紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件论文和设计

全文摘要

本实用新型公开一种紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，包括光纤准直器、激光器、探测器芯片、介质膜滤光片和间距装配介质，且安装在同一靠体上集成为一体，激光器的下方依次为透镜、间距装配介质和光纤准直器，间距装配介质的两侧与透镜之间各设有介质膜滤光片，间距装配介质的下方安装有探测器芯片，探测器芯片与间距装配介质间设有介质膜滤光片，间距装配介质的对面一侧设有介质膜滤光片，通过一个间距装配介质及其两侧的介质膜滤光片将上下路光信号进行上行光信号的耦合、下行光信号的分光和光电转换。本实用新型的优点是使用一个全光集成的核心传导载体，体积小，降低封装难度，成本低。

主设计要求

1.一种紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，其特征在于：包括由封闭支撑结构包裹的光纤准直器、激光器、探测器芯片、介质膜滤光片和间距装配介质，且光纤准直器、激光器、探测器芯片、介质膜滤光片和间距装配介质安装在同一靠体上集成为一体，激光器的下方依次为透镜、间距装配介质和光纤准直器，所述间距装配介质的两侧与透镜之间各设有介质膜滤光片，激光器、透镜、介质膜滤光片和光纤准直器的中心线在同一光轴上，间距装配介质的下方安装有多个并排布置的探测器芯片，且多个探测器芯片的中心线互为平行，多个探测器芯片与间距装配介质之间设有多个并排布置的介质膜滤光片，在间距装配介质的对面一侧也设有多个并排布置的介质膜滤光片，通过一个间距装配介质及其两侧的介质膜滤光片将上下路光信号进行上行光信号的耦合、下行光信号的分光和光电转换。

设计方案

2.根据权利要求1所述的紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，其特征在于：所述间距装配介质为玻璃介质，间距装配介质的两侧粘贴介质膜滤光片，或其两侧涂覆介质膜滤光片。

3.根据权利要求1所述的紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，其特征在于：所述光纤准直器的光轴与间距装配介质的底边为一设定夹角β，沿间距装配介质的径向平行布设扩展端口，每对介质膜滤光片的反射角为β。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光通信领域，特别涉及一种紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件。

背景技术

1310\/1490\/1550nm三波长单纤三向光通信传输技术．该传输技术是将1550nm窗口用于下行模拟CATV传输，将无制冷1310nm半导体激光二极管光源用于众多终端用户的上行传输，下行的数字传输改用1490nm窗口，通过类似cwdm的方式将三方向传输复用到一根光纤中。这种传输技术采用了点对多点传输方式，节省设备投资，局端设备和光纤用量大大减少，系统可靠性较高。

单纤三向传输方案的成本最终决定接入成本的高低，而这种方案的主要成本取决安放到用户端的光电子器件，人们称之为单纤三向器件。降低单纤三向器件的成本已成为目前最关注的问题。

单纤三向器件目前采用较多的技术方案主要有如下的两种：

1、采用现有的光学分离元件组成的光木块，包括分波\/合波器、激光器、探测器等器件，优点是所有的技术都很成熟，可以直接采用，可靠性好；缺点是体积大、元件数目多、耦合的次数也多，所有潜在的降价空间小，成本高；

2、成熟的光学元件封装在一个小型的金属壳体内，无源分波\/合波滤光片、激光器、探测器和一个经过精密机械加工的金属壳体组装而成，优点是减少了耦合次数，大大缩小了器件的体积；缺点是工艺复杂，不易实现自动化封装，甚至有些技术指标还不能胜任网络局端的要求。

以上为本申请需要着重改善的地方。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是要提供一种低成本、效率高的紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件。

为了解决以上的技术问题，本实用新型提供了一种紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，包括由封闭支撑结构包裹的光纤准直器、激光器、探测器芯片、介质膜滤光片和间距装配介质，且光纤准直器、激光器、探测器芯片、介质膜滤光片和间距装配介质安装在同一靠体上集成为一体，激光器的下方依次为透镜、间距装配介质和光纤准直器，所述间距装配介质的一侧与光纤准直器之间设有第一介质膜滤光片，该侧的对面与透镜之间设有第二介质膜滤光片，激光器、透镜、第一介质膜滤光片、第二介质膜滤光片和光纤准直器的中心线在同一光轴上，间距装配介质近光纤准直器侧的下方安装有多个并排布置的探测器芯片，且多个探测器芯片的中心线互为平行，多个探测器芯片与间距装配介质之间设有多个并排布置的介质膜滤光片，在间距装配介质的对面一侧也设有多个并排布置的介质膜滤光片，通过一个间距装配介质及其两侧的介质膜滤光片将上下路光信号进行上行光信号的耦合、下行光信号的分光和光电转换。

所述间距装配介质为玻璃介质，间距装配介质的两侧粘贴介质膜滤光片，或其两侧涂覆介质膜滤光片。

所述光纤准直器的光轴与间距装配介质的底边为一设定夹角β，沿间距装配介质的径向平行布设扩展端口，每对介质膜滤光片的反射角为β。

本实用新型的优越功效在于：

1）使用一个全光集成的核心传导载体，即间距装配介质将上下路光信号进行了上行光信号的耦合和下行光信号的分光和光电转换；

2）间距装配介质上优化的分光介质膜滤光片减少了分光系统的封装步骤，降低了封装的难度和复杂性，提高了效率；

3）光器件体积进一步减小，光耦合次数减少到1次，光路方面装配更简单，适合于大规模化生产，成本可大大降低；

4）封闭的全介质光路避免了自由空间系统中由于灰尘、杂物等造成的污染失效问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图中标号说明

1—间距装配介质； 2—玻璃管；

301—透镜M； 302—透镜N；

4—毛细管； 5—光纤；

6—激光器；

701—探测器芯片A； 702—探测器芯片B；

801—第一介质膜滤光片； 802—第二介质膜滤光片；

803—第三介质膜滤光片； 804—第四介质膜滤光片；

805—第五介质膜滤光片；

9—扩展端口； 10—底板。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。

图1示出了本实用新型实施例的具体结构图。如图1所示，本实用新型提供了一种紧凑型一体化单纤三向传输用光收发光学组件，包括由封闭支撑结构包裹的光纤准直器、激光器6、探测器芯片A701、探测器芯片B702、第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802、第三介质膜滤光片803、第四介质膜滤光片804、第五介质膜滤光片805和间距装配介质1，且光纤准直器、探测器芯片A701、探测器芯片B702、第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802、第三介质膜滤光片803、第四介质膜滤光片804、第五介质膜滤光片805和间距装配介质1安装在同一底板10上集成为一体化结构，激光器6的下方依次为透镜M301、间距装配介质1和光纤准直器，所述光纤准直器包括光纤5、毛细管4、玻璃管2和透镜N302，所述间距装配介质1的一侧与透镜N302之间设有第一介质膜滤光片801，间距装配介质1的对面侧与透镜M301之间设有第二介质膜滤光片802，激光器6、透镜M301、第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802和光纤准直器的中心线在同一光轴上，间距装配介质1近透镜N302侧的下方安装有两个并排布置的探测器芯片A701、探测器芯片B702，且探测器芯片A701和探测器芯片B702的中心线互为平行，探测器芯片A701与间距装配介质1之间设有第三介质膜滤光片803，探测器芯片B702与间距装配介质1之间设有第五介质膜滤光片805，第一介质膜滤光片801、第三介质膜滤光片803和第五介质膜滤光片805并排布置且在同一平面上，在间距装配介质1的对面一侧设有第四介质膜滤光片804，且第二介质膜滤光片802和第四介质膜滤光片804并排布置且位于同一平面上，通过一个间距装配介质1及其两侧的介质膜滤光片将上下路光信号进行上行光信号的耦合、下行光信号的分光和光电转换。

所述间距装配介质1为玻璃介质，间距装配介质1的两侧粘贴第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802、第三介质膜滤光片803、第四介质膜滤光片804和第五介质膜滤光片805。或者，在间距装配介质1的两侧涂覆第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802、第三介质膜滤光片803、第四介质膜滤光片804和第五介质膜滤光片805。

所述光纤准直器的光轴与间距装配介质1的底边为一设定夹角β，若间距装配介质2的径向足够大时，沿间距装配介质1的径向平行布设扩展端口9，每对介质膜滤光片的反射角为β，β与α互补，α为光纤准直器的光轴与探测器芯片之间的夹角。

第一介质膜滤光片801为增透膜滤光片，允许1260-1650nm波长的光通过。

第二介质膜滤光片802为红蓝带膜滤光片，允许单纤三向中的一个波段1310nm的光通过，其它波段1490nm、1550nm的光反射到第三介质膜滤光片803。

第三介质膜滤光片803为波分复用分光滤光片，允许1490nm、1550nm两个波段中一个波段的光通过，另外一个波段的光反射到第四介质膜滤光片804。

第四介质膜滤光片804为波分复用反射滤光片，将1490nm或1550nm两个波段的光反射到第五介质膜滤光片805。

第五介质膜滤光片805为增透膜滤光片，允许1260-1650nm波长的光通过。

所述间距装配介质1、玻璃管2、透镜N302、毛细管4、光纤5、激光器6、第一介质膜滤光片801、第二介质膜滤光片802、第三介质膜滤光片803、第四介质膜滤光片804和第五介质膜滤光片805为光路的传输系统，光信号的分光和合光在此传输系统中完成。

所述激光器6、透镜M301、第二介质膜滤光片802、第一介质膜滤光片801、间距装配介质1、透镜N302、毛细管4和光纤5构成了光信号发射耦合系统。光信号发射耦合系统将上行光信号的发射光源、光路准直和光隔离部件装配在一起，使得光路紧凑节省空间。

所述光纤5、毛细管4、透镜M301、第一介质膜滤光片801、间距装配介质1、第二介质膜滤光片802、间距装配介质1、第三介质膜滤光片803、间距装配介质1、第四介质膜滤光片804、间距装配介质1、第五介质膜滤光片805构成了分光传输系统。分光传输系统将下行复合光信号按照不同的用途进行分离传导到相应的接收系统中。

所述探测器芯片A701、探测器芯片B702构成了信号接收系统，信号接收系统将分离的光信号进行光电转换，变换为电信号，通过电接点与电子通信链路相连。

准直耦合隔离系统包括透镜N302、玻璃管2、毛细管4和光纤5，实现输入光纤中光信号由发散光变为准直光以及输出光信号由准直光汇聚耦合到光纤中，以传统准直器工艺方式将下行光纤中的光信号通过准直隔离系统耦合到分光传输系统中。

本单纤三向传输用光收发光学组件具有一上行光路和二下行光路，其中上行光路是从激光器6开始，激光器6将携带有信息的电信号转换成光信号后，通过透镜M301、第二介质膜滤光片802允许单纤三向中的一个波段1310nm的光通过，透射后进入到光纤准直器中，由光纤5向光网络传送。

下行光路是外部光信号通过光纤准直器准直后，经第一介质膜滤光片801允许1260-1650nm波长的光通过并滤除，到达第二介质膜滤光片802，第二介质膜滤光片802只允许单纤三向中的一个波段1310nm的光通过，将1490nm和1550nm的光反射，到达第三介质膜滤光片803，第三介质膜滤光片803为波分复用分光滤光片，只允许1490nm、1550nm两个波段中任一个波段的光通过进入到探测器芯片A701中，在探测器芯片A701中进行光电信号转换后产生电信号；另外一个波段的光反射到第四介质膜滤光片804，第四介质膜滤光片804将光反射到第五介质膜滤光片805，光通过第五介质膜滤光片805进入到探测器芯片B702中，在探测器芯片B702中进行光电信号转换后产生另一路电信号。

以上所述仅为本实用新型的优先实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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内之内。

设计图

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主设计要求

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