CN215378931U - 一种Combo PON OLT光电器件 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种Combo PON OLT光电器件，所述第一激光二极管芯片和所述第二激光二极管芯片发出的不同波长的光信号分别经过对应的第一透镜组和第二透镜组后传输至硅基调制器芯片调制成对应速率的光信号后输出至与波分复用器连接的光纤中；所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器后传输至硅基芯片接收。本实用新型不使用传统的TO封装，而是直接使用激光二极管芯片、硅基调制器芯片和硅基芯片，可以直接将本实用新型的所有器件平行化结构耦合封装在一个COB封装或者金属气密盒子里，减小了元件封装尺寸。本实用新型使得传统所用的EML芯片均可用对应波长的激光二极管芯片代替，大大降低了芯片制作的难度和成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及光通信技术领域，尤其涉及一种Combo PON OLT光电器件。
背景技术
光纤接入网络为用户提供了高带宽、全业务的平台。而光纤到户更是被认为是接入网的最终方式。
无源光网络(Passive Optical Network简称：PON)主要包括位于局端的光线路终端(Optical Line Terminal简称：OLT)、终端光网络单元(Optical Network Unit简称：ONU)以及光配线网(Optica Distribution Network简称：ODN)三部分。
作为PON技术的核心就是其OLT端和ONU端的器件，它的作用就是根据光电转换的协议要求实现信号的上下行传输。而器件的成本和性能直接影响了整个无源光网络系统。因此，无源光网络的蓬勃发展也对器件封装提出了更严苛的挑战。
在PON的早期应用中，EPON或GPON等，光线路终端OLT和ONU侧的光电器件均是收发合一的单纤双向器件。但随着光接入带宽需求的暴增也推动PON技术的发展，PON架构需考虑重用现有的资源及前后向兼容等问题而采用所谓的混合无源光网络Combo PON方案。在Combo PON的光线路终端OLT侧需要两个发射两个接收的单纤双向四端口器件。
如图，目前传统的四端口器件均采用晶体管外形封装(TransistorOut-line简称：TO)，每个端口的激光器发射芯片或接收芯片都是独立密封在TO中以保证可靠性。该种封装形式决定了模块势必需要更大的封装体积。同时，从成本上来讲，现有的TO中不管是10GCombo PON器件还是50G Combo PON器件都用到了1-2个EML发射芯片，EML芯片相对于DFB芯片成本高、且工艺复杂。
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
本实用新型解决的技术问题是：
目前传统的四端口器件均采用TO，每个端口的激光器发射芯片或接收芯片都是独立密封在TO中以保证可靠性。该种封装形式决定了模块势必需要更大的封装体积。同时，从成本上来讲，现有的TO中不管是10G Combo PON OLT光电器件还是50G Combo PON OLT光电器件都用到了1-2个EML发射芯片，EML芯片相对于DFB芯片成本高、且工艺复杂。
本实用新型通过如下技术方案达到上述目的：
本实用新型提供一种Combo PON OLT光电器件，包括第一激光二极管芯片1、第一透镜组2、第二激光二极管芯片3、第二透镜组4、硅基调制器芯片5、硅基芯片6和波分复用器7；
所述第一激光二极管芯片1和所述第二激光二极管芯片3发出的不同波长的光信号分别经过对应的第一透镜组2和第二透镜组4后传输至硅基调制器芯片5调制成对应速率的光信号后输出至与波分复用器7连接的光纤中；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器7后传输至硅基芯片6接收。
优选的，所述第一透镜组2包括第一准直透镜201、第一隔离器202和第一聚焦透镜203，其中，所述第一隔离器202位于所述第一准直透镜201和第一聚焦透镜203之间；
所述第一激光二极管芯片1发出的光信号经过第一准直透镜201后传输至第一隔离器202，光信号经过所述第一隔离器202之后传输至第一聚焦透镜203，光信号经过所述第一聚焦透镜203后传输至硅基调制器芯片5进行速率调制。
优选的，所述第二透镜组4包括第二准直透镜401、第二隔离器402和第二聚焦透镜403，其中，所述第二隔离器402位于所述第二准直透镜401和第二聚焦透镜403之间；
所述第二激光二极管芯片3发出的光信号经过第二准直透镜401后传输至第二隔离器402，光信号经过所述第二隔离器402之后传输至第二聚焦透镜403，光信号经过所述第二聚焦透镜403后传输至硅基调制器芯片5进行速率调制。
优选的，所述硅基调制器芯片5包括第一调制器501、第二调制器502和复用器(503)；
所述第一激光二极管芯片1发出的光信号经过第一透镜组2后传输至第一调制器501进行速率调制，经过第一调制器501调制后的光信号传输至复用器(503)；
所述第二激光二极管芯片3发出的光信号经过第二透镜组4后传输至第二调制器502进行速率调制，经过第二调制器502调制后的光信号传输至复用器(503)；
经过第一调制器501调制后的光信号和经过第二调制器502调制后的光信号经过复用器(503)后合为一束光信号传输至波分复用器7。
优选的，当所述光电器件为10G Combo PON OLT时，所述第二激光二极管芯片3包括第一半导体制冷器303，用于调节第二激光二极管芯片3发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片1用于发出1490nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片3用于发出1577nm波长的光信号；
所述第一调制器501用于将第一激光二极管芯片1发出的1490nm波长的光信号调制为2.5Gb/s速率的光信号，所述第二调制器502用于将第二激光二极管芯片3发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号。
优选的，当所述光电器件为50G Combo PON OLT时，所述第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3分别包括第二半导体制冷器101和第三半导体制冷器301，所述第二半导体制冷器101和第三半导体制冷器301分别用于调节第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片1用于发出1577nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片3用于发出1342nm波长的光信号；
所述第一调制器501用于将第一激光二极管芯片1发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号，所述第二调制器502用于将第二激光二极管芯片3发出的1342nm波长的光信号调制为50Gb/s速率的光信号。
优选的，所述硅基芯片6包括解复用器601、第一光接收芯片602和第二光接收芯片603；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器7后传输至解复用器601后分为不同波长的两束光信号，不同波长的两束光信号分别对应传输至第一光接收芯片602和第二光接收芯片603进行接收。
优选的，当所述光电器件为10G Combo PON OLT时；
所述第一光接收芯片602用于接收波长为1270nm，速率为2.5Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片603用于接收波长为1310nm，速率为10Gb/s的光信号。
优选的，当所述光电器件为50G Combo PON OLT时；
所述第一光接收芯片602用于接收波长为1270nm，速率为10Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片603用于接收波长为1300nm，速率为50Gb/s的光信号。
优选的，第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3均为DFM芯片。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型的发射光通道和接收光通道不使用传统的TO封装，而是直接使用激光二极管芯片、硅基调制器芯片和硅基芯片，可以直接将本实用新型的所有器件平行化结构耦合封装在一个COB封装或者金属气密盒子里，减小了元件封装尺寸，且模块满足SFP+或SFP28的封装要求。本实用新型的调制部分采用了硅光调制器芯片，使得所用的EML芯片均可用对应波长的激光二极管芯片代替，大大降低了芯片制作的难度和成本。
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它的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种Combo PON OLT光电器件的结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的一种Combo PON OLT光电器件的结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的一种50G Combo PON OLT光电器件的结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的一种10G Combo PON OLT光电器件的结构示意图。
具体实施方式
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。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，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。基于本实用新型中的实施例，本领域普通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它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例提供一种Combo PON OLT光电器件，如图1所示，包括第一激光二极管芯片1、第一透镜组2、第二激光二极管芯片3、第二透镜组4、硅基调制器芯片5、硅基芯片6和波分复用器7；所述第一激光二极管芯片1和所述第二激光二极管芯片3发出的不同波长的光信号分别经过对应的第一透镜组2和第二透镜组4后传输至硅基调制器芯片5调制成对应速率的光信号后输出至与波分复用器7连接的光纤中；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器7后传输至硅基芯片6接收。本实施例提供的波分复用器7可以采用滤光片结构，PLC结构或者光纤阵列结构，其目的是实现不同波长的光信号进行合波和分波；为了进一步减小器件的尺寸，所述硅基调制器芯片5和硅基芯片6可集成为一个芯片。
所述第一透镜组2包括第一准直透镜201、第一隔离器202和第一聚焦透镜203，其中，所述第一隔离器202位于所述第一准直透镜201和第一聚焦透镜203之间；
所述第一激光二极管芯片1发出的光信号经过第一准直透镜201后传输至第一隔离器202，光信号经过所述第一隔离器202之后传输至第一聚焦透镜203，光信号经过所述第一聚焦透镜203后传输至硅基调制器芯片5进行速率调制。
所述第二透镜组4包括第二准直透镜401、第二隔离器402和第二聚焦透镜403，其中，所述第二隔离器402位于所述第二准直透镜401和第二聚焦透镜403之间；
所述第二激光二极管芯片3发出的光信号经过第二准直透镜401后传输至第二隔离器402，光信号经过所述第二隔离器402之后传输至第二聚焦透镜403，光信号经过所述第二聚焦透镜403后传输至硅基调制器芯片5进行速率调制。
如图2所示，所述硅基调制器芯片5包括第一调制器501、第二调制器502和复用器；在硅基调制器芯片5上还设置有MPD监控(未在图中标注出)用于监控光信号是否输入至硅基调制器芯片5上。
所述第一激光二极管芯片1发出的光信号经过第一透镜组2后传输至第一调制器501进行速率调制，经过第一调制器501调制后的光信号传输至复用器(503)；
所述第二激光二极管芯片3发出的光信号经过第二透镜组4后传输至第二调制器502进行速率调制，经过第二调制器502调制后的光信号传输至复用器(503)；
经过第一调制器501调制后的光信号和经过第二调制器502调制后的光信号经过复用器(503)后合为一束光信号传输至波分复用器7。
如图4所示，当所述光电器件为10G Combo PON OLT时，所述第二激光二极管芯片3包括第一半导体制冷器303，用于调节第二激光二极管芯片3发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片1用于发出1490nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片3用于发出1577nm波长的光信号；
所述第一调制器501用于将第一激光二极管芯片1发出的1490nm波长的光信号调制为2.5Gb/s速率的光信号，所述第二调制器502用于将第二激光二极管芯片3发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号。
如图3所示，当所述光电器件为50G Combo PON OLT时，所述第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3分别包括第二半导体制冷器101和第三半导体制冷器301，所述第二半导体制冷器101和第三半导体制冷器301分别用于调节第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片1用于发出1577nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片3用于发出1342nm波长的光信号；
所述第一调制器501用于将第一激光二极管芯片1发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号，所述第二调制器502用于将第二激光二极管芯片3发出的1342nm波长的光信号调制为50Gb/s速率的光信号。
所述硅基芯片6包括解复用器601、第一光接收芯片602和第二光接收芯片603；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器7后传输至解复用器601后分为不同波长的两束光信号，不同波长的两束光信号分别对应传输至第一光接收芯片602和第二光接收芯片603进行接收。
当所述光电器件为10G Combo PON OLT时；
所述第一光接收芯片602用于接收波长为1270nm，速率为2.5Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片603用于接收波长为1310nm，速率为10Gb/s的光信号。
当所述光电器件为50G Combo PON OLT时；
所述第一光接收芯片602用于接收波长为1270nm，速率为10Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片603用于接收波长为1300nm，速率为50Gb/s的光信号。
第一激光二极管芯片1和第二激光二极管芯片3均为DFM芯片。所述第一光接收芯片602和第二接收芯片均为APD芯片，且所述APD芯片采用硅鍺材料制成，它的优势在于具备更高的带宽(频率更宽)，特别是对于10G APD芯片到50G APD芯片带宽的平滑升级，不需要更换封装形式。
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、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Combo PON OLT光电器件，其特征在于，包括第一激光二极管芯片(1)、第一透镜组(2)、第二激光二极管芯片(3)、第二透镜组(4)、硅基调制器芯片(5)、硅基芯片(6)和波分复用器(7)；
所述第一激光二极管芯片(1)和所述第二激光二极管芯片(3)发出的不同波长的光信号分别经过对应的第一透镜组(2)和第二透镜组(4)后传输至硅基调制器芯片(5)调制成对应速率的光信号后输出至与波分复用器(7)连接的光纤中；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器(7)后传输至硅基芯片(6)接收。
2.根据权利要求1所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，所述第一透镜组(2)包括第一准直透镜(201)、第一隔离器(202)和第一聚焦透镜(203)，其中，所述第一隔离器(202)位于所述第一准直透镜(201)和第一聚焦透镜(203)之间；
所述第一激光二极管芯片(1)发出的光信号经过第一准直透镜(201)后传输至第一隔离器(202)，光信号经过所述第一隔离器(202)之后传输至第一聚焦透镜(203)，光信号经过所述第一聚焦透镜(203)后传输至硅基调制器芯片(5)进行速率调制。
3.根据权利要求1所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，所述第二透镜组(4)包括第二准直透镜(401)、第二隔离器(402)和第二聚焦透镜(403)，其中，所述第二隔离器(402)位于所述第二准直透镜(401)和第二聚焦透镜(403)之间；
所述第二激光二极管芯片(3)发出的光信号经过第二准直透镜(401)后传输至第二隔离器(402)，光信号经过所述第二隔离器(402)之后传输至第二聚焦透镜(403)，光信号经过所述第二聚焦透镜(403)后传输至硅基调制器芯片(5)进行速率调制。
4.根据权利要求1所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，所述硅基调制器芯片(5)包括第一调制器(501)、第二调制器(502)和复用器(503)；
所述第一激光二极管芯片(1)发出的光信号经过第一透镜组(2)后传输至第一调制器(501)进行速率调制，经过第一调制器(501)调制后的光信号传输至复用器(503)；
所述第二激光二极管芯片(3)发出的光信号经过第二透镜组(4)后传输至第二调制器(502)进行速率调制，经过第二调制器(502)调制后的光信号传输至复用器(503)；
经过第一调制器(501)调制后的光信号和经过第二调制器(502)调制后的光信号经过复用器(503)后合为一束光信号传输至波分复用器(7)。
5.根据权利要求4所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，当所述光电器件为10GCombo PON OLT时，所述第二激光二极管芯片(3)包括第一半导体制冷器303，用于调节第二激光二极管芯片(3)发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片(1)用于发出1490nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片(3)用于发出1577nm波长的光信号；
所述第一调制器(501)用于将第一激光二极管芯片(1)发出的1490nm波长的光信号调制为2.5Gb/s速率的光信号，所述第二调制器(502)用于将第二激光二极管芯片(3)发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号。
6.根据权利要求4所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，当所述光电器件为50GCombo PON OLT时，所述第一激光二极管芯片(1)和第二激光二极管芯片(3)分别包括第二半导体制冷器(101)和第三半导体制冷器(301)，所述第二半导体制冷器(101)和第三半导体制冷器(301)分别用于调节第一激光二极管芯片(1)和第二激光二极管芯片(3)发出的光信号的波长；
所述第一激光二极管芯片(1)用于发出1577nm波长的光信号，所述第二激光二极管芯片(3)用于发出1342nm波长的光信号；
所述第一调制器(501)用于将第一激光二极管芯片(1)发出的1577nm波长的光信号调制为10Gb/s速率的光信号，所述第二调制器(502)用于将第二激光二极管芯片(3)发出的1342nm波长的光信号调制为50Gb/s速率的光信号。
7.根据权利要求1所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，所述硅基芯片(6)包括解复用器(601)、第一光接收芯片(602)和第二光接收芯片(603)；
所述光纤中的不同波长的光信号经过波分复用器(7)后传输至解复用器(601)后分为不同波长的两束光信号，不同波长的两束光信号分别对应传输至第一光接收芯片(602)和第二光接收芯片(603)进行接收。
8.根据权利要求7所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，当所述光电器件为10GCombo PON OLT时；
所述第一光接收芯片(602)用于接收波长为1270nm，速率为2.5Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片(603)用于接收波长为1310nm，速率为10Gb/s的光信号。
9.根据权利要求7所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，当所述光电器件为50GCombo PON OLT时；
所述第一光接收芯片(602)用于接收波长为1270nm，速率为10Gb/s的光信号；
所述第二光接收芯片(603)用于接收波长为1300nm，速率为50Gb/s的光信号。
10.根据权利要求1-9任一所述的Combo PON OLT光电器件，其特征在于，第一激光二极管芯片(1)和第二激光二极管芯片(3)均为DFM芯片。
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| CN202121462067.9U CN215378931U (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种Combo PON OLT光电器件 |
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| CN202121462067.9U CN215378931U (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种Combo PON OLT光电器件 |
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|---|---|
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| CN202121462067.9U Active CN215378931U (zh) | 2021-06-29 | 2021-06-29 | 一种Combo PON OLT光电器件 |
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