CN216160877U - 一种新型三发三收单纤六向光器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型三发三收单纤六向光器件，包括外壳和固定在外壳上的三个激光器、两个探测器及一个无源适配器组件，三个激光器分别为10G激光器TO‑CAN、2.5G激光器TO‑CAN和25G DFB激光器，三个激光器共用一个隔离器；两个探测器分别为25G PIN‑TIA探测器和双速率APD‑TIA探测器TO‑CAN；在准直光路中设置一个15°分光片；在探测器端设置三个15°分光片和一个30°反射玻片。与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：可有效降低5G业务部署成本，降低光器件内部损耗，产品的外形尺寸更加小型化。

Description

一种新型三发三收单纤六向光器件

技术领域

本实用新型涉及一种新型三发三收单纤六向光器件。

背景技术

随着5G部署的加速，如何以经济高效的方式构建5G网络已成为热点话题。在这种情况下，对于5G时代的运营商而言，共享FTTx网络丰富的基础架构可能是另一种选择。一方面，由于Sub-6GHz频段是在独立网络中使用的，因此所需的5G宏小区数量将非常庞大，估计是4G时代的1.2到2倍。结合AAU和DU的分离架构，光纤资源对于网络部署至关重要。部署的ODN网络的光纤密度至少是5G要求的光纤密度的十倍，从而可以经济，快速地接入5G AAU。另外，在新建的5G覆盖区域或热点区域中，已考虑了DU的位置。在接入机房中使用OLT部署DU可以有效降低总成本，包括租赁和新网络建设成本以及DU站点维护成本。

现在运营商已经部署的从GPON平滑升级到Combo PON方案中，引入Combo PONPlus解决方案，该方案采用独立波长叠加机制，通过一个端口、一根主干光纤，同时实现GPON、10G PON接入和5G前传，充分利用现有的FTTx基础设施资源，允许固定和移动网络共享基础设施资源，并为最终用户提供稳定可靠的FTTx和5G双千兆接入。

发明内容

为了实现GPON和XG(S)PON以及5G前传共用一根主干光纤，本实用新型提供了一种新型三发三收单纤六向光器件及封装工艺，将10G GPON OLT和GPON OLT以及5G前传集成到一起，内部光路采用平行光设计，下行采用波长位于1575-1580nm的EML激光器和波长位于1480-1500nm的DFB激光器，分别传输9.953Gbps和2.488Gbps的连续信号；上行采用波长位于1260-1280nm的高性能APD-TIA探测器和波长位于1290-1330nm的高性能APD-TIA探测器，分别传输2.488Gbps/1.244Gbps的突发信号；增加25G速率的P2P配置：1420-1440nm DFB激光器和1350-1390nm PIN-TIA探测器，10G PON与GPON以及5G前传选用不同的波长，采用波分复用方式，从而实现单纤六个波长的传输。

本实用新型所采用的技术方案是：一种新型三发三收单纤六向光器件，包括外壳和固定在外壳上的三个激光器、两个探测器及一个无源适配器组件，三个激光器分别为10G激光器TO-CAN、2.5G激光器TO-CAN和25G DFB激光器，三个激光器共用一个隔离器；两个探测器分别为25G PIN-TIA探测器和双速率APD-TIA探测器TO-CAN；在准直光路中设置一个15°分光片；在探测器端设置三个15°分光片和一个30°反射玻片。

与现有技术相比，本实用新型的积极效果是：

1、本实用新型利用独立波长叠加的方式将GPON OLT和10G XG(S)PON OLT以及5G前传功能集成到一个光器件中，同时支持现有的GPON网络，可以平滑升级到10G PON网络，通过FTTx网络中的OLT平台，连接5G基站。相比传统的光纤直连方案，本实用新型的方案充分利用了FTTx网络中已部署的接入机房、光纤及其管道和室外机柜等基础设施，可有效降低5G业务部署成本，缩短业务发放时间，有利于实现固网和移动网络的资源共享，助力综合业务接入区建设。

2、本实用新型采用平行光传输方案，在波长间隔近的光路中大大降低了内部损耗。

3、本实用新型采用小角度滤波片设计，主光路的准直光路(平行光)中只有一个15°分光片，降低了光器件内部损耗、提高产品了良率、节约了成本。

4、本实用新型采用3个发射端共用一个隔离器的方式可以有效降低产品的材料成本以及工艺成本，并使产品的外形尺寸更加小型化。

5、本实用新型集成两个APD-TIA TO-CAN为一体，采用外部平行光小角度分光，可以有效提高近波段之间的隔离度，并使器件的总长满足小型化的要求。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为背景技术与本实用新型的滤波片设计对比图；

图3为背景技术与本实用新型的光隔离器设计对比图；

图4为本实用新型的小角度分光片的结构示意图；

图5为本实用新型的外置透镜支架的结构示意图；

图6为本实用新型的偏振光隔离器6和第二C-LENS18的设置示意图。

具体实施方式

一种新型三发三收单纤六向光器件，如图1所示，包括：10G激光器TO-CAN1、10G激光器过渡环2、激光器过渡环3、2.5G激光器管座4、2.5G激光器TO-CAN 5、偏振光隔离器6、0°透镜滤波片支架7、25G PIN-TIA探测器8、0°滤波片9、第一探测器外置C-LENS 10、第一15°小角度分光片11、外壳12、第一C-LENS 13、无源适配器组件14、第一45°滤波片15、第二45°滤波片16、25G DFB激光器17、第二C-LENS18、第二15°小角度分光片19、第三15°小角度分光片20、30°反射玻片21、第四15°小角度分光片22、双速率APD-TIA探测器TO-CAN 23、第二探测器外置C-LENS 24、外置透镜支架25、无源适配器组件过渡环26等，其中：

一、本实用新型的具体结构如下：

1、第一45°滤波片15、第二45°滤波片16分别通过烤胶工艺粘接在外壳12内的45°斜面上，偏振光隔离器6、第一C-LENS 13、第二C-LENS 18分别通过烤胶工艺粘接在外壳内部；

2、第一15°小角度分光片11、第二15°小角度分光片19、第三15°小角度分光片20、30°反射玻片21和第四15°小角度分光片22共五个小角度分光片采用烤胶工艺粘接在外壳内部的斜面上；

3、0°滤波片9、第一探测器外置C-LENS 10通过烤胶工艺粘胶固定在0°透镜滤波片支架7上；两个第二探测器外置C-LENS 24采用烤胶工艺粘接在外置透镜支架25上；

4、10G激光器TO-CAN 1通过10G激光器过渡环2作为调节环采用耦合工艺调节激光器焦点位置使EML激光器在无源适配器端的输出功率最大后用激光焊接工艺与外壳12焊接在一起；2.5G激光器TO-CAN 5和25G DFB激光器17分别与2.5G激光器管座4采用电阻焊放电熔接为一体，然后通过激光器过渡环3作为调节环采用耦合工艺的方法调节激光器焦点位置使无源适配器端的输出功率最大后用激光焊接工艺与外壳12焊接在一起；

0°滤波片9、第一探测器外置C-LENS 10、0°透镜滤波片支架7组合件作为一个整体通过烤胶工艺固定在外壳12的定位孔内与25G PIN-TIA探测器8采用耦合粘胶工艺粘合在一起；两个第二探测器外置C-LENS 24和外置透镜支架25的组合件通过烤胶工艺定位在外壳12的定位孔内与双速率APD-TIA探测器TO-CAN 23通过耦合粘胶工艺同时监控双APD的耦合响应度最大后进行粘胶固化；

无源适配器组件14通过适配器组件过渡环26作为调节环采用激光焊接工艺焊接于外壳12上。

综上所述，3个激光器、两个探测器和适配器固定在外壳外，其余物料固定在外壳内，此外壳为一个长方形六孔外壳，其中三端定位孔用于焊接三个激光器，一端定位孔向外延伸形成圆形的导向孔用以焊接无源适配器，另两端定位孔采用粘胶工艺固定两个探测器。

二、本实用新型的具体的封装工艺包括如下步骤：

步骤一、将第一15°小角度分光片11、第二15°小角度分光片19、第三15°小角度分光片20、30°反射玻片21和第四15°小角度分光片22分别通过烤胶工艺粘接在外壳内部的斜面上，烤胶完成后检验光路偏转，同时检查滤波片清洁度；

步骤二、将第一C-LENS 13、第二C-LENS 18分别通过烤胶工艺粘接在外壳内部的定位孔内并高温固化，将偏振光隔离器6装配在外壳内部的定位孔内，点胶粘接并高温固化；再将第一45°滤波片15、第二45°滤波片16分别粘贴在外壳内部对应的斜面上，并清洗检查无破损。

步骤三、用一个标准的无源适配器组件14固定在外壳上的适配器端，通过调整10G激光器过渡环2使10G激光器TO-CAN 1的焦点处于最佳位置及适配器端出光最大时，用激光焊接将10G激光器TO-CAN 1与外壳12进行固定，焊接完成后需检查焊点质量，要求无焊穿、虚焊等不良；然后再倒装耦合无源适配器组件14，可调节无源适配器组件过渡环26使无源适配器出光功率最大，用激光焊接将无源适配器和外壳进行固定，完成后检查无源适配器的端面以及焊点质量。

步骤四、2.5G激光器管座4和2.5G激光器TO-CAN 5通过电阻焊进行熔接在一起，检测熔接质量，然后将熔接组件通过调节激光器过渡环3使适配器端出光最大，用激光焊接将2.5G激光器TO-CAN 5和外壳固定在一起；同样方式将25G DFB激光器17与外壳12用激光焊接的方式进行固定，完成后检查焊点质量，要求无焊穿、虚焊等不良；

步骤五、将0°滤波片9、第一探测器外置C-LENS 10采用高温烤胶工艺固定在0°透镜滤波片支架7上，将此整体装配在外壳12的定位孔内，并用胶预固定，然后将25G PIN-TIA探测器8采用耦合粘胶工艺将响应度耦合到最大并固定，进行高温烘烤固化，完成后检查外观和无源适配器端面清洁度合格；

步骤六、将两个第二探测器外置C-LENS 24通过高温烤胶固定在外置透镜支架25上，将此整体放入外壳上的定位孔内，并用定位工装进行定位预固定，然后耦合双速率APD-TIA探测器TO-CAN 23，同时监控10G、12.5G两个探测PD的响应度到最佳位置进行固化，此处为环氧树脂胶固化，温度控制在85℃±10℃，时间80～100分钟；

步骤七、器件全部封装完后进行温度循环，温度循环要求在-40℃～85℃之间循环，其中恒温(-40℃、85℃)保持时间至少30分钟为一个循环周期，每次循环不少于40个周期，充分的高低温温变可以释放焊接时产生的应力，以达到更优的产品性能；

步骤八、器件温度循环后进行测试，测试项目激光器有：功率、阈值电流、斜效率、监视电流、工作电压、电阻测试等，探测器有：光功率和雪崩电压测试，最后合格产品进行包装。

三、本实用新型与背景技术的不同之处：

1、背景技术需要一个10G GPON OLT、一个GPON OLT和一个P2P配置的25G方案来实现FTTH和5G前传，采用外置合波器方案，增加点对点直接光纤连接解决方案，而本实用新型只需一个光器件就能实现六个波长传输，同时支持GPON OLT和10G GPON OLT功能和5G前传，通过充分利用现有的FTTx网络资源来支持5G部署和GPON网络平滑升级到10G PON网络，以有效降低5G部署成本并缩短上市时间，从而帮助运营商以资源为目标建立一个全面的服务接入区共享和具有成本效益的网络建设。本实用新型可以用现有网络设备，无须改动现有网络资源，不占用额外的机房空间。

背景技术采用普通光路设计，而本技术波长间隔较为临近，采用常规光路设计，整个链路的光损耗会增大，所以本技术采用平行光传输方案。

如图2所示，背景技术采用常规的45°滤波片损耗太大，供应商的加工难度大，导致原材料成本上升，而本技术采用小角度15°和30°滤波片设计，在三个探测器端仅用分光片即可实现分光和隔离的目的，在准直光主光路上仅有一个15°滤波片，可以极大的降低光器件内部损耗，提高产品良率和节约成本。同时，背景技术采用普通的单个1.25G APD-TIATO-CAN和10G APD-TIA TO-CAN探测器，本技术采用集成封装方案，一个探测器TO-CAN内部贴两个PD探测器，外置双C-LENS方式进行聚焦，外壳内部光路采用准直光进行分光，可大大降低损耗，提升探测器接收耦合效率。

2、如图3所示，背景技术对于3个发射激光器端采用单独的光隔离器设计，本技术只在主光路C-LENS前放置一个光隔离器即可实现光隔离，且隔离度均满足要求，同时可以减小产品的外形尺寸实现产品小型化封装，由于隔离器放置在C-lens前方，可使用小孔径的光隔离器，隔离器数量减少和孔径减小可大大降低产品的材料成本以及装配工艺成本。

四、本实用新型的积极效果是在保证现有网络设备不变的情况下，实现：

1、将GPON OLT和10G X(S)GPON OLT和25G前传进行小型化集成到一个三发三收单纤六向光器件中；

2、光器件发射端采用会聚光在外壳内部转换成平行光传输方案设计以及小角度滤波片的设计方案，避免各个波长相近造成串扰，降低光器件内部损耗，提高产品良率和节约成本；

3、探测器端采用双收平窗APD-TIA TO-CAN，外置双lens，集成两个PD探测器在一起，可减小器件的封装工艺步骤，节约人工成本和材料成本。

4、准直光路内只有一个15°分光片，可极大的减少器件内部的损耗；第三15°小角度分光片20可透过1370nm的光，反射1310&1270nm的光；第四15°小角度分光片22可反射1270nm的光，透过1310nm的光，兼容0°滤光片的功能，再通过第一15°小角度分光片11反射1270nm的光经过C-LENS汇聚进入探测器内。

五、本实用新型的结构及封装工艺的特征：

1、如图4所示，本实用新型采用15°和30°小角度滤波片，适配器出射的光经过第一C-LENS 13转换成准直光，内部采用平行光小角度分光片进行分光，解决了两个探测器接收波长间隔近，采用常规的45°分光片损耗太大，供应商的加工难度太大，导致原材料成本上升，降低器件内部损耗，提高产品良率和节约成本。

2、如图5所示，双收探测器外置的C-LENS支架(即外置透镜支架25)，可以同时固定两个C-LENS。

3、如图6所示，器件3个发射激光器共用一个隔离器(偏振光隔离器6)，减少隔离器数量降低产品的材料成本以及装配成本，另外隔离器放置在第二C-LENS 18前方，孔径减小可降低单个隔离器的成本，同时可以减小整个器件的外形尺寸，实现小型化封装。

Claims (9)

1.一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：包括外壳和固定在外壳上的三个激光器、两个探测器及一个无源适配器组件，三个激光器分别为10G激光器TO-CAN、2.5G激光器TO-CAN和25G DFB激光器，三个激光器共用一个隔离器；两个探测器分别为25G PIN-TIA探测器和双速率APD-TIA探测器TO-CAN；在准直光路中设置一个15°分光片；在探测器端设置三个15°分光片和一个30°反射玻片。

2.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：所述10G激光器TO-CAN通过激光器过渡环与外壳焊接在一起；所述2.5G激光器TO-CAN和25G DFB激光器分别与激光器管座焊接后通过激光器过渡环与外壳焊接在一起。

3.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：所述25GPIN-TIA探测器与设置在外壳定位孔内的第一探测器外置C-LENS和0°滤波片组件粘合在一起。

4.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：所述双速率APD-TIA探测器TO-CAN与设置在外壳定位孔内的两个第二探测器外置C-LENS和外置透镜支架组件粘合在一起。

5.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：在外壳内部的斜面上，靠近双速率APD-TIA探测器TO-CAN端设置一个30°反射玻片和一个15°分光片，靠近25G PIN-TIA探测器端设置两个15°分光片。

6.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：在外壳内部的45°斜面上设置第一45°滤波片和第二45°滤波片。

7.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：在外壳内部设置第一C-LENS和第二C-LENS。

8.根据权利要求7所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：在第二C-LENS前方设置偏振光隔离器。

9.根据权利要求1所述的一种新型三发三收单纤六向光器件，其特征在于：无源适配器组件通过适配器组件过渡环焊接于外壳上。

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