CN209690568U - 一种波分复用器及单纤双向器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型实施例公开了一种波分复用器及单纤双向器件,波分复用器由第一滤光片和玻璃支架组成,发射器端出射的第一光束从第一滤光片透射,经过玻璃支架折射后出射;从光接口端入射的第二光束先后经过玻璃支架的第二通光面和第一通光面折射、第一滤光片全反射、第一通光面折射、反射面全反射,最后从第三通光面折射后耦合至接收器端。相比于45°滤光片的全反射分光原理,波分复用器采用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN‑WDM及DWDM分光隔离度的要求。
Description
【技术领域】
本实用新型涉及光通信技术领域,特别是涉及一种波分复用器及单纤双向器件。
【背景技术】
单纤双向器件(Bidirectional Optical Subassembly,简写为BOSA)是集发射和接收于一体的光电转换器件,具有采用一根光纤实现数据双向传输的功能,是现代光通信的核心器件。
常用的单纤双向器件如图1所示,由单通道的发射器01、单通道的接收器02、45°滤光片03、一体式插针的光接口04和圆方管体05组成,该结构使用单片45°滤光片03作为发射器01和接收器02的分光元件,使用单根光纤同时完成一种波长光束的发射和另一种波长光束的接收,45°滤光片03镀有带通滤光片,使用光透射及全反射的原理进行分光。然而,对于光波长间隔较小的局域网-波分复用LAN-WDM(Local Area Network-Wavelength DivisionMutiplexing,简写为LAN-WDM)及密集波分复用DWDM(Dense WavelengthDivisionMultiplexing,简写为DWDM),由于45°滤光片分光方案为光的全反射原理,LAN-WDM波长间隔为5nm,DWDM波长间隔为0.4nm或0.8nm,光的全反射原理对于这种波长密集的光束不能区分,因而采用45°滤光片的分光方式不能满足发射端及接收端分光隔离度的要求;光的全反射原理一般用于波长间隔为20nm的稀疏波分复用CWDM(Coarse WavelengthDivision Multiplexing,简写为CWDM)系统,所以往往只能应用于基于CWDM的粗波分复用技术。
鉴于此,克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。
【实用新型内容】
本实用新型所要解决的技术问题是:现有技术中常用的单纤双向器件采用 45°滤光片进行分光,不能满足LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求。
本实用新型采用如下技术方案:
第一方面,本实用新型提供了一种波分复用器,包括:第一滤光片11和玻璃支架12;
所述玻璃支架12包括第一通光面121、第二通光面122、反射面123和第三通光面124;
所述第一通光面121和所述第二通光面122相对设置,所述第三通光面124 过渡连接所述第一通光面121和所述第二通光面122,所述第二通光面122过渡连接所述反射面123和所述第三通光面124;
所述第一滤光片11设置在所述第一通光面121上;
所述第一滤光片11用于透射从发射器端出射的第一光束14,所述第一光束14从所述第二通光面122出射;
所述第二通光面122用于入射第二光束15,所述第二光束15在所述第一滤光片11表面发生全反射并入射到所述反射面123,经过述反射面123全反射后,从所述第三通光面124出射并耦合至接收器端。
优选的,所述第一滤光片11和所述第一通光面121之间填充有折射率匹配胶。
优选的,所述玻璃支架12为实心玻璃,所述反射面123上镀有全反射膜。
优选的,所述玻璃支架12为空心玻璃,所述反射面123上设置有第二滤光片,所述第二滤光片用于对所述第二光束15进行全反射。
优选的,所述第一光束14的光路和所述第一滤光片11的法线夹角为8°或者13.5°。
优选的,所述波分复用器10还包括底板13;
所述玻璃支架12还包括粘接面125,所述粘接面125过渡连接所述第一通光面121和所述反射面123,所述粘接面125与所述底板13耦合固定。
第二方面,本实用新型提供了一种单纤双向器件,包括:发射器组件20、接收器组件30、光接口组件40和如第一方面任一所述的波分复用器10;
所述发射器组件20和所述接收器组件30垂直设置;
所述发射器组件20和所述光接口组件40通过所述波分复用器10实现光路耦合,其中,所述发射器组件20的出射光束的光路和所述第一滤光片11的法线夹角为预设角度;
所述接收器组件30和所述光接口组件40通过所述波分复用器10实现光路耦合。
优选的,所述预设角度为8°或者13.5°。
优选的,所述发射器组件20的发射器21使用DML或者EML调制形式的激光器芯片;或
所述发射器组件20的发射器21使用CWDM、LAN-WDM或者DWDM形式的激光器芯片。
优选的,所述发射器组件20内设置有TEC,所述TEC用于调整所述激光器芯片的工作温度。
总体而言,通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比,具有如下有益效果:本实用新型实施例提供了一种波分复用器及单纤双向器件,波分复用器由第一滤光片和玻璃支架组成,发射器端出射的第一光束从第一滤光片透射,经过玻璃支架折射后出射;从光接口端入射的第二光束先后经过玻璃支架的第二通光面和第一通光面折射、第一滤光片全反射、第一通光面折射、反射面全反射,最后从第三通光面折射后耦合至接收器端。相比于45°滤光片的全反射分光原理,波分复用器采用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求。
【附图说明】
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案,下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地,下面所描述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来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本现有技术中的基于粗波分复用的单纤双向器件的结构示意图;
图2是本实用新型实施例提供的一种波分复用器的结构示意图;
图3是本实用新型实施例提供的另一种波分复用器的结构示意图;
图4是图2提供的一种波分复用器的平面示意图;
图5是图2提供的一种波分复用器的第一光束的光路示意图;
图6是图2提供的一种波分复用器的第二光束的光路示意图;
图7是本实用新型实施例提供的空心玻璃支架的平面示意图;
图8是本实用新型实施例提供的单纤双向器件的结构示意图。
【具体实施方式】
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
在本实用新型的描述中,术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作,因此不应当理解为对本实用新型的限制。
此外,下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例一:
本实用新型实施例一提供了一种波分复用器,如图2和图4所示,所述波分复用器,包括:第一滤光片11和玻璃支架12;
所述玻璃支架12包括第一通光面121、第二通光面122、反射面123和第三通光面124;
所述第一通光面121和所述第二通光面122相对设置,所述第三通光面124 过渡连接所述第一通光面121和所述第二通光面122,所述第二通光面122过渡连接所述反射面123和所述第三通光面124;
所述第一滤光片11设置在所述第一通光面121上;
所述第一滤光片11用于透射从发射器端出射的第一光束14,所述第一光束14从所述第二通光面122出射;
所述第二通光面122用于入射第二光束15,所述第二光束15在所述第一滤光片11表面发生全反射并入射到所述反射面123,经过述反射面123全反射后,从所述第三通光面124出射并耦合至接收器端。
本实用新型实施例提供的波分复用器由第一滤光片和玻璃支架组成,发射器端出射的第一光束从第一滤光片透射,经过玻璃支架折射后出射;从光接口端入射的第二光束先后经过玻璃支架的第二通光面折射和第一通光面折射、第一滤光片全反射、第一通光面折射、反射面全反射,最后从第三通光面折射后耦合至接收器端。相比于45°滤光片的全反射分光原理,波分复用器采用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求。
结合本实用新型实施例一,在一个具体的实施方式中,发射器端的发射波长为1295nm,接收器端的接收波长为1310nm,第一滤光片11可以透射1295nm 波长光信号,全反射1310nm波长光信号,玻璃支架12的反射面123可以全反射1310nm波长光信号。优选的,第一滤光片11包括基底和膜系结构,所述基底的材质为BK7,所述膜系结构铺设在所述基底表面,且所述膜系结构由高折射率的Ti2O5与低折射率的SiO2交叉镀层形成。
结合本实用新型实施例一,参阅图3,为了方便波分复用器10安装到单纤双向器件的圆方管体内,波分复用器10还包括底板13,玻璃支架12设置在底板13上,将底板13通过胶粘方式固定在圆方管体内。玻璃支架12还包括粘接面125,粘接面125过渡连接第一通光面121和反射面123,粘接面125和底板13通过胶粘方式耦合固定,例如通过环氧树脂胶粘接。在其它实施方式中,玻璃支架12和底板13还可以是一体成型的,不过一体成型的玻璃支架12 和底板13为异形结构,不便于加工。需要说明的是,底板13在波分复用器10 中起到基座的作用,可选的为玻璃材质,也可以为其它材质,能够起到基座作用即可。
结合本实用新型实施例一,第一滤光片11和第一通光面121之间填充有折射率匹配胶,折射率匹配胶用于防止第一光束14或者第二光束15在第一滤光片11和第一通光面121之间的反射或折射造成偏移量与设计偏差过大。
结合本实用新型实施例一,玻璃支架12为实心玻璃或者空心玻璃,当玻璃支架12为实心玻璃时,反射面123上镀有全反射膜;当玻璃支架12为空心玻璃时,参阅图7所示,玻璃支架12内设置有空心结构126,在反射面123 的表面上设置有第二滤光片,第二滤光片用于对第二光束15进行全反射。虽然图4中未具体给出第二滤光片的示意图,但本领域技术人员可以根据本文描述和结合图4,仍然可以得知第二滤光片的设置位置。在可选的实施方式中,玻璃支架12为可通光玻璃,例如,玻璃材质为N-SF11或TAF3。
结合本实用新型实施例一,为了满足在相邻通道的光信号的分光隔离度大于35db,波分复用器10的第一滤光片11的法线和从发射器端出射的第一光束 14的光路的夹角为8°或者13.5°。由于波分复用器10使用了第一滤光片11 和玻璃支架12,使得第一光束14在透射过第一滤光片11后,又经过玻璃支架 12折射,波分复用器10采用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足 LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求。
结合本实用新型实施例一,参阅图5和图6,对第一光束14和第二光束 15的光路示意图进行说明,其中,以玻璃支架12为实心玻璃为例进行说明。
参阅图5,从发射器端出射的第一光束14从第一滤光片11透射,先后经过波分复用器10的第一通光面121折射和第二通光面122折射后出射,通过光接口组件耦合至光纤
参阅图6,外部输入的第二光束15由光纤发射后经过光接口组件入射到波分复用器10,先后经过第二通光面122折射、第一通光面121折射、第一滤光片11全反射、第一通光面121折射、反射面123全反射以及第三通光面124 折射,耦合至接收器端。优选的,在第一滤光片11的反射面111上镀有全反射膜,用于对第二光束15进行全反射。
波分复用器10使用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,对于光信号波长间隔为5nm的LAN-WDM的光信号也可适用。例如,第一光束14包含多个波长光信号,多个波长光信号在滤光片11的同一位置透射,然后经过玻璃支架12进行两次折射,由于各个光信号的波长不同,因此各个光信号的折射率也不同,各个光信号的出光位置也不同,可以将各个光信号进行区分。同理,第二光束15包含多个波长光信号,第二光束15先后经过玻璃支架12折射两次,第一滤光片11全反射一次,再经过玻璃支架12进行折射、全反射和折射,然后耦合至接收器端,接收器端也可以将各个光信号进行区分。
本实用新型实施例一提供的波分复用器10,在第一滤光片11的基础上设置玻璃支架12,采用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN-WDM 及DWDM分光隔离度的要求。
结合本实用新型实施例一,参阅图4和图6,在优选的实施方式中,第一通光面121和第二通光面122平行设置;反射面123和第三通光面124的夹角根据第二光束15的波长来进行调整,以使得第二光束15从第三通光面124折射后竖直出射。
实施例二:
本实用新型实施例二提供了一种单纤双向器件,如图8所示,所述单纤双向器件包括:发射器组件20、接收器组件30、光接口组件40和本实用新型实施例一所述的波分复用器10;
所述发射器组件20和所述接收器组件30垂直设置;
所述发射器组件20和所述光接口组件40通过所述波分复用器10实现光路耦合,其中,所述发射器组件20的出射光束的光路和所述第一滤光片11的法线夹角为预设角度;
所述接收器组件30和所述光接口组件40通过所述波分复用器10实现光路耦合。
本实用新型实施例提供的单纤双向器件采用波分复用器,在发射器组件和光接口组件的光路之间实现光路耦合,在光接口组件和接收器组件的光路之间实现光路耦合,发射器组件的出射光束的光路和波分复用器的第一滤光片的法线夹角设置为预设角度,相比于45°滤光片的全反射分光原理,波分复用器使用不同波长光信号折射率不同的原理进行分光,使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求。
结合本实用新型实施例一,为了满足在相邻通道的光信号的分光隔离度大于35db,波分复用器10的第一滤光片11的法线和从发射器端出射的第一光束 14的光路的夹角为8°或者13.5°。
结合本实用新型实施例二,参阅图7,所述单纤双向器件还包括:圆方管体50;所述发射器组件20和所述圆方管体50可选的以穿透焊方式固定;所述接收器组件30和所述圆方管体50可选的以胶粘方式固定;所述波分复用器10 设置在所述圆方管体50内部,可选的以胶粘方式固定;所述光接口组件40和所述圆方管体50可选的以平焊方式固定。
结合本实用新型实施例二,光接口组件40可选的可采用尾纤形式或者一体式插针形式,图7所示为一体插针形式的光接口组件40。发射器组件20的发射器21可使用TO封装或者BOX封装形式。
结合本实用新型实施例二,所述发射器组件20的激光器芯片具体可采用直接调制半导体激光器DML(Directly Modulated Semiconductor Laser,简写为DML)或电吸收调制激光器EML(Electroabsorption Modulated Laser,简写为EML)的激光器芯片;从波长密集程度上来看,所述发射器组件20具体可采用LAN-WDM、CWDM或DWDM形式的激光器芯片,其中,LAN-WDM激光器芯片对应的波长间隔为5nm,CWDM激光器芯片对应的波长间隔可达到20nm,DWDM 激光器芯片对应的波长间隔为0.4nm-0.8nm。
结合本实用新型实施例二,所述发射器组件20和所述接收器组件30还可使用满足线性调制方式的光电芯片,以支持4电平脉冲幅度调制码PAM4(Pulse AmplitudeModulation4,简写为PAM4)调制方式,通过结合PAM4技术可将 25G或10G的光电器件传输速率翻倍,实现高速光信号的传输,提高光纤通信能力。以基于PAM4调制方式、传输速率为50Gbps的单纤双向器件为例,激光器芯片为BOX封装形式,波分复用器10使用胶粘方案粘接在圆方管体50内部。所述发射器组件20的激光器芯片采用单通道25G EML芯片,光信号中心波长为1295nm;所述接收器组件30的接收器芯片为单通道25G PIN芯片,单通道 25G PIN芯片响应波长为1200nm-1600nm,所配跨阻放大器为线性放大器芯片,支持PAM4调制格式。
结合本实用新型实施例二,对单纤双向器件的光信号收发过程进行说明。所述发射器组件20的激光器芯片的出射光信号为发散光,经过非球汇聚透镜 22、隔离器23以及准直透镜24后转换为光斑尺寸Φ0.4mm左右的平行光,光信号经过所述波分复用器10后耦合进光接口组件40的准直透镜41,而后耦合进光纤适配器42。光纤适配器42的光纤入光信号由所述波分复用器10耦合进所述接收器组件30的前汇聚透镜32,而后耦合进接收器31。需要注意的是,为避免光信号收发光路互相干扰,收发光信号的中心波长需有一定的波长间隔,在发射器组件20的发射器21内可选的设置有热电制冷器TEC(Thermo ElectricCooler,简写为TEC),用于调整及稳定激光器芯片的工作温度,进而稳定或者调整激光器芯片出射光束的中心波长。
本实用新型实施例中所使用的波长值、光斑尺寸等值均是为了便于描述而做出的举例,并不用以限制本实用新型,在本实用新型实施例的基础上,还可根据实际需要选择其他的波长,此处不再赘述。
本实用新型实施例二提供的单纤双向器件基于本实用新型实施例一提供的波分复用器设计,能够使得单纤双向器件的发射器端和接收器端可选用波长更密集的光信号,能够满足LAN-WDM及DWDM分光隔离度的要求;发射器组件和接收器组件封装在圆方管体内且共用一个光接口组件,简化了单纤双向器件的结构,生产工艺难度低,更适合批量生产。同时单纤双向器件尺寸满足业内流行的小型高速光模块QSFP28或CSFP等标准封装要求,可实现高带宽、低成本传输。
以上所述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之内。
Claims (10)
1.一种波分复用器,其特征在于,包括:第一滤光片(11)和玻璃支架(12);
所述玻璃支架(12)包括第一通光面(121)、第二通光面(122)、反射面(123)和第三通光面(124);
所述第一通光面(121)和所述第二通光面(122)相对设置,所述第三通光面(124)过渡连接所述第一通光面(121)和所述第二通光面(122),所述第二通光面(122)过渡连接所述反射面(123)和所述第三通光面(124);
所述第一滤光片(11)设置在所述第一通光面(121)上;
所述第一滤光片(11)用于透射从发射器端出射的第一光束(14),所述第一光束(14)从所述第二通光面(122)出射;
所述第二通光面(122)用于入射第二光束(15),所述第二光束(15)在所述第一滤光片(11)表面发生全反射并入射到所述反射面(123),经过述反射面(123)全反射后,从所述第三通光面(124)出射并耦合至接收器端。
2.根据权利要求1所述的波分复用器,其特征在于,所述第一滤光片(11)和所述第一通光面(121)之间填充有折射率匹配胶。
3.根据权利要求1所述的波分复用器,其特征在于,所述玻璃支架(12)为实心玻璃,所述反射面(123)上镀有全反射膜。
4.根据权利要求1所述的波分复用器,其特征在于,所述玻璃支架(12)为空心玻璃,所述反射面(123)上设置有第二滤光片,所述第二滤光片用于对所述第二光束(15)进行全反射。
5.根据权利要求1所述的波分复用器,其特征在于,所述第一光束(14) 的光路和所述第一滤光片(11)的法线夹角为8°或者13.5°。
6.根据权利要求1-5任一所述的波分复用器,其特征在于,所述波分复用器(10)还包括底板(13);
所述玻璃支架(12)还包括粘接面(125),所述粘接面(125)过渡连接所述第一通光面(121)和所述反射面(123),所述粘接面(125)与所述底板(13)耦合固定。
7.一种单纤双向器件,其特征在于,包括:发射器组件(20)、接收器组件(30)、光接口组件(40)和如权利要求1-6任一所述的波分复用器(10);
所述发射器组件(20)和所述接收器组件(30)垂直设置;
所述发射器组件(20)和所述光接口组件(40)通过所述波分复用器(10)实现光路耦合,其中,所述发射器组件(20)的出射光束的光路和所述第一滤光片(11)的法线夹角为预设角度;
所述接收器组件(30)和所述光接口组件(40)通过所述波分复用器(10)实现光路耦合。
8.根据权利要求7所述单纤双向器件,其特征在于,所述预设角度为8°或者13.5°。
9.根据权利要求7所述单纤双向器件,其特征在于,所述发射器组件(20)的发射器(21)使用DML或者EML调制形式的激光器芯片;或
所述发射器组件(20)的发射器(21)使用CWDM、LAN-WDM或者DWDM形式的激光器芯片。
10.根据权利要求9所述单纤双向器件,其特征在于,所述发射器组件(20) 内设置有TEC,所述TEC用于调整所述激光器芯片的工作温度。
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