CN210243908U - 一种单纤双向光模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种单纤双向光模块，其包括用于发射光发射信号的第一发射端；用于接收光接收信号的第一接收端；用于将光发射信号和光接收信号分离的环形器，以及用于同时双向传输光发射信号和光接收信号的公共端。环形器包括：用于接收第一发射端发射的光发射信号的端口一；用于出射光发射信号到公共端并且接收从公共端接收的光接收信号的端口二；以及用于出射光接收信号到所述第一接收端的端口三。通过环形器实现了光发射信号和光接收信号的分离，并且相比传统使用分束镜分离光发射信号和光接收信号的方式，减少光发射信号、光接收信号的损耗，从而提高单纤双向光模块的发射光功率以及接收灵敏度，提高单纤双向光模块的性能。

Description

一种单纤双向光模块

技术领域

本实用新型涉及光模块技术领域，尤其涉及一种单纤双向光模块。

背景技术

请参照图5，光信号通过光纤由输入输出端12进入光学模块，在光学模块中，分束镜13与光路呈45度角，光束经过分束镜发生90度反射，再经过滤波片14滤波，然后光束由第二接收端15接收。第二接收端15采用光电二极管为一种光探测器，用于光电转换，使光信号转化为电信号。第二发射端16采用激光二极管，第二发射端16发出的光束经过第二隔离器17，分束镜13透射进入输入输出端12。

但是由于分束镜存在一定的透光率和反射率，导致第二接收端的接受的光接收信号产生损耗，以及输入输出端12发出的光发射信号产生损耗，从而导致单纤双向光模块的光发射信号的发射功率值和光接收信号的接受响应度，影响单纤双向光模块的性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有的问题。提出一种提高单纤双向光模块的光发射信号的发射功率值和光接收信号的接受响应度的单纤双向光模块。

本实用新型通过如下技术方案实现：一种单纤双向光模块，进一步地，包括

用于发射光发射信号的第一发射端；

用于接收光接收信号的第一接收端；

用于将同时传输光发射信号和光接收信号并将前述光发射信号和光接收信号分离的环形器，以及

用于同时双向传输光发射信号和光接收信号的公共端，

前述环形器设于前述第一发射端与前述公共端之间，且前述环形器设于前述第一接收端与前述公共端之间，

前述环形器包括：

用于接收第一发射端发射的光发射信号的端口一；

用于出射光发射信号到前述公共端并且接收从公共端接收的光接收信号的端口二；以及

用于出射光接收信号到前述第一接收端的端口三。

进一步地，前述第一发射端包括用于产生多路光信号的激光器组件，用于将激光器组件发出的光信号转换成准直光束的第一透镜组件，用于将激光器组件发出的多路光信号合成单路的多路光复用器，以及用于防止出射光返回激光器组件的第一隔离器，

前述激光器组件，前述第一透镜组件，前述多路光复用器，前述第一隔离器沿着光发射信号出射的方向依次设置。

进一步地，前述激光器组件包括多个激光器，前述第一透镜组件包括多个汇聚透镜，前述汇聚透镜的数量与前述激光器的数量对应相等，每个激光器产生的光信号波长相同不同。

进一步地，前述第一接收端包括用于接收光信号的二极管组件，用于将光接收信号转换成准直光束的第二透镜组件，以及用于将接收合成后的单路光信号分解成多路的多路光解复用器，

前述多路光解复用器，前述第二透镜组件，前述二极管组件沿着光接收信号入射的方向依次设置。

进一步地，前述二极管组件包括多个光电二极管，前述第二透镜组件包括多个汇聚透镜，前述汇聚透镜的数量与前述光电二极管的数量对应相等，每个光电二极管接收不同波长的光接收信号。

进一步地，前述环形器与前述多路光解复用器之间还设置有光路转折偏移装置，其包括：

与入射光方向垂直的入射面；

用于将穿过前述入射面的光线进行第一次反射的第一反射面；

用于将前述第一反射面反射的光线进行第二次反射的第二反射面；以及

与第二反射面反射的出射光垂直的出射面，

前述入射光为前述环形器的端口三射出的光接收信号，前述出射光为射向前述多路光解复用器的光接收信号，前述入射光与前述出射光垂直，并且前述入射光与前述出射光存在高度差。

进一步地，前述公共端为光纤准直器。

实施本实用新型的有益效果至少包括：通过环形器实现了光发射信号和光接收信号的分离，并且相比传统使用分束镜分离光发射信号和光接收信号的方式，减少光发射信号、光接收信号的损耗，从而提高单纤双向光模块的发射光功率以及接受灵敏度。提高单纤双向光模块的性能。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施例的结构示意图；

图2为本实用新型的激光器组件的发出的光发射信号的一个实施例的流向示意图；

图3为本实用新型的二极管组件的接收的光接收信号的一个实施例的流向示意图；

图4为本实用新型的一个实施例的光路转折偏移装置的结构示意图；

图5为现有单线双向光模块的典型结构示意图；

附图标记：

单纤双向光模块-1000；

第一发射端-200；激光器组件-210；第一透镜组件-220；多路光复用器-230；第一入射端口-231；第一出射端口-232；第一隔离器-240；

第一接收端-300；二极管组件-310；第二透镜组件-320；多路光解复用器-330；第二入射端口-331；第二出射端口-332；

环形器-400；端口一-401；端口二-402；端口三-403；

公共端-500；

光路转折偏移装置-100；入射面-10；第一反射面-20；第二反射面-30；出射面-40；第一连接面-50；第二连接面-60；第三连接面-70；

入射光-2；出射光-3；输入输出端-12；分束镜-13；滤波片-14；第二接收端-15；第二发射端-16；第二隔离器-17。

具体实施方式

下面将结合本实用新型的实施例中附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

环形器是一个三端口器件，其中电磁波的传输只能沿单方向环行。即信号只能沿端口一→端口二→端口三环向传输，反方向是隔离的。在近代雷达和微波多路通信系统中都要用单方向环行特性的器件。在本实施例中，使用环形器可以把光发射信号与光接收信号分隔开。

请参照图1，一种单纤双向光模块1000，该单纤双向光模块1000包括用于发射光发射信号的第一发射端200，用于接收光接收信号的第一接收端300，用于将同时传输光发射信号和光接收信号并将所述光发射信号和光接收信号分离的环形器400，以及用于同时传输光发射信号和光接收信号的公共端500。所述环形器400设于所述第一发射端200与所述公共端500之间，且所述环形器400设于所述第一接收端300与所述公共端500之间。

请参照图2和图3，在本实施例中，使用环形器400的端口一401，端口二402和端口三403实现将光发射信号与光接收信号分离。所述环形器400的端口一401用于接收第一发射端200发射的光发射信号，所述环形器400的端口二402用于出射光发射信号到所述公共端500并且接收从外部接收的光接收信号，所述环形器400的端口三403用于出射光接收信号到所述第一接收端300。

请参照图1，所述第一发射端200包括用于产生光信号的激光器组件210，用于将激光器组件210发出的光信号转换成准直光束的第一透镜组件220，用于将激光器组件210发出的光信号合成单路的多路光复用器230，以及用于防止出射光返回激光器组件210的第一隔离器240。

所述激光器组件210包括并排设置的四个激光器，并且每个激光器射出光信号的波长不同。

请参照图2，所述第一透镜组件220包括并排设置的四个汇聚透镜。并且所述第一透镜组件220设于所述激光器组件210的光发射信号出射方向的前侧。所述第一透镜组件220用于将通过的光发射信号转换成准直光束。

请参照图2，所述多路光复用器230位于第一透镜组件220光发射信号出射方向的前侧。所述多路光复用器230具有四个第一入射端口231，该四个第一入射端口与四个透镜射出的准直光束位置相对应。在四个光线入射端口的另一侧，四个透镜射出的四条准直光束被合成一路光束从第一出射端口232输出。

请参照图2，所述第一隔离器240位于所述多路光复用器230光发射信号出射方向的前侧，用于防止出射的光信号反射后返回到激光器组件210中。

请参照图2，所述环形器400位于所述第一隔离器240光发射信号出射方向的前侧。所述第一隔离器240发出的光信号从环形器400的端口一401进入，并从环形器400的端口二402射出。

所述公共端500设置为光纤准直器，所述光纤准直器位于所述环形器400光发射信号出射方向的前侧，从所述环形器400射出的光信号经过所述光纤准直器后进入光纤中进行光信号传输。

请参照图1和图2，综上，本实用新型中光发射信号的流向为：

首先激光器组件210中的四个激光器分别发出四个平行的不同波长的光信号；然后，该四个不同波长的光信号分别通过第一透镜组件220后形成四个平行的准直光信号；接着，四个平行的准直光信号射入所述多路光复用器230；随后所述多路光复用器230将四个平行的准直光信号合成单路光信号；接着该单路光信号通过所述第一隔离器240后射入所述环形器400的端口一401；然后所述环形器400的端口二402射出光信号；最后该光信号通过光纤准直器转换成准直光束后进入光纤进行传输。

请参照图1，所述第一接收端300包括接收光信号的二极管组件310，用于将光接收信号转换成准直光束的第二透镜组件320，以及用于将接收合成后的单路光信号分解成四路的多路光解复用器330。

请参照图3，所述环形器400位于所述多路光解复用器330与所述公共端500之间。环形器400的端口二402接收从公共端500射入的光接收信号，该光接收信号从环形器400的端口三403射出。

请参照图3，所述多路光解复用器330位于环形器400光接收信号入射方向的前侧。所述多路光解复用器330具有一个第二入射端口331。该第二入射端口331用于接收包含有多种波长光信号的单路信号。在第二入射端口331的另一侧，前述单路信号被分解成不同波长的四路光接收信号从第二出射端口332射出。

所述第二透镜组件320包括并排设置的四个汇聚透镜。并且四个汇聚透镜与所述多路光解复用器330的四个第二出射端口332对应设置。所述第二透镜组件320用于将光接收信号转换成准直光束。

所述二极管组件310包括并排设置的四个光电二极管，并且每个光电二极管用于接收不同波长的光信号。所述二极管组件310位于所述第二透镜组件320光接收信号入射方向的前侧。所述二极管组件310中的四个光电二极管与第二透镜组件320中的四个汇聚透镜对应设置。

特别地，在本实施例中，所述环形器400与所述多路光解复用器330之间还设置有光路转折偏移装置100。该光路转折偏移装置100的结构优选为采用在先专利文献中国实用新型专利申请号为2019211851284(发明名称为一种光路转折偏移装置，申请日为2019年7月25日，申请人为深圳市迅特通信技术有限公司)的说明书中描述的结构，该在先专利文献通过全文引用的方式结合于此。

请参照图4，光路转折偏移装置100包括：与入射光2方向垂直的入射面10；用于将穿过所述入射面10的光线进行第一次反射的第一反射面20；用于将所述第一反射面20反射的光线进行第二次反射的第二反射面30；以及与第二反射面30反射的出射光3垂直的出射面40。

光路转折偏移装置100还包括：

用于连接所述入射面10和所述第一反射面20的第一连接面50；

用于连接所述第一连接面50和所述第二反射面30的第二连接面60；以及

用于连接所述出射面40，所述第一反射面20和所述第二反射面30的第三连接面70。

在本实施例中，入射光2为所述环形器400的端口三403射出的光接收信号，出射光3为与入射光路转折偏移装置100垂直的光接收信号。入射光2接收信号与出射光3接收信号相互垂直，且存在一定的高度差。

所述环形器400的端口三403射出的光接收信号垂直射入光路转折偏移装置100的入射面10，并从光路转折偏移装置100的出射面40垂直射出，且光接收信号的入射光和出射光存在高度差。因此可通过夹具调节光路转折偏移装置100在单线双向光模块1000中的位置，从而调节光接收信号射入光路转折偏移装置100的入射10的位置，进而调节光接收信号从光路转折偏移装置100的出射面40射出的位置，以便适应单纤双向光模块中光器件对应的元件布局，调节方便灵活。

请参照图1和图3，综上，本实用新型中光接收信号的流向为：

首先光接收信号从光纤准直器入射并转换成准直信号；然后，该光接收信号从环形器400的端口二402进入，并从环形器400的端口三403射出；接着，从所述环形器400的端口三403射出的光接收信号射向光路转折偏移装置100，经过光路转折偏移装置100的转折和平移后射向所述多路光解复用器330；随后所述多路光解复用器330将光接收信号分解成四路波长不同的光接收信号；接着该四路波长不同的光接收信号通过第二透镜组件320准直成四路光接收信号射入所述二极管组件310；最后所述二极管组件310接收四路波长不同的光接收信号，并将光接收信号转换成电信号输出至二极管组件310所连接的设备。

请参照图5，现有技术典型的单纤双向光收发模块的原理。光信号通过光纤由输入输出端12进入光学模块，在光学模块中，分束镜13与光路呈45度角，光束经过分束镜发生90度反射，再经过滤波片14滤波，然后光束由第二接收端15接收。第二接收端15采用光电二极管为一种光探测器，用于光电转换，使光信号转化为电信号。第二发射端16采用激光二极管，第二发射端16发出的光束经过第二隔离器17，分束镜13透射进入输入输出端12。

现有的单纤双向模块中使用分束镜13实现将光发射信号与光接收信号分离。但由于经过分束镜的透射光与反射光存在比值。例如分束镜13透射光与反射光的比值为1:1，那么从第二发射端16射向分束镜13的光束有50％通过分束镜13进入输入输出端12，还有50％的光束则经过分束镜13的反射而损耗；另一方面，通过光纤由输入输出端12进入的光束，有50％的光束经过分束镜13的反射从而进入第二接收端15接收，还有50％的光束由于分束镜13的透射作用而损耗。

因此在第二发射端16和第二接收端15存在光信号的损耗，从而降低第二发射端16光信号的发射功率值以及第二接收端15光信号的接受响应度，影响光模块的性能。

而在本实施例中，由于环形器400具有信号单方向环形传输的特性，因此，当光发射信号从环形器400的端口一401入射时，光发射信号只能从环形器400的端口二402射出再通过公共端500输出从而进入与单纤双向光模块的光纤传输；当光接收信号从公共端500进入环形器400的端口二402时，光接收信号只能从环形器400的端口三403出射到第一接收端300。

通过环形器400实现了光发射信号和光接收信号的分离，并且相比传统使用分束镜分离光发射信号和光接收信号的方式，减少光发射信号、光接收信号的损耗，从而提高单纤双向光模块1000的发射光功率以及接受灵敏度。提高单纤双向光模块的性能。

实施本实施例的有益效果至少包括：

1.通过环形器实现了光发射信号和光接收信号的分离，并且相比传统使用分束镜分离光发射信号和光接收信号的方式，减少光发射信号、光接收信号的损耗，从而提高单纤双向光模块的发射光功率以及接受灵敏度。提高单纤双向光模块的性能。

2.因此可通过夹具调节光路转折偏移装置在单线双向光模块中的位置，从而调节光接收信号射入光路转折偏移装置的入射的位置，进而调节光接收信号从光路转折偏移装置的出射面射出的位置，以便适应单纤双向光模块中光器件对应的元件布局，调节方便灵活。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种单纤双向光模块(1000)，其特征在于，包括：

用于发射光发射信号的第一发射端(200)；

用于接收光接收信号的第一接收端(300)；

用于将同时传输光发射信号和光接收信号并将所述光发射信号和光接收信号分离的环形器(400)，以及

用于同时双向传输光发射信号和光接收信号的公共端(500)，

所述环形器(400)设于所述第一发射端(200)与所述公共端(500)之间，且所述环形器(400)设于所述第一接收端(300)与所述公共端(500)之间，

所述环形器(400)包括：

用于接收第一发射端(200)发射的光发射信号的端口一(401)；

用于出射光发射信号到所述公共端(500)并且接收从公共端(500)接收的光接收信号的端口二(402)；以及

用于出射光接收信号到所述第一接收端(300)的端口三(403)。

2.根据权利要求1所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述第一发射端(200)包括用于产生多路光信号的激光器组件(210)，用于将激光器组件(210)发出的光信号转换成准直光束的第一透镜组件(220)，用于将激光器组件(210)发出的多路光信号合成单路的多路光复用器(230)，以及用于防止出射光返回激光器组件(210)的第一隔离器(240)，

所述激光器组件(210)，所述第一透镜组件(220)，所述多路光复用器(230)，所述第一隔离器(240)沿着光发射信号出射的方向依次设置。

3.根据权利要求2所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述激光器组件(210)包括多个激光器，所述第一透镜组件(220)包括多个汇聚透镜，所述汇聚透镜的数量与所述激光器的数量对应相等，每个激光器产生的光信号波长相同不同。

4.根据权利要求1所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述第一接收端(300)包括用于接收光信号的二极管组件(310)，用于将光接收信号转换成准直光束的第二透镜组件(320)，以及用于将接收合成后的单路光信号分解成多路的多路光解复用器(330)，

所述多路光解复用器(330)，所述第二透镜组件(320)，所述二极管组件(310)沿着光接收信号入射的方向依次设置。

5.根据权利要求4所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述二极管组件(310)包括多个光电二极管，所述第二透镜组件(320)包括多个汇聚透镜，所述汇聚透镜的数量与所述光电二极管的数量对应相等，每个光电二极管接收不同波长的光接收信号。

6.根据权利要求4所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述环形器(400)与所述多路光解复用器(330)之间还设置有光路转折偏移装置(100)，其包括：

与入射光(2)方向垂直的入射面(10)；

用于将穿过所述入射面(10)的光线进行第一次反射的第一反射面(20)；

用于将所述第一反射面(20)反射的光线进行第二次反射的第二反射面(30)；以及

与第二反射面(30)反射的出射光(3)垂直的出射面(40)，

所述入射光(2)为所述环形器(400)的端口三(403)射出的光接收信号，所述出射光为射向所述多路光解复用器(330)的光接收信号，所述入射光(2)与所述出射光(3)垂直，并且所述入射光(2)与所述出射光(3)存在高度差。

7.根据权利要求1所述的单纤双向光模块(1000)，其特征在于，所述公共端(500)为光纤准直器。

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