CN212367279U - 一种多通道高灵敏度光接收器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种多通道高灵敏度光接收器件，包括光纤适配器、隔离器、第一透镜、半导体光放大器、多通道解复用器、管壳、透镜阵列光探测PIN PD阵列和输出电路板，光纤适配器设置于管壳上具有通孔或光窗的一端，隔离器、第一透镜、半导体光放大器、多通道解复用器、透镜阵列、光探测PIN PD阵列分别封装于管壳内并顺次光路连接，且光探测PIN PD阵列的输出端与输出电路板的一端电连接，输出电路板的另一端与外部电信号接收器件电连接。本实用新型实现了高灵敏度接收，产品合格率高并且电控简单，成本得到有效降低，同时，由于集成半导体光放大器和光探测PINPIN PD芯片，实现了器件的小型化，便于实现小型化的多通道的QSFP型封装。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通讯技术领域，尤其涉及一种多通道高灵敏度光接收器件。
背景技术
随着互联网数据业务的爆炸式增长，云计算、高性能计算机、数据中心，自动驾驶等应用的不断涌现，光纤通信对通信带宽的要求越来越高，接入传输距离要求越来越长，从数据中心的几十米到2km，10Km，甚至30-40Km。
现有技术中解决接入侧长距离传输的方法是采用雪崩二极管APD作为信号探测，构建高灵敏度的光接收器件，达到30-40km传输距离要求的接收灵敏度。但是由于雪崩二极管APD属于雪崩放大，对静电比较敏感，很小的静电也会导致芯片被击穿损毁。因此，一方面导致产品的合格率低，产品成本升高；另一方面，APD需要高压供电(典型值30V)，才能产生电子的雪崩效果，达到低信号放大的作用，这样在电路控制方面需要特殊的升压电路控制ADP，导致电控复杂程度加大，相应的成本上升。另外，现有技术中的光接收器件占用空间较大，不能进行模块的小型化。例如目前100G混合方式的40km传输距离模块只能采用CFP2的封装形式，比主流的100G QSFP28封装体积大近6倍，显著降低了交换机上的光接口密度。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多通道高灵敏度光接收器件。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种多通道高灵敏度光接收器件，包括光纤适配器、隔离器、第一透镜、半导体光放大器、多通道解复用器、管壳、透镜阵列光探测PIN PD阵列和输出电路板，所述管壳的一端端面上分别设有用于光信号穿过的通孔或光窗，所述光纤适配器设置于所述管壳上具有通孔或光窗的一端，所述隔离器、第一透镜、半导体光放大器、多通道解复用器、透镜阵列、光探测PIN PD阵列分别封装于所述管壳内并顺次光路连接，所述隔离器靠近所述通孔或光窗一侧并正对所述通孔或光窗设置，所述输出电路板的一端设置于所述管壳的另一端，且所述光探测PIN PD阵列的输出端与所述输出电路板的一端电连接，所述输出电路板的另一端与外部电信号接收器件电连接。
来自于光纤链路的多波长光信号由光纤适配器接入，并经由所述通孔或光窗输出至所述管壳内，经过所述隔离器和第一透镜后进入所述半导体光放大器，再经过所述多通道解复用器分解为多路光信号后由所述透镜阵列一一对应耦合至所述光探测PIN PD阵列，完成光电转换后由所述光探测PIN PD阵列通过所述输出电路板对外输出电信号。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的多通道高灵敏度光接收器件，通过在光探测PIN PD阵列的光路前端集成半导体光放大器，这样来自光网络的光信号经半导体光放大器放大后，再输出到光探测PIN PD阵列，把光信号转换成电信号，实现高灵敏度接收，产品合格率高并且电控简单，成本得到有效降低，同时，由于集成半导体光放大器和光探测PIN PD芯片，实现了器件的小型化，便于实现小型化的多通道的QSFP型封装。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进：
进一步：所述的多通道高灵敏度光接收器件还包括第二透镜，所述第二透镜与所述光纤适配器光路连接并固定为一个整体，并对所述光纤适配器输出的光信号进行准直处理，经过准直处理后的光信号经由所述通孔或光窗输出至所述管壳内。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述第二透镜可以将所述光纤适配器输出的光信号进行准直处理，提高光信号的耦合效率。
进一步：所述第二透镜封装于所述光纤适配器内，并正对所述通孔或光窗设置。
上述进一步方案的有益效果是：通过将所述第二透镜封装与所述光纤适配器内，可以大大缩小整个光接收器件的体积，使得整个光接收器件一体化。
进一步：所述的多通道高灵敏度光接收器件还包括第三透镜，所述第三透镜封装于所述管壳内，所述第三透镜位于所述半导体光放大器和多通道解复用器之间，且所述第三透镜分别与所述半导体光放大器和多通道解复用器光路连接，并将所述半导体光放大器放大后的光信号进行准直处理，并输出至所述多通道解复用器。
上述进一步方案的有益效果是：通过设置所述第三透镜可以对经过所述半导体光放大器放大后的光信号进行二次准直处理，保证所述半导体光放大器和多通道解复用器之间光信号的耦合效率。
进一步：所述多通道解复用器采用一分多波分组件。
上述进一步方案的有益效果是：通过采用一分多波分组件可以将经过放大后的一路光信号分解为多路光信号，实现多路光信号的分离，便于后续对多路光信号进行光电转换以及对外输出。
进一步：所述多通道解复用器采用阵列波导光栅AWG芯片。
上述进一步方案的有益效果是：通过采用阵列波导光栅AWG芯片可以经过放大后的一路光信号分解为多路光信号，并被所述光探测PIN PD阵列上对应的通道接收，实现多路光信号的分离，便于后续对多路光信号进行光电转换以及对外输出。
进一步：所述阵列波导光栅AWG芯片的输出端端面设置为全反射角。
上述进一步方案的有益效果是：通过将所述阵列波导光栅AWG芯片的输出端端面设置为全反射角，这样可以使得所述阵列波导光栅AWG芯片直接与所述光探测PIN PD阵列，省去所述透镜阵列，简化所述管壳内的结构，降低了生产成本。
进一步：所述输出电路板采用柔性电路板。
上述进一步方案的有益效果是：采用柔性电路板可以方便与外部接收器件安装，并且柔性电路板可以根据需要进行弯曲形变，便于与外部接收器件集成，有效减小占用空间，大大缩小体积。
附图说明
图1为本实用新型一实施例的多通道高灵敏度光接收器件的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例的多通道高灵敏度光接收器件的结构示意图；
图3为本实用新型又一实施例的多通道高灵敏度光接收器件的结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
210、光纤适配器，220、第二透镜，230、隔离器，240、第一透镜，250、半导体光放大器，260、第三透镜，270、多通道解复用器，275、管壳，280、透镜阵列，290、光探测PIN PD阵列，295、输出电路板。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图1至图3所示，一种多通道高灵敏度光接收器件，包括光纤适配器210、隔离器230、第一透镜240、半导体光放大器250、多通道解复用器270、管壳275、透镜阵列280、光探测PIN PD阵列290和输出电路板295，所述管壳275的一端端面上分别设有用于光信号穿过的通孔或光窗，所述光纤适配器210设置于所述管壳275上具有通孔或光窗的一端，所述隔离器230、第一透镜240、半导体光放大器250、多通道解复用器270、透镜阵列280、光探测PINPD阵列290分别封装于所述管壳275内并顺次光路连接，所述隔离器230靠近所述通孔或光窗一侧并正对所述通孔或光窗设置，所述输出电路板295的一端设置于所述管壳275的另一端，且所述光探测PIN PD阵列290的输出端与所述输出电路板295的一端电连接，所述输出电路板295的另一端与外部电信号接收器件电连接。
本实用新型的多通道高灵敏度光接收器件的工作原理为：来自于光纤链路的多波长光信号由光纤适配器210接入，并经由所述通孔或光窗输出至所述管壳275内，经过所述隔离器230和第一透镜240后进入所述半导体光放大器250，再经过所述多通道解复用器270分解为多路光信号后由所述透镜阵列280一一对应耦合至所述光探测PIN PD阵列290，完成光电转换后由所述光探测PIN PD阵列290通过所述输出电路板295对外输出电信号。
本实用新型的多通道高灵敏度光接收器件，通过在光探测PIN PD阵列290的光路前端集成半导体光放大器250，这样来自光网络的光信号经半导体光放大器250放大后，再输出到光探测PIN PD阵列290，把光信号转换成电信号，实现高灵敏度接收，产品合格率高并且电控简单，成本得到有效降低，同时，由于集成半导体光放大器和光探测PIN PD芯片，实现了器件的小型化，便于实现小型化的多通道的QSFP型封装。
在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述的多通道高灵敏度光接收器件还包括第二透镜220，所述第二透镜220与所述光纤适配器210光路连接并固定为一个整体，并对所述光纤适配器210输出的光信号进行准直处理，经过准直处理后的光信号经由所述通孔或光窗输出至所述管壳275内。通过设置所述第二透镜220可以将所述光纤适配器210输出的光信号进行准直处理，提高光信号的耦合效率。
可选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述第二透镜220封装于所述光纤适配器210内，并正对所述通孔或光窗设置。通过将所述第二透镜220封装与所述光纤适配器210内，可以大大缩小整个光接收器件的体积，使得整个光接收器件一体化。
可选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述的多通道高灵敏度光接收器件还包括第三透镜260，所述第三透镜260封装于所述管壳275内，所述第三透镜260位于所述半导体光放大器250和多通道解复用器270之间，且所述第三透镜260分别与所述半导体光放大器250和多通道解复用器270光路连接，并将所述半导体光放大器250放大后的光信号进行准直处理，并输出至所述多通道解复用器270。通过设置所述第三透镜260可以对经过所述半导体光放大器250放大后的光信号进行二次准直处理，保证所述半导体光放大器250和多通道解复用器270之间光信号的耦合效率。
在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述多通道解复用器270采用一分多波分组件(也叫一分N波分组件)。通过采用一分多波分组件可以将经过放大后的一路光信号分解为多路光信号，实现多路光信号的分离，便于后续对多路光信号进行光电转换以及对外输出。
如图1所示，以四通道为例，采用一分四波分组件时，来自光纤链路一根光纤中的四波长光信号通过光纤适配器210接入，经第二透镜220进行准直处理，成为准直光束，通过隔离器230后，被第一透镜240聚焦耦合进入半导体光放大器SOA芯片250放大，被放大的光波信号被第三透镜260重新准直处理后进入一分四波分组件，分解为四路光信号，并由四路透镜阵列280耦合到对应的四路光探测PIN PD阵列290，光探测PIN PD阵列290形成的四路电信号通过输出电路板295输出，从而完成一根光纤中的四路光波长信号的放大、分离和光电转换、电信号输出等过程。
在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述多通道解复用器270采用阵列波导光栅AWG芯片。通过采用阵列波导光栅AWG芯片可以经过放大后的一路光信号分解为多路光信号，并被所述光探测PIN PD阵列290上对应的通道接收，实现多路光信号的分离，便于后续对多路光信号进行光电转换以及对外输出。
如图2所示，以四通道为例，采用阵列波导光栅AWG芯片时，来自光纤链路一个光纤中的四波长光信号通过光纤适配器210接入，经第二透镜220进行准直处理后成为准直光束，通过隔离器230后，被第一透镜240聚焦耦合进入半导体光放大器250放大，被放大的光波信号被第三透镜260重新准直处理后耦合进入一分四阵列波导光栅AWG芯片，分解为四路光信号，并由四路透镜阵列280耦合到对应的四路光探测PIN PD阵列290，形成四路电信号并通过输出电路板295输出，从而完成一个光纤中的四路光波长信号的放大、分离和光电转换、电信号输出等过程。
可选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述阵列波导光栅AWG芯片的输出端端面设置为全反射角(全反射角的计算公式为arcsin(1/n)，其中n为阵列波导光栅AWG芯片的折射率，如n为～1.6)，典型如45°。通过将所述阵列波导光栅AWG芯片的输出端端面设置为全反射角，这样可以使得所述阵列波导光栅AWG芯片输出的光线发生约90°转折，直接与面接收的所述光探测PIN PD阵列290耦合，省去所述透镜阵列280，如图3所示，简化所述管壳275内的结构，降低了生产成本。
可选地，在本实用新型提供的一个或多个实施例中，所述输出电路板295采用柔性电路板。采用柔性电路板可以方便与外部接收器件安装，并且柔性电路板可以根据需要进行弯曲形变，便于与外部接收器件集成，有效减小占用空间，大大缩小体积。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：包括光纤适配器(210)、隔离器(230)、第一透镜(240)、半导体光放大器(250)、多通道解复用器(270)、管壳(275)、透镜阵列(280)、光探测PIN PD阵列(290)和输出电路板(295)，所述管壳(275)的一端端面上分别设有用于光信号穿过的通孔或光窗，所述光纤适配器(210)设置于所述管壳(275)上具有通孔或光窗的一端，所述隔离器(230)、第一透镜(240)、半导体光放大器(250)、多通道解复用器(270)、透镜阵列(280)、光探测PIN PD阵列(290)分别封装于所述管壳(275)内并顺次光路连接，所述隔离器(230)靠近所述通孔或光窗一侧并正对所述通孔或光窗设置，所述输出电路板(295)的一端设置于所述管壳(275)的另一端，且所述光探测PIN PD阵列(290)的输出端与所述输出电路板(295)的一端电连接，所述输出电路板(295)的另一端与外部电信号接收器件电连接；
来自于光纤链路的多波长光信号由光纤适配器(210)接入，并经由所述通孔或光窗输出至所述管壳(275)内，经过所述隔离器(230)和第一透镜(240)后进入所述半导体光放大器(250)，再经过所述多通道解复用器(270)分解为多路光信号后由所述透镜阵列(280)一一对应耦合至所述光探测PIN PD阵列(290)，完成光电转换后由所述光探测PIN PD阵列(290)通过所述输出电路板(295)对外输出电信号。
2.根据权利要求1所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：还包括第二透镜(220)，所述第二透镜(220)与所述光纤适配器(210)光路连接并固定为一个整体，并对所述光纤适配器(210)输出的光信号进行准直处理，经过准直处理后的光信号经由所述通孔或光窗输出至所述管壳(275)内。
3.根据权利要求2所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：所述第二透镜(220)封装于所述光纤适配器(210)内，并正对所述通孔或光窗设置。
4.根据权利要求1所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：还包括第三透镜(260)，所述第三透镜(260)封装于所述管壳(275)内，所述第三透镜(260)位于所述半导体光放大器(250)和多通道解复用器(270)之间，且所述第三透镜(260)分别与所述半导体光放大器(250)和多通道解复用器(270)光路连接，并将所述半导体光放大器(250)放大后的光信号进行准直处理，并输出至所述多通道解复用器(270)。
5.根据权利要求1所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：所述多通道解复用器(270)采用一分多波分组件。
6.根据权利要求1所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：所述多通道解复用器(270)采用阵列波导光栅AWG芯片。
7.根据权利要求6所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：所述阵列波导光栅AWG芯片的输出端端面设置为全反射角。
8.根据权利要求1-7任一项所述的多通道高灵敏度光接收器件，其特征在于：所述输出电路板(295)采用柔性电路板。
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Granted publication date: 20210115 |