CN216848261U - 一种combo pon同轴光电器件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种COMBO PON同轴光电器件，涉及光通信领域，包括主、副光路模组，第一、第二激光器与第一、第二探测器，和光插针组件；主光路模组封装在壳体的内腔中，其余组件均与壳体的各个端口连接，光插针组件、主光路模组和第一激光器的中心均位于主光路上，光插针组件与第一激光器相对设置，第一探测器与副光路模组分布在主光路的上侧，第二探测器与第二激光器分布在主光路的下侧，且副光路模组和第二激光器相对设置；通过主、副光路之间的配合，使在主光路中传输的光均为准直平行光，以获得高发射耦合效率和高接收响应度，最大化实现每个通道的高耦合效率，提高光电器件各个通道的指标余量，以实现单光口的两发两收模式。

Description

一种COMBO PON同轴光电器件

技术领域

本实用新型涉及光通信领域，尤其是一种COMBO PON同轴光电器件。

背景技术

2019年工信部启动宽带网络“双G双提，同网同速”加快固定宽带千兆应用的推广。

从“百兆”到“千兆”的跨越，由GPON(Gigabit-Capable Passive OpticalNetworks，具有千兆位功能的无源光网络)向10G GPON的演进需要考虑现有规模普及的各类ONU(Optical Network Unit，终端光网络单元)的兼容问题。因此一种COMBO PON同轴光电器件应运而生，该器件解决了四个波长相互兼容的问题，使取消外置10G PON网络的波分复用合波器成为可能。

然而现有的COMBO PON同轴光电器件的发射和接收通道中，普遍存在耦合效率低的问题，导致器件性能较差，使其不能得到很好的推广和应用。

实用新型内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种COMBO PON同轴光电器件。本实用新型的技术方案如下：

一种COMBO PON同轴光电器件，包括主、副光路模组，同轴封装的第一、第二激光器与第一、第二探测器，以及光插针组件；主光路模组封装在壳体的内腔中，第一激光器作为光电器件的第一发射端与壳体的第一端连接，光插针组件作为光电器件的光口与壳体的第二端连接，光插针组件、主光路模组和第一激光器的中心均位于主光路上；第一探测器与壳体的第三端连接，第二探测器与壳体的第四端连接；副光路模组与壳体的第五端连接，第二激光器与壳体的第六端连接；其中，壳体的第一端与第二端相对设置，第三端与第五端分布在主光路的上侧，第四端与第六端分布在主光路的下侧，且第五端和第六端相对设置；

光插针组件用于连接外部光纤，将从光口入射的第一、第二波长的光平行耦合至主光路模组中；主光路模组用于将第一、第二波长的光分别反射到第一、第二探测器中；副光路模组用于将从第二激光器发射的第三波长的光反射回主光路中、通过光口传输到外部；主光路模组还用于将从第一激光器发射的第四波长的光平行通过主光路后、通过光口传输到外部。

其进一步的技术方案为，主光路模组包括从第一发射端到光口方向依次排布的第一透镜、第一透反射膜片、自由空间隔离器、第二透反射膜片、第三透反射膜片、第一全反射膜片和第二透镜；第一透镜、第一透反射膜片、自由空间隔离器、第二透反射膜片、第三透反射膜片和第二透镜组成主光路；第二透镜用于根据光的传输方向实现汇聚光与准直平行光的转换，第一全反射膜片位于第一探测器的正下方，用于将从光口入射、经第三透反射膜片反射的第一波长的光反射到第一探测器中；第二透反射膜片位于第二探测器的正上方，用于将从光口入射、经第三透反射膜片透射的第二波长的光反射到第二探测器中；第一透反射膜片用于将第三波长的光反射回主光路中、通过光口传输到外部；第一激光器发射的第四波长的光水平入射至主光路中、通过光口传输到外部。

其进一步的技术方案为，第一透反射膜片与第二透反射膜片呈90°角安装，第一透反射膜片的镀膜面朝向副光路模组，第二透反射膜片的镀膜面朝向第二探测器；第二透反射膜片与第三透反射膜片呈58°角安装，第三透反射膜片与第一全反射膜片呈45°角安装，且第三透反射膜片与第一全反射膜片的镀膜面相对。

其进一步的技术方案为，副光路模组包括从第一发射端到光口方向依次排布的第二全反射膜片、第三透镜和第三全反射膜片，三个膜片组成副光路；第二全反射膜片位于第二激光器的正上方，第三全反射膜片与第一透反射膜片平行设置，第二全反射膜片与第三全反射膜片呈90°角安装，第二激光器发射的第三波长的光通过副光路后被反射至第一透反射膜片上。

其进一步的技术方案为，光插针组件内部设有陶瓷插芯，陶瓷插芯的底面带斜角，并镀膜；第二透镜卡接在光插针组件壳体的一端，且该端贴近陶瓷插芯的底面，光插针组件壳体的一端延伸至壳体的内腔中。

其进一步的技术方案为，主光路模组还包括第一带通膜片和第二带通膜片；第一带通膜片位于第一全反射膜片和第一探测器之间、且正对设置，用于允许属于第一波长范围的光通过；第二带通膜片位于第二透反射膜片和第二探测器之间、且正对设置，用于允许属于第二波长范围的光通过。

其进一步的技术方案为，第一激光器采用1577nm EML激光器，第二激光器采用1490nm DML激光器，第一、第二激光器均通过TO焦距调节环与壳体连接。

其进一步的技术方案为，第一探测器基于1270nm APD TO-CAN型号实现，第二探测器基于1310nm APD TO-CAN型号实现；第一、第二探测器均包括带有透镜的管帽、以及相连的限幅放大器和雪崩二极管，限幅放大器和雪崩二极管封装在管帽中。

本实用新型的有益技术效果是：

通过主、副光路之间的配合，使在主光路中传输的光均为准直平行光的形式，消除了由多种膜片角度带来的像差问题，可以获得高发射耦合效率和高接收响应度，最大化实现每个通道的高耦合效率，提高光电器件各个通道的指标余量，以实现单光口的两发两收模式，节约光纤网络资源，符合光纤网纤发展趋势，使无源光网从“百兆”到“千兆”的跨越提供了低成本的光组件支撑，加速了PON网络的布局；

进一步的，两个发射波长共用自由空间隔离器，实现光的单向传输，极大的降低了自身反射光对器件的影响，确保光电器件的稳定性；在第一、第二探测器中，将透镜与管帽一体化设计，接收TO结构通过管帽封焊工艺结合在一起，与传统的平窗管帽内再增加一个透镜的方式相比，本申请的结构和工艺实现简单、可靠性高，并且可以直接接收平行光并对其进行转化。

附图说明

图1是本申请提供的COMBO PON同轴光电器件的结构示意图。

图2是本申请提供的COMBO PON同轴光电器件的光路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做进一步说明。

如图1所示，本申请提供了一种COMBO PON同轴光电器件，包括主、副光路模组，同轴封装的第一、第二激光器1、14与第一、第二探测器20、21，以及光插针组件13。主光路模组封装在壳体3的内腔中，第一激光器1作为光电器件的第一发射端与壳体3的第一端连接，光插针组件13作为光电器件的光口与壳体3的第二端连接，光插针组件13、主光路模组和第一激光器1的中心均位于主光路上。第一探测器20作为光电器件的第一接收端与壳体3的第三端连接，第二探测器21作为光电器件的第二接收端与壳体3的第四端连接。副光路模组与壳体3的第五端连接，第二激光器14作为光电器件的第二发射端与壳体3的第六端连接。其中，壳体3的第一端与第二端相对设置，第三端与第五端分布在主光路的上侧，第四端与第六端分布在主光路的下侧，且第五端和第六端相对设置。

光插针组件13用于连接外部光纤，将从光口入射的第一、第二波长的光平行耦合至主光路模组中。主光路模组用于将第一、第二波长的光分别反射到第一、第二探测器20、21中。副光路模组用于将从第二激光器14发射的第三波长的光反射回主光路中、通过光口传输到外部。主光路模组还用于将从第一激光器1发射的第四波长的光平行通过主光路后、通过光口传输到外部。

在本实施例中，通过主、副光路之间的配合，使在主光路中传输的光均为准直平行光的形式，消除了由多种膜片角度带来的像差问题，可以获得高发射耦合效率和高接收响应度，最大化实现每个通道的高耦合效率，提高光电器件各个通道的指标余量，以实现单光口的两发两收模式，节约光纤网络资源，符合光纤网纤发展趋势，使无源光网从“百兆”到“千兆”的跨越提供了低成本的光组件支撑，加速了PON网络的布局。

具体的，主光路模组包括从第一发射端到光口方向依次排布的第一透镜4、第一透反射膜片5、自由空间隔离器6、第二透反射膜片7、第三透反射膜片8、第一全反射膜片10和第二透镜12。第一透镜4、第一透反射膜片5、自由空间隔离器6、第二透反射膜片7、第三透反射膜片8和第二透镜12组成主光路。第二透镜12用于根据光的传输方向实现汇聚光与准直平行光的转换，也即：将从光口入射的汇聚光转化为准直平行光、将从主光路出射的准直平行光转化为汇聚光发出。第一全反射膜片10位于第一探测器20的正下方，用于将从光口入射、经第三透反射膜片8反射的第一波长的光反射到第一探测器20中。第二透反射膜片7位于第二探测器21的正上方，用于将从光口入射、经第三透反射膜片8透射的第二波长的光反射到第二探测器21中。第一透反射膜片5用于将第三波长的光反射回主光路中、通过光口传输到外部。第一激光器1发射的第四波长的光水平入射至主光路中、通过光口传输到外部。

其中，第一透反射膜片5与第二透反射膜片7均为45度透反射膜片，两者呈90°角安装，第一透反射膜片5的镀膜面朝向副光路模组，第二透反射膜片 7的镀膜面朝向第二探测器21。第三透反射膜片8为13度透反射膜片，第二透反射膜片7与第三透反射膜片8呈58°角安装。第一全反射膜片10为32度全反射膜片，第三透反射膜片8与第一全反射膜片10呈45°角安装，且第三透反射膜片8与第一全反射膜片10的镀膜面相对。

其中，第三、第四两个发射波长共用自由空间隔离器6，实现光的单向传输，极大的降低了自身反射光对器件的影响，确保光电器件的稳定性。

具体的，副光路模组搭载于支架16上，包括从第一发射端到光口方向依次排布的第二全反射膜片17、第三透镜18和第三全反射膜片19，三个膜片组成副光路。第二全反射膜片17位于第二激光器14的正上方，第三全反射膜片19 与第一透反射膜片5平行设置，第二全反射膜片17与第三全反射膜片19均为 45度全反射膜片，两者呈90°角安装，第二激光器14发射的第三波长的光通过副光路后被反射至第一透反射膜片5上。

可选的，主光路模组还包括0度的第一带通膜片9和第二带通膜片11。第一带通膜片9位于第一全反射膜片10和第一探测器20之间、且正对设置，用于允许属于第一波长范围的光通过。第二带通膜片11位于第二透反射膜片7 和第二探测器21之间、且正对设置，用于允许属于第二波长范围的光通过。

可选的，光插针组件13内部设有陶瓷插芯1301，陶瓷插芯1301的底面带斜角，并镀膜。第二透镜12卡接在光插针组件13壳体的一端，且该端贴近陶瓷插芯1301的底面，光插针组件13壳体的一端延伸至壳体3的内腔中。

可选的，第一激光器1采用1577nm EML激光器，第二激光器14采用 1490nm DML激光器，第一、第二激光器14均通过TO焦距调节环2、15与壳体3连接。

可选的，第一探测器20基于1270nm APD TO-CAN型号实现，第二探测器21基于1310nm APD TO-CAN型号实现。第一、第二探测器20、21均包括带有透镜的管帽22、以及通过金线相连的限幅放大器和雪崩二极管(图中未示出)，限幅放大器和雪崩二极管封装在管帽22中，用于对接收的光进行处理。在本实施例中，通过将透镜与管帽一体化设计，接收TO结构通过管帽封焊工艺结合在一起，与传统的平窗管帽内再增加一个透镜的方式相比，本申请的结构和工艺实现简单、可靠性高，并且可以直接接收平行光并对其进行转化。

结合图2所示，以第一波长为1270nm、第二波长为1310nm、第三波长为 1490nm和第四波长为1577nm为例，则第一透反射膜片对1577nm波长的光透射、对1490nm波长的光反射，第二透反射膜片对1490nm和1577nm波长的光透射、对1310nm波长的光反射，第三透反射膜片对1310nm、1490nm和1577nm 波长的光透射、对1270nm波长的光反射，说明COMBO PON同轴光电器件的工作原理如下：

第一探测器20接收第一波长的光路实现方式为：从光口输入1270nm波长的光，经过陶瓷插芯1301与第二透镜12转换成准直平行光，到达第三透反射膜片8时被反射，到达第一全反射膜片10时再次被反射到第一带通膜片9，第一带通膜片9允许1270+/-10nm波长范围的光通过，到达第一探测器20中；

第二探测器21接收第二波长的光路实现方式为：从光口输入1310nm波长的光，经过陶瓷插芯1301与第二透镜12转换成准直平行光，到达第三透反射膜片8时透射到第二透反射膜片7时，被反射到第二带通膜片11，第二带通膜片11允许1310+/-10nm波长范围的光通过，到达第二探测器21中；

第二激光器14发射第三波长的光路实现方式为：第二激光器14发射的第三波长的光经第二全反射膜片17反射后与第三透镜18进行耦合转换成准直平行光，然后依次经第三全反射膜片19、第一透反射膜片5两次反射45°后，平行通过自由空间隔离器6、第二透反射膜片7和第三透反射膜片8后，最后经陶瓷插芯1301与第二透镜12进行光斑耦合转换成汇聚光发射到外部；

第一激光器1发射第四波长的光路实现方式为：第一激光器1发射的第四波长的光与第一透镜4耦合后转化为准直平行光依次透射经过第一透反射膜片 5、自由空间隔离器6、第二透反射膜片7和第三透反射膜片8后，最后经陶瓷插芯1301与第二透镜12进行光斑耦合转换成汇聚光发射到外部。

需要说明的是，四种波长不局限于上述举例值，可以根据实际情况调整相应透反射膜片的镀膜面，以区分两发两收通道。

以上所述的仅是本申请的优选实施方式，本实用新型不限于以上实施例。可以理解，本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和构思的前提下直接导出或联想到的其他改进和变化，均应认为包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，包括主、副光路模组，同轴封装的第一、第二激光器与第一、第二探测器，以及光插针组件；主光路模组封装在壳体的内腔中，第一激光器作为光电器件的第一发射端与所述壳体的第一端连接，所述光插针组件作为光电器件的光口与所述壳体的第二端连接，所述光插针组件、主光路模组和第一激光器的中心均位于主光路上；第一探测器与所述壳体的第三端连接，第二探测器与所述壳体的第四端连接；副光路模组与所述壳体的第五端连接，第二激光器与所述壳体的第六端连接；其中，所述壳体的第一端与第二端相对设置，所述第三端与第五端分布在所述主光路的上侧，所述第四端与第六端分布在所述主光路的下侧，且所述第五端和第六端相对设置；

所述光插针组件用于连接外部光纤，将从所述光口入射的第一、第二波长的光平行耦合至所述主光路模组中；所述主光路模组用于将所述第一、第二波长的光分别反射到所述第一、第二探测器中；所述副光路模组用于将从所述第二激光器发射的第三波长的光反射回所述主光路中、通过所述光口传输到外部；所述主光路模组还用于将从所述第一激光器发射的第四波长的光平行通过所述主光路后、通过所述光口传输到外部。

2.根据权利要求1所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述主光路模组包括从第一发射端到光口方向依次排布的第一透镜、第一透反射膜片、自由空间隔离器、第二透反射膜片、第三透反射膜片、第一全反射膜片和第二透镜；所述第一透镜、第一透反射膜片、自由空间隔离器、第二透反射膜片、第三透反射膜片和第二透镜组成主光路；所述第二透镜用于根据光的传输方向实现汇聚光与准直平行光的转换，所述第一全反射膜片位于所述第一探测器的正下方，用于将从所述光口入射、经所述第三透反射膜片反射的第一波长的光反射到所述第一探测器中；所述第二透反射膜片位于所述第二探测器的正上方，用于将从所述光口入射、经所述第三透反射膜片透射的第二波长的光反射到所述第二探测器中；所述第一透反射膜片用于将所述第三波长的光反射回所述主光路中、通过所述光口传输到外部；所述第一激光器发射的第四波长的光水平入射至所述主光路中、通过所述光口传输到外部。

3.根据权利要求2所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述第一透反射膜片与所述第二透反射膜片呈90°角安装，所述第一透反射膜片的镀膜面朝向所述副光路模组，所述第二透反射膜片的镀膜面朝向所述第二探测器；所述第二透反射膜片与所述第三透反射膜片呈58°角安装，所述第三透反射膜片与所述第一全反射膜片呈45°角安装，且所述第三透反射膜片与所述第一全反射膜片的镀膜面相对。

4.根据权利要求2所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述副光路模组包括从第一发射端到光口方向依次排布的第二全反射膜片、第三透镜和第三全反射膜片，三个膜片组成副光路；所述第二全反射膜片位于所述第二激光器的正上方，所述第三全反射膜片与所述第一透反射膜片平行设置，所述第二全反射膜片与所述第三全反射膜片呈90°角安装，所述第二激光器发射的第三波长的光通过所述副光路后被反射至所述第一透反射膜片上。

5.根据权利要求2所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述光插针组件内部设有陶瓷插芯，所述陶瓷插芯的底面带斜角，并镀膜；所述第二透镜卡接在光插针组件壳体的一端，且该端贴近所述陶瓷插芯的底面，所述光插针组件壳体的一端延伸至所述壳体的内腔中。

6.根据权利要求2-5任一所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述主光路模组还包括第一带通膜片和第二带通膜片；所述第一带通膜片位于所述第一全反射膜片和第一探测器之间、且正对设置，用于允许属于第一波长范围的光通过；所述第二带通膜片位于所述第二透反射膜片和第二探测器之间、且正对设置，用于允许属于第二波长范围的光通过。

7.根据权利要求1-5任一所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述第一激光器采用1577nm EML激光器，所述第二激光器采用1490nm DML激光器，所述第一、第二激光器均通过TO焦距调节环与所述壳体连接。

8.根据权利要求1-5任一所述的COMBO PON同轴光电器件，其特征在于，所述第一探测器基于1270nm APD TO-CAN型号实现，所述第二探测器基于1310nm APD TO-CAN型号实现；所述第一、第二探测器均包括带有透镜的管帽、以及相连的限幅放大器和雪崩二极管，所述限幅放大器和雪崩二极管封装在所述管帽中。

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