CN212111867U - 一种波分复用光通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种波分复用光通信系统，其包括衍射光组件、接收口、多个具有不同聚焦光斑面积的光透镜、多个用于发射不同波长且具有高速光电探测器芯片的激光器及具有不同波长的多个滤波片，其中，衍射光组件上间隔开设有多个安装孔，光透镜设置在安装孔内，多个滤波片倾斜设于衍射光组件内，且每一滤波片对应光透镜的位置设置，多个激光器位于光透镜远离滤波片一侧，且分别对应多个光透镜设置，接收口设于衍射光组件一端，且位于衍射光组件的出射光路上，任一光透镜的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜对应的激光器内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积。本实用新型增大了传输带宽，拓宽了波分复用光通信系统的使用范围。

Description

一种波分复用光通信系统

技术领域

本实用新型涉及波分复用技术领域，尤其是指一种波分复用光通信系统。

背景技术

波分复用(Wavelength Division Multiplexing，简称WDM)是将两种或多种不同波长且携带各种信息的光载波信号在发送端经复用器(亦称合波器，Multip lexer)汇合在一起，并耦合到光线路的同一根光纤中进行传输的技术；在接收端，经解复用器(亦称分波器或去复用器，Demultiplexer)将各种波长的光载波分离，然后由光接收机作进一步处理以恢复原信号。这种在同一根光纤中同时传输两个及以上不同波长光信号的技术，称为波分复用。

近几年来，由于传统的板载芯片封装技术(Chip On Board，简称COB)所采用的激光多为850nm的多模激光，且用并行光通信方法实现多路光并行通信，所以可在同一根光纤中同时传输两个及以上不同波长光信号的WDM技术被广泛应用于COB。目前，现有的应用于COB的WDM光通信系统分为短波长波分复用光通信系统和粗波长波分复用光通信系统，其中，短波长波分复用光通信系统借鉴了单模光纤的WDM技术，扩展了传输时所用的波长范围，从传统多模光纤所用的850nm扩展至850nm-1000nm，并利用性价比高的短波长的垂直腔面发射激光器(Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser，简称VCSEL)和优化的宽带多模光纤(WBMMF)，在一根多模光纤上支持多个波长传输数据，大大降低了所需要的光纤芯数，同时又提高了光纤的有效模式带宽(Effective Modal Bandwidth，简称EMB)，延长了传输距离。然而，不管是短波长波分复用光通信系统，还是粗波长波分复用光通信系统，均不能获得较高的传输带宽，大大限制了这些光通信系统的应用场景和范围。

因此，有必要对上述应用于COB的波分复用光通信系统进行改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种波分复用光通信系统，旨在解决现有的应用于COB的波分复用光通信系统无法获得较高的传输带宽的问题。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：

本实用新型实施例提供了一种波分复用光通信系统，其包括：

衍射光组件、接收口、多个具有不同聚焦光斑面积的光透镜、多个用于发射不同波长且具有高速光电探测器芯片的激光器及具有不同波长的多个滤波片，所述衍射光组件上间隔开设有多个安装孔，所述光透镜设置在安装孔内，多个所述滤波片倾斜设于衍射光组件内，且每一滤波片对应光透镜的位置设置以遮挡经由光透镜入射的光，多个所述激光器位于光透镜远离滤波片一侧，且分别对应多个光透镜设置以分别向多个光透镜发射光，所述接收口设于衍射光组件一端，且位于衍射光组件的出射光路上，经多个所述光透镜入射的光可分别由多个滤波片反射后汇聚至接收口，且任一所述光透镜的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜对应的激光器内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积。

在一些具体的实施方案中，多个所述光透镜组成第一光透镜组，且该波分复用光通信系统还包括多组第二光透镜组，任一所述第二光透镜组包括与第一光透镜组相同数量的光透镜，且任一所述第二光透镜组中的光透镜与第一光透镜组中的光透镜之间具有不同的聚焦光斑面积。

在一些具体的实施方案中，所述第一光透镜组中的光透镜及任一第二光透镜组中的光透镜均与安装孔可拆卸连接。

在一些具体的实施方案中，所述衍射光组件内设有多个放置槽，且多个所述放置槽位于多个安装孔两侧，所述滤波片设置在任意两个相对的放置槽内。

在一些具体的实施方案中，所述滤波片与放置槽之间形成有光学胶水胶层。

在一些具体的实施方案中，所述滤波片呈30°至60°之间任一角度设于衍射光组件内，且任意两个所述滤波片之间的间隔为1-3mm。

在一些具体的实施方案中，所述滤波片为二向色镜滤波片、长波通滤波片、短波通滤波片及截止滤波片中的任一种。

在一些具体的实施方案中，所述接收口为LC、FC、SC及ST标准单模光纤接口中的任意一个。

在一些具体的实施方案中，所述激光器为垂直腔面发射激光器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

多个激光器发出多个具有不同波长的光，多个具有不同波长的光被多个光透镜准直后，先对应照射到多个滤波片上，再由多个滤波片将多个具有不同波长的光反射成平行的光后到达接收口汇聚成一束光。在此过程中，任一光透镜的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜对应的激光器内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积，增大了传输带宽，且传输带宽可达到5Gbps-50Gbps之间，使得波分复用光通信系统可以适应更加高速的光电探测器芯片的光敏面，拓宽了波分复用光通信系统的使用范围。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面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，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统的第一结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的接收口的结构示意图；

图3为本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统的第二结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供的第二光透镜组的结构示意图；

图5为本实用新型第二实施例提供的衍射光组件的结构示意图。

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，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。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。此外，下面所描述的本实用新型的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。

请参阅图1、图2以及图3，图1为本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统的第一结构示意图，图2为本实用新型第一实施例提供的接收口的结构示意图，图3为本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统的第二结构示意图。

如图1、图2以及图3所示，本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统包括衍射光组件1、接收口2、多个具有不同聚焦光斑面积的光透镜3、多个用于发射不同波长且具有高速光电探测器芯片的激光器4及具有不同波长的多个滤波片5，其中，衍射光组件1上间隔开设有多个安装孔6，光透镜3设置在安装孔6内，多个滤波片5倾斜设于衍射光组件1内，且每一滤波片5对应光透镜3的位置设置以遮挡经由光透镜3入射的光，多个激光器4位于光透镜3远离滤波片5一侧，且分别对应多个光透镜3设置以分别向多个光透镜3发射光，接收口2设于衍射光组件1一端，且位于衍射光组件1的出射光路上，经多个光透镜3入射的光可分别由多个滤波片5反射后汇聚至接收口2，且任一光透镜3的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜3对应的激光器4内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积。

具体的，于实际工作过程中，多个激光器4发出多个具有不同波长的光，多个具有不同波长的光被多个光透镜3准直后，先对应照射到多个滤波片5上，再由多个滤波片5将多个具有不同波长的光反射成平行的光后到达接收口2汇聚成一束光，以实现波分复用的合成，且在此过程中，任一光透镜3的聚焦光斑面积是小于或等于与该光透镜3对应的激光器4内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积的。

需要了解的是，越高速的光电探测器芯片，其有效光敏面面积越小，对与其配合的光透镜的聚焦光斑面积的要求也就越高。

具体的，本实施例提供的波分复用光通信系统既可以应用于短波长波分复用中，同时也可以应用于粗波分复用中。

需要说明的是，于其他实施例中，具有不同波长且集中在一根光纤上的光通过接收口2准直后依次照射在多个滤波片5上，再由多个滤波片5对应反射至多个光透镜3上，以此实现波分复用的解复用。

还需要说明的是，于其他实施例中，多个滤波片5是设置在多个光透镜3与接收口2之间的，故波分复用的合成和分解不是只能单独进行，即在多个光透镜3中，一部分光透镜3可作为波分复用合成时不同波长的光进入衍射光组件1使用，而另一部分光透镜3同时可作为波分复用分解时不同波长的光穿出衍射光组件1使用，同时接收口2亦可对应设置有多个。

本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统，第一方面，多个激光器发出多个具有不同波长的光，多个具有不同波长的光被多个光透镜准直后，先对应照射到多个滤波片上，再由多个滤波片将多个具有不同波长的光反射成平行的光后到达接收口汇聚成一束光。在此过程中，任一光透镜的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜对应的激光器内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积，增大了传输带宽，且传输带宽可达到5Gbps-50Gbps之间，使得波分复用光通信系统可以适应更加高速的光电探测器芯片的光敏面，拓宽了波分复用光通信系统的使用范围。第二方面，在多个光透镜中，一部分光透镜可作为波分复用合成时不同波长的光进入衍射光组件使用，而另一部分光透镜同时可作为波分复用分解时不同波长的光穿出衍射光组件使用，同时接收口也可以对应设置有多个，使得该光通信系统可以适应多种工作情况，增大了光通信系统的应用场景。第三方面，设置多个用于发射不同波长的激光器以提供多个不同波长的光，多个激光器发出的不同波长的光通过该波分复用光通信系统可实现波分复用的合成。

请参阅图4以及图5，图4为本实用新型第二实施例提供的第二光透镜组的结构示意图，图5为本实用新型第二实施例提供的衍射光组件的结构示意图。

以本实用新型第一实施例提供的波分复用光通信系统为基础，在本实用新型第二实施例中：

进一步地，如图4所示，多个光透镜3组成第一光透镜组(图中未示出)，且本实施例提供的波分复用光通信系统还包括多组第二光透镜组7，任一第二光透镜组7包括与第一光透镜组相同数量的光透镜，任一第二光透镜组7中的光透镜与第一光透镜组中的光透镜之间具有不同的聚焦光斑面积。

进一步地，第一光透镜组中的光透镜及任一第二光透镜组7中的光透镜均与安装孔6可拆卸连接。

具体的，于实际工作过程中，可根据该波分复用光通信系统的具体应用场景，以及第二光透镜组7内光透镜的聚焦光斑面积，将多个光透镜3组成的第一光透镜组从衍射光组件1上替换下来。

进一步地，如图5所示，衍射光组件1内设有多个放置槽8，且多个放置槽8位于多个安装孔6两侧，滤波片5设置在任意两个相对的放置槽8内。

进一步地，滤波片5与放置槽8之间形成有光学胶水胶层。

可选的，于其他实施例中，滤波片5与放置槽8之间不限于以形成光学胶水胶层的形式固定滤波片5，滤波片5还可通过卡合、插接等方式固定在衍射光组件1内；或者，滤波片5可不必通过放置槽8固定在衍射光组件1内，即滤波片5可直接以卡合、插接等方式固定在衍射光组件1开设有安装孔6一面上。另外，滤波片5可与放置槽8可拆卸连接。

进一步地，滤波片5呈30°至60°之间任一角度设于衍射光组件1内，且任意两个所述滤波片5之间的间隔为1-3mm。

而于本实施例中，滤波片5呈45°角度设于衍射光组件1内，且任意两个所述滤波片5之间的间隔为1mm。

进一步地，滤波片5为截止滤波片。

可选的，于其他实施例中，滤波片5可为二向色镜滤波片、长波通滤波片、短波通滤波片等滤波片中任一种。

进一步地，接收口2为ST标准单模光纤接口。

可选的，于其他实施例中，接收口2可为LC、FC、SC等标准单模光纤接口中任一个。

进一步地，激光器4为垂直腔面发射激光器。

本实用新型第二实施例提供的波分复用光通信系统，第一方面，光透镜/滤波片可拆卸设置在安装孔内，方便光透镜/滤波片的清洁、替换。第二方面，除第一光透镜组之外，还设置多个第二光透镜组，此时，可根据该波分复用光通信系统的具体应用场景，以及第二光透镜组内光透镜的聚焦光斑面积，将多个光透镜组成的第一光透镜组从衍射光组件上替换下来，增大了波分复用光通信系统的应用范围。第三方面，在衍射光组件内设置放置槽以放置滤波片，而放置槽与滤波片之间通过光学胶水粘贴在一起，使得滤波片更加稳固地设置在衍射光组件内。第四方面，滤波片呈30°至60°之间任一角度设于衍射光组件内，且任意两个所述滤波片之间的间隔为1-3mm，使得该波分复用光通信系统在相对较小的范围区域内，实现多种波长的波分复用，大大减小了波分复用光通信系统的尺寸，提高了传输速率密度。第五方面，接收口采用LC、FC、SC及ST等标准单模光纤接口中任一个，可以方便外接光路。

需要说明的是，本实用新型内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

还需要说明的是，在本实用新型内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本实用新型内容中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型内容将不会被限制于本实用新型内容所示的这些实施例，而是要符合与本实用新型内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种波分复用光通信系统，其特征在于，包括：衍射光组件、接收口、多个具有不同聚焦光斑面积的光透镜、多个用于发射不同波长且具有高速光电探测器芯片的激光器及具有不同波长的多个滤波片，所述衍射光组件上间隔开设有多个安装孔，所述光透镜设置在安装孔内，多个所述滤波片倾斜设于衍射光组件内，且每一滤波片对应光透镜的位置设置以遮挡经由光透镜入射的光，多个所述激光器位于光透镜远离滤波片一侧，且分别对应多个光透镜设置以分别向多个光透镜发射光，所述接收口设于衍射光组件一端，且位于衍射光组件的出射光路上，经多个所述光透镜入射的光可分别由多个滤波片反射后汇聚至接收口，且任一所述光透镜的聚焦光斑面积小于或等于与该光透镜对应的激光器内的高速光电探测器芯片的有效光敏面面积。

2.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于，多个所述光透镜组成第一光透镜组，且该波分复用光通信系统还包括：多组第二光透镜组，任一所述第二光透镜组包括与第一光透镜组相同数量的光透镜，且任一所述第二光透镜组中的光透镜与第一光透镜组中的光透镜之间具有不同的聚焦光斑面积。

3.如权利要求2所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述第一光透镜组中的光透镜及任一第二光透镜组中的光透镜均与安装孔可拆卸连接。

4.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述衍射光组件内设有多个放置槽，且多个所述放置槽位于多个安装孔两侧，所述滤波片设置在任意两个相对的放置槽内。

5.如权利要求4所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述滤波片与放置槽之间形成有光学胶水胶层。

6.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述滤波片呈30°至60°之间任一角度设于衍射光组件内，且任意两个所述滤波片之间的间隔为1-3mm。

7.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述滤波片为二向色镜滤波片、长波通滤波片、短波通滤波片及截止滤波片中的任一种。

8.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述接收口为LC、FC、SC及ST标准单模光纤接口中的任意一个。

9.如权利要求1所述的波分复用光通信系统，其特征在于：所述激光器为垂直腔面发射激光器。

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