CN205139431U - 一种新型单纤三向光组件装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种新型单纤三向光组件装置，包括Base腔体、激光器、数字信号探测器、模拟信号探测器、模拟信号探测器0°分光片、数字信号探测器0°分光片、光纤、两块45°分光片、凹形结构的硅基底座、非球面透镜、隔离器和自聚焦透镜，非球面透镜和隔离器依次布置在激光器与45°分光片之间的光路中，自聚焦透镜布置在光纤与45°分光片之间的光路中，硅基底座设置有两个45°分光片槽，两块45°分光片分别卡装在两个45°分光片槽内，硅基底座的左右两个侧面分别设置有阶梯安装孔和自聚焦透镜安装孔。本实用新型耦合效率高，隔离器尺寸小，解决了光串扰问题，获得了良好的温度特性和波长特性，封装难度小，产品废品率低。
Description
技术领域
本实用新型属于光传输技术领域，具体涉及一种新型单纤三向光组件装置。
背景技术
随着互联网的快速发展，各种高带宽业务的出现，基于光网络传输的光纤到户(FTTH)成为解决这一问题的唯一途径。
单纤三向光组件作为FTTH中无源光网络技术的一个核心器件，其功能是将同一根光纤里输出的两个光信号分别耦入一个数字信号接收器和一个模拟信号接收器，同时将另一数字信号发射器发射的光信号耦入光纤。根据国际电信联盟ITUG.983标准的规定，下行模拟广电有线电视网络(CATV)信号的传输使用1550nm波长，下行用户终端数字信号使用1490nm波长,而1310nm波长则用于多个终端用户的数字信号使用，从而实现“三网融合”业务。
工程上，几乎每个光网络单元都需用到单纤三向光组件，而单纤三向光组件的性能直接影响FTTH传输质量。
目前，单纤三向光组件主要从以下三个方面来提高整体系统的质量：
(1)耦合效率：采用球透镜进行耦合或者将光纤端面加工成铲形，通过增大光纤的数值孔径方法来提高耦合效率；
(2)光串扰：主要采用钇铁石榴石或者高掺杂Bi3+、Ce3+的石榴石晶体构成的偏振相关型光隔离器，避免反射光对光源及光路造成不良影响；
(3)封装结构中主要有两种：
①放置45度滤波片，部分部位采用单面【】形结构托住波片，再利用工业黑胶粘结固定；
②现有为全金属Base，在base腔体中构建左右凹形卡口，通过手工放入波片，然后在入口处点胶固定。
现有技术中的单纤三向光组件存在以下缺陷：
1.采用添加光隔离器或滤波片等方法来解决光串扰问题，传统光隔离器或滤波片的主要成分为钇铁石榴石(YIG)晶体或者高掺杂Ce3+、Bi3+的石榴石晶体，这些石榴石晶体的维尔德系数较小，温度波长效应差，达到器件要求偏转角度所需尺寸较大，不利于集成度的提高；
2.采用球透镜进行耦合或者将光纤端面加工成铲形，耦合效率低下；
3.封装难度大，对工人技术熟练度要求高，生产效率低，存在滤波片易刮花等问题，废品率及成本较高；
当前单纤三向光组件的耦合光功率、光串扰情况等性能参数严重制约着信号传输质量与系统稳定度，限制FTTH向高速率方向发展。对单纤三向光组件光路、结构、封装工艺的优化，提高光耦合效率和集成度，是下一代单纤三向光组件的发展方向和主流。
实用新型内容
本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种新型单纤三向光组件装置。
本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：
一种新型单纤三向光组件装置，包括Base腔体、激光器、数字信号探测器、模拟信号探测器、模拟信号探测器0°分光片、数字信号探测器0°分光片、光纤、两块45°分光片、硅基底座、非球面透镜、隔离器和自聚焦透镜，所述Base腔体设置有激光器安装孔、数字信号探测器安装孔、光纤安装孔和模拟信号探测器安装孔，所述非球面透镜和所述隔离器依次布置在所述激光器与所述45°分光片之间的光路中，所述自聚焦透镜布置在所述光纤与所述45°分光片之间的光路中，所述硅基底座为凹形结构，所述硅基底座的底面设置有两个45°分光片槽，两块所述45°分光片分别卡装在两个所述45°分光片槽内，所述硅基底座的左右两个侧面分别设置有阶梯安装孔和自聚焦透镜安装孔，所述非球面透镜和所述隔离器均安装在所述阶梯安装孔内，所述自聚焦透镜安装在所述自聚焦透镜安装孔内。
在光路中所添加的非球面透镜和自聚焦透镜组成的激光光束变换系统可提高耦合效率，在光路中添加了隔离器，不但解决了光串扰问题，而且获得了良好的温度特性和波长特性，所设计的硅基底座能够在Base腔体外部便将自聚焦透镜、两块45°分光片和隔离器固定好，之后将硅基底座直接装入Base腔体内，封装结构更加简单。
优选地，所述隔离器由铋置换稀土类铁石榴石晶体材料制成，有效减小了隔离器的尺寸。
优选地，所述激光器安装孔、所述数字信号探测器安装孔、所述光纤安装孔和所述模拟信号探测器安装孔分别位于所述Base腔体的左侧壁、后侧壁、右侧壁和前侧壁，所述激光器安装孔、所述阶梯安装孔、所述自聚焦透镜安装孔和所述光纤安装孔共用一条中轴线，这种结构便于使得各个部件能够组成所需要的光路。
优选地，所述数字信号探测器安装孔和所述模拟信号探测器安装孔的内端口均设置有一个0°分光片槽，所述数字信号探测器0°分光片和所述模拟信号探测器0°分光片分别固定安装在两个所述0°分光片槽内。
优选地，所述阶梯安装孔的大径孔正对所述激光器安装孔，所述阶梯安装孔的小径孔朝向所述45°分光片，所述非球面透镜和所述隔离器分别安装在所述阶梯安装孔的大径孔和小径孔内。
优选地，两块所述45°分光片均通过胶黏剂粘固到所述45°分光片槽内。
优选地，所述光纤安装孔内对称分布有两根高0.8mm且直径为0.2mm的金属立柱，两根所述金属立柱的安装点距所述Base腔体的右内侧壁均为1.5mm。
优选地，所述硅基底座通过盖板封装在所述Base腔体内，并通过胶黏剂粘固。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型采用了自聚焦透镜和非球面透镜组成的激光光束变换系统，耦合效率更高；添加了RIG材质的隔离器，有效减小了隔离器的尺寸，解决了光串扰问题，获得了良好的温度特性和波长特性；设计了新型硅基底座，降低封装难度，提高器件集成度，Base腔体内添加了两根金属立柱，建立了光组件保护措施，废品率得了明显降低。
附图说明
图1是本实用新型所述新型单纤三向光组件装置的剖视结构示意图；
图2是本实用新型的光路结构示意图；
图3是本实用新型所述Base腔体及所述硅基底座的装配剖视结构示意图；
图4是本实用新型所述硅基底座的主视结构示意图；
图5是本实用新型所述硅基底座的左视结构示意图；
图6是本实用新型所述硅基底座的俯视结构示意图；
图中：1-激光器、2-数字信号探测器、3-模拟信号探测器、4-光纤、5-非球面透镜、6-隔离器、7-自聚焦透镜、8-模拟信号探测器0°分光片、9-数字信号探测器0°分光片、10-45°分光片、11-45°分光片、12-Base腔体、13-硅基底座、14-金属立柱、15-金属立柱、16-0°分光片槽、17-0°分光片槽、18-45°分光片槽、19-阶梯安装孔、20-自聚焦透镜安装孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步说明：
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实用新型包括Base腔体12、激光器1、数字信号探测器2、模拟信号探测器3、模拟信号探测器0°分光片8、数字信号探测器0°分光片9、光纤4、两块45°分光片10和11、硅基底座13、非球面透镜5、隔离器6和自聚焦透镜7，Base腔体12设置有激光器安装孔、数字信号探测器安装孔、光纤安装孔和模拟信号探测器安装孔，非球面透镜5和隔离器6依次布置在激光器1与45°分光片11之间的光路中，自聚焦透镜7布置在光纤4与45°分光片10之间的光路中，硅基底座13为凹形结构，硅基底座13的底面设置有两个45°分光片槽18，两块45°分光片10和11分别卡装在两个45°分光片槽18内，硅基底座13的左右两个侧面分别设置有阶梯安装孔19和自聚焦透镜安装孔20，非球面透镜5和隔离器6均安装在阶梯安装孔19内，自聚焦透镜7安装在自聚焦透镜安装孔20内。
在本实施例中，激光器安装孔、数字信号探测器安装孔、光纤安装孔和模拟信号探测器安装孔分别位于Base腔体12的左侧壁、后侧壁、右侧壁和前侧壁，激光器安装孔、阶梯安装孔19、自聚焦透镜安装孔20和光纤安装孔共用一条中轴线。阶梯安装孔19的大径孔正对激光器安装孔，阶梯安装孔19的小径孔朝向45°分光片，非球面透镜5和隔离器6分别安装在阶梯安装孔19的大径孔和小径孔内。
本实用新型所述新型单纤三向光组件装置，为解决光串扰问题，隔离器6由铋置换稀土类铁石榴石晶体(RIG)材料制成，针对偏振相关型光隔离器，将YIG材料替换为法拉第系数较大的RIG材料，RIG材料相较于YIG材料的厚度可减小2.275mm，有效减小了光隔离器尺寸并改善了其旋光晶体材质，同时也获得良好的温度特性和波长特性，避免了光串扰对高速信号传输产生影响。同时添加了非球面透镜5和自聚焦透镜7，获得了较高的耦合效率。
新型硅基式封装设计，即用硅基底座13替代Base腔体12里复杂的金属结构。在装配时，先将非球面透镜5和隔离器6放入硅基底座13的阶梯安装孔19中；然后将两块45°分光片用胶分别粘固到对应滤波通带大小的硅基底座13的45°分光片槽18中；再将自聚焦透镜7从硅基底座13右侧插入自聚焦透镜安装孔20中；之后将硅基底座13推入金属Base腔体12内，这样只需对硅基底座13表面进行加工，相对于在其内部进行加工，避免通过小孔在狭小金属Base腔体12内操作，降低了封装复杂度并有效提高封装效率。
在图中可以看出激光器1、数字信号探测器2、模拟信号探测器3、模拟信号探测器0°分光片8、数字信号探测器0°分光片9均设置有相对应的安装孔或安装槽。在装配时将激光器1、模拟信号探测器3、数字信号探测器2分别通过压配机压入Base腔体12的左、前、后的安装孔内；将两个0°分光片分别用胶固定在模拟信号探测器3和数字信号探测器2内端口的槽中，即数字信号探测器安装孔和模拟信号探测器安装孔的内端口所设置的0°分光片槽16和17中；光纤安装孔内对称分布有两根高0.8mm且直径为0.2mm的金属立柱，两根金属立柱的安装点距Base腔体12的右内侧壁均为1.5mm，以防光纤端头插入过深，刮花滤波片。在Base腔体12底部点胶并放入硅基底座13，盖上盖板并点少量胶，焊牢活动盖板，防止脱落。
本实用新型所述新型单纤三向光组件装置，耦合效率的提升是根据光路理论推导分析，结合ZEMAX光学软件设计非球透镜与自聚焦透镜组成的激光光束变换系统，实现激光信号的高效耦合；光串扰的解决是在偏振相关型光隔离器基础上，将钇铁石榴石晶体材料(YIG)替换为法拉第系数较大的铋置换稀土类铁石榴石晶体材料(RIG)，即可获得良好的温度特性和波长特性并能有效解决光串扰问题；由于是偏振相关型隔离器，故具有封装简单，成本低等优势；封装结构的优化是采用硅基底座13替代Base腔体12里复杂的金属结构，达到降低封装难度的目的。
与现有技术本实用新型具有以下四点优势：
1、采用了自聚焦透镜和非球透镜组成的激光光束变换系统，耦合效率高；
2、添加了隔离器，有效减小了隔离器的尺寸，解决了光串扰问题，获得了良好的温度特性和波长特性。
3、设计了新型硅基平台，降低封装难度，提高器件集成度；
4、Base腔体内添加了两根金属立柱，建立了光组件保护措施，废品率得了明显降低。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围内。
Claims (8)
1.一种新型单纤三向光组件装置，包括Base腔体、激光器、数字信号探测器、模拟信号探测器、模拟信号探测器0°分光片、数字信号探测器0°分光片、光纤和两块45°分光片，所述Base腔体设置有激光器安装孔、数字信号探测器安装孔、光纤安装孔和模拟信号探测器安装孔，其特征在于：还包括硅基底座、非球面透镜、隔离器和自聚焦透镜，所述非球面透镜和所述隔离器依次布置在所述激光器与所述45°分光片之间的光路中，所述自聚焦透镜布置在所述光纤与所述45°分光片之间的光路中，所述硅基底座为凹形结构，所述硅基底座的底面设置有两个45°分光片槽，两块所述45°分光片分别卡装在两个所述45°分光片槽内，所述硅基底座的左右两个侧面分别设置有阶梯安装孔和自聚焦透镜安装孔，所述非球面透镜和所述隔离器均安装在所述阶梯安装孔内，所述自聚焦透镜安装在所述自聚焦透镜安装孔内。
2.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述隔离器由铋置换稀土类铁石榴石晶体材料制成。
3.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述激光器安装孔、所述数字信号探测器安装孔、所述光纤安装孔和所述模拟信号探测器安装孔分别位于所述Base腔体的左侧壁、后侧壁、右侧壁和前侧壁，所述激光器安装孔、所述阶梯安装孔、所述自聚焦透镜安装孔和所述光纤安装孔共用一条中轴线。
4.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述数字信号探测器安装孔和所述模拟信号探测器安装孔的内端口均设置有一个0°分光片槽，所述数字信号探测器0°分光片和所述模拟信号探测器0°分光片分别固定安装在两个所述0°分光片槽内。
5.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述阶梯安装孔的大径孔正对所述激光器安装孔，所述阶梯安装孔的小径孔朝向所述45°分光片，所述非球面透镜和所述隔离器分别安装在所述阶梯安装孔的大径孔和小径孔内。
6.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：两块所述45°分光片均通过胶黏剂粘固到所述45°分光片槽内。
7.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述光纤安装孔内对称分布有两根高0.8mm且直径为0.2mm的金属立柱，两根所述金属立柱的安装点距所述Base腔体的右内侧壁均为1.5mm。
8.根据权利要求1所述的新型单纤三向光组件装置，其特征在于：所述硅基底座通过盖板封装在所述Base腔体内，并通过胶黏剂粘固。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160406 |
|
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |