较佳地，α的取值范围为38°～52°，β的取值范围为83°～97°。
下面对本实用新型实施例基于波分复用的光电装置的工作流程进行详细描述。
双尾纤器25中的第一尾纤接收外部ONU发出的上行光信号，上行光信号为非CATV信号，输出至WDM滤光片23，WDM滤光片23将接收的非CATV信号反射至曲面反射器件22，曲面反射器件22对接收的非CATV信号进行汇聚处理，再反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23对接收的非CATV信号再次进行反射，输出至双尾纤器25中的第二尾纤，并通过双尾纤器25中的第二尾纤输出至光网络端，最终到达光网络局端OLT。这样，可以实现第一尾纤中接收的非CATV信号通过点方式输出至WDM滤光片23，通过曲面反射器件22的汇聚、反射以及WDM滤光片23的再反射，再以点方式输入至第二尾纤。
光网络端（从光网络局端OLT传输来的）传输的下行光信号，包括CATV信号以及非CATV信号，输出至双尾纤器25中的第二尾纤，双尾纤器25中的第二尾纤接收外部OLT发出的下行光信号，输出至WDM滤光片3。其中，
对于非CATV信号，WDM滤光片23将接收的非CATV信号反射至曲面反射器件22，曲面反射器件22将接收的非CATV信号进行汇聚处理，再反射回WDM滤光片23，WDM滤光片23对接收的非CATV信号再次进行反射，输出至双尾纤器25中的第一尾纤，并通过双尾纤器25中的第一尾纤输出至用户端ONU。
对于CATV信号，WDM滤光片23将接收的CATV信号进行透射，输出至探测器21，探测器21接收经WDM滤光片23透射的CATV光信号，处理后转变为电信号，从管脚输出至用户端。
由上述可见，本实用新型实施例中，通过将WDM滤光片设置为独立的元件，并且在WDM滤光片上方设置反射器件，用以进行反射光线的调节，使得需要调节的反射部件调节空间增大，降低调节所需的时间；也就是说，本专利中调节反射器件拥有的调节空间，相比于现有技术方案的WDM滤光片拥有的调节空间，更为宽松，从而使得调节变得较为容易。同时，由于WDM滤光片有了更大的安装空间，装配时操作更加方便。
与此同时，本专利采用了非准直光技术，由于没有采用准直光方案，使得对探测器的要求也降低了，具体的，降低了对探测器接收光信号的光电芯片位置的要求。探测器中的光电芯片不必再位于探测器透镜帽的焦平面上，只要位于探测器透镜帽的焦平面之外，在制作光电器件时，通过调整探测器到双尾纤器的距离，即，调整物距，即可使探测器实现最佳的接收效果。
显然，本领域技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若对本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种基于波分复用的光电装置，其特征在于，该光电装置包括：探测器、曲面反射器件、WDM滤光片、双尾纤器以及WDM滤光片管体，其中，
WDM滤光片内置在WDM滤光片管体内的支架上，在内置WDM滤光片的上方，曲面反射器件通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体上部；沿探测器光轴方向，探测器通过绝缘材料固定在WDM滤光片管体的一侧，WDM滤光片管体的另一侧，固定有双尾纤器。
2.根据权利要求1所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，在光轴方向上，所述探测器的光轴与双尾纤器的光轴在同一条直线上。
3.根据权利要求2所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述曲面反射器件为凹面反射镜，凹面朝向WDM滤光片，反射面为凹面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
4.根据权利要求2所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述曲面反射器件为凸面反射镜，凸面不朝向WDM滤光片，凸面的背面朝向WDM滤光片，凸面为反射面，其焦距为经过设计的特定值，使得从双尾纤器两个纤芯端面之一的端面出射的光线反射入另一个纤芯端面。
5.根据权利要求3或4所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述WDM滤光片镀膜面朝向曲面反射器件，非镀膜面朝向探测器，非镀膜面与探测器光轴之间的夹角范围为38°～52°。
6.根据权利要求5所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述曲面反射器件的法线与光轴之间的夹角范围为83°～97°。
7.根据权利要求3或4所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述探测器为铟镓砷快速光电二极管探测器或雪崩光电二极管探测器。
8.根据权利要求7所述的基于波分复用的光电装置，其特征在于，所述探测器中接收光信号的光敏面位于探测器透镜焦平面焦距之外。
Priority Applications (1)
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2013
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