CN103487899B - 一种单纤双向光收发器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单光纤双向光收发器件,包括TO管座、封装在TO管壳内的激光器、封装在TO管壳内的探测器、不等厚透镜光栅和光纤连接器,其中,TO管座切面呈直角梯形,其直角面与TO管脚相连,管脚方向与TO管壳轴向方向平行;激光器与探测器焊接在TO管座的斜面上,二者并列排布,电极引线由管座斜面经整个TO管座引至管脚,与管脚相连;不等厚透镜光栅倾斜放置固定,与TO管壳轴向方向夹角为β;激光器发出光信号,经过不等厚透镜光栅折射,进入光纤连接器中的光纤;外界光由光纤入射进该单光纤双向光收发器件,经过不等厚透镜光栅折射,进入探测器。利用本发明,不仅节约了成本,同时也方便BOSA模块的焊接与安装。
Description
技术领域
本发明涉及光学通信技术领域,尤其是一种用于光学通信传输的单光纤双向光收发器件。
背景技术
光通信技术已成为现代通信的最主要支柱,在现代通信中起着中流砥柱的作用。同时,光通信作为一门逐步走向成熟的新兴技术,其近年来迅猛的发展速度是通信史上罕见的。光通信注定成为未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
单光纤双向光收发器件(Bi-direction Optic Sub-assembly,简称BOSA)是集发射、接收为一体的光电转换器件,其能够实现数据在单根光纤中双向传输的功能,是光通信***中一种至关重要的器件。为实现单纤接收和发射的功能,BOSA一般包括激光器、探测器、波分复用滤光片、光纤连接器等部件。作为传输数据的信号源,激光器一般采用分布式反馈(Distributed Feedback,DFB)激光器,同时配合隔离器使用,以保证光学***的稳定。目前大量商用的自由空间隔离器采用两片偏振片和一片45°法拉第旋光器组成,还有部分隔离器采用两个双折射晶体和一片45°法拉第旋光器组成。作为传输数据的接收端,探测器一般采用红外光谱的InGaAs探测器,配合互阻放大器(TIA)使用,不仅光电转换效率高,而且性能稳定可靠。
波分复用***是BOSA***重要组成部分,通过对波长选择性的反射和透射,可使不同波段的光进入不同的***。一端来自光纤的信号光(上行或下行)经过波分复用滤光片,经45°滤光片反射进入光电探测器,而另一端激光器发出的光(下行或上行)经过该滤光片,透射进入光纤***中,从而实现单纤双向的功能。
在目前的BOSA***中,激光器和探测器都是呈垂直角度排列,隔离器和波分复用***是独立使用的。现有技术的这种设计存在着结构复杂、安装困难、造价高等不足之处。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的缺陷与不足,提供一种新的结构设计的单光纤双向光收发器件。本发明的单光纤双向光收发器件结构简单而紧凑,集成性高,易于安装,并且能够降低器件制造成本。
(二)技术方案
为达到上述目的,本发明提供了一种单光纤双向光收发器件,该单光纤双向光收发器件包括晶体管外壳(Transistor-Outline,TO)管座1、封装在TO管壳内的激光器2、封装在TO管壳内的探测器3、不等厚透镜光栅4和光纤连接器5,其中:TO管座1切面呈直角梯形,其直角面与TO管脚相连,管脚方向与TO管壳轴向方向平行;激光器2与探测器3焊接在TO管座1的斜面上,二者并列排布,电极引线由管座斜面经整个TO管座1引至管脚,与管脚相连;不等厚透镜光栅4倾斜放置固定,与TO管壳轴向方向夹角为β;激光器2发出光信号,经过不等厚透镜光栅4折射,进入光纤连接器5中的光纤;外界光由光纤入射进该单光纤双向光收发器件,经过不等厚透镜光栅4折射,进入探测器3。
上述方案中,所述激光器2的光发射面与探测器3的光接收面均保持与TO管座1斜面平行。
上述方案中,所述TO管座1的斜面被拆分为两部分,两部分斜面与TO管壳轴向方向夹角分别为α2和α3,激光器2和探测器3分别处于两个不同部分的斜面上,配合不等厚透镜光栅4的折射率和位置,使激光器2出射的波长为λ2的光信号最后以平行TO管壳轴向方向进入光纤连接器5,又使波长为λ3的光信号从光纤入射进来后,经过不等厚透镜光栅4的折射,垂直照射在探测器3上。
上述方案中,所述激光器2发射波长为λ2的光信号,光信号入射进不等厚透镜光栅4后,由于不等厚透镜光栅4对其折射率为n2,当光信号从不等厚透镜光栅4出射后,由于不等厚透镜光栅4的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好以平行于TO管壳轴向方向进入光纤连接器5。
上述方案中,波长为λ3的光信号从光纤入射进来时,其传播方向与TO管壳轴向方向平行,光信号首先入射进不等厚透镜光栅4,不等厚透镜光栅4对波长为λ3的光信号的折射率为n3,当光信号从不等厚透镜光栅4出射后,由于不等厚透镜光栅4的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好垂直照射在探测器3上。
上述方案中,所述激光器2与不等厚透镜光栅4之间还加装适用于波长为λ2的光隔离器,只有波长为λ2的光才能入射进不等厚透镜光栅4;所述探测器3与不等厚透镜光栅4之间还加装用于波长为λ3的光隔离器,只有波长为λ3的光才能入射到探测器2的表面。
上述方案中,为了改善所述不等厚透镜光栅4对光的透射率,在不等厚透镜光栅4两面镀上高透膜。
上述方案中,所述TO管壳管脚有八根,包括:一激光器电流偏置管脚、一激光器射频信号输入管脚、一激光器背光探测管脚、一探测器TIA工作电压管脚、一探测器偏置电压管脚、两探测器射频信号输出管脚,以及一激光器和探测器共用接地管脚。所述激光器2包括两射频信号输入管脚,此时TO管壳管脚一共有九根。当激光器2有内建致冷器时,还需加两根管脚,分别为致冷器的正负电压管脚。
(三)有益效果
基于上述技术方案,本发明提供的单光纤双向光收发器件中,不再像传统BOSA一样将激光器与探测器垂直放置,而是将二者并列放置在同一个TO管座上,也不再使用复杂的隔离器和波分复用***,仅用一片不等厚透镜光栅来使不同波长的激光分束,这样使得封装在TO管座内的部件更加简单而紧凑,结构更加合理,不仅方便使用,而且达到了降低BOSA制作成本的目的。
附图说明
为进一步说明本发明的技术内容,以下结合附图对本发明作进一步说明,其中:
图1是本发明提供的单光纤双向光收发器件的结构示意图。
图2是本发明提供的单光纤双向光收发器件的发射光路原理图。
图3是本发明提供的单光纤双向光收发器件的接收光路原理图。
图4是将TO管座的斜面可以拆分为两部分的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下参照附图,对本发明进一步详细说明,以求更清楚明了地理解本发明的结构和工作过程,但不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示,本发明提供的单光纤双向光收发器件包括:TO管座1、封装在TO管壳内的激光器2、封装在TO管壳内的探测器3、不等厚透镜光栅4和光纤连接器5。TO管座1切面呈直角梯形,其直角面与TO管脚相连,管脚方向与TO管壳轴向方向平行;TO管座1斜面与TO管壳轴向方向呈α夹角。激光器2与探测器3焊接在TO管座1的斜面上,二者并列排布,电极引线由管座斜面经整个TO管座1引至管脚,与管脚相连。激光器2的光发射面与探测器3的光接收面均保持与TO管座1斜面平行。不等厚透镜光栅4倾斜放置固定,与TO管壳轴向方向夹角为β。激光器2发出光信号,经过不等厚透镜光栅4折射,进入光纤连接器5中的光纤;外界光由光纤入射进BOSA,经过不等厚透镜光栅4折射,进入探测器3。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,TO管壳管脚一般有八根,包括一激光器电流偏置管脚,一激光器射频信号输入管脚,一激光器背光探测管脚,一探测器TIA工作电压管脚,一探测器偏置电压管脚,两探测器射频信号输出管脚,以及一激光器和探测器共用接地管脚。激光器2也可以包括两射频信号输入管脚,此时TO管壳管脚一共有九根。当激光器2有内建致冷器时,还需加两根管脚,分别为致冷器的正负电压管脚。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,如图2所示,激光器2发射波长为λ2的光信号,光信号入射进不等厚透镜光栅4后,由于不等厚透镜光栅4对其折射率为n2,当光信号从不等厚透镜光栅4出射后,由于不等厚透镜光栅4的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好以平行于TO管壳轴向方向进入光纤连接器5。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,如图3所示,波长为λ3的光信号从光纤入射进来时,其传播方向与TO管壳轴向方向平行,光信号首先入射进不等厚透镜光栅4。不等厚透镜光栅4对波长为λ3的光信号的折射率为n3。当光信号从不等厚透镜光栅4出射后,由于不等厚透镜光栅4的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好垂直照射在探测器3上。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,如图4所示,TO管座1的斜面可以拆分为两部分,两部分斜面与TO管壳轴向方向夹角分别为α2和α3,激光器2和探测器3分别处于两个不同部分的斜面上,配合不等厚透镜光栅4的折射率和位置,可以使激光器2出射的波长为λ2的光信号最后以平行TO管壳轴向方向进入光纤连接器5,又可以使波长为λ3的光信号从光纤入射进来后,经过不等厚透镜光栅4的折射,垂直照射在探测器3上。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,不等厚透镜光栅4的材料选取很关键。要求其对波长为λ2和λ3的光有较好的透射率。为了改善不等厚透镜光栅4对波长为λ2和λ3的光的透射率,可以在不等厚透镜光栅4两面镀上对波长为λ2和λ3的光的高透膜。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,不等厚透镜光栅4的厚度变化率和其放置在TO管壳中与TO管壳轴向方向夹角β很重要。要选取合适的厚度变化率,并以恰当的角度β放置不等厚透镜光栅4,以保证出射光信号经过不等厚透镜光栅4折射后以平行TO管壳轴向方向进入光纤连接器,入射光信号经过不等厚透镜光栅4折射后照射在探测器上。
在本发明的单光纤双向光收发器件中,激光器2与不等厚透镜光栅4之间可加装适用于波长为λ2的光隔离器,只有波长为λ2的光才能入射进不等厚透镜光栅4。探测器3与不等厚透镜光栅4之间可加装用于波长为λ3的光隔离器,只有波长为λ3的光才能入射到探测器2的表面。加装光隔离器可以保护激光器2,并可以保持BOSA***的稳定。
以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种单光纤双向光收发器件,其特征在于,该单光纤双向光收发器件包括TO管座(1)、封装在TO管壳内的激光器(2)、封装在TO管壳内的探测器(3)、不等厚透镜光栅(4)和光纤连接器(5),其中:
TO管座(1)切面呈直角梯形,其直角面与TO管脚相连,管脚方向与TO管壳轴向方向平行;
激光器(2)与探测器(3)焊接在TO管座(1)的斜面上,二者并列排布,电极引线由管座斜面经整个TO管座(1)引至管脚,与管脚相连;
不等厚透镜光栅(4)倾斜放置固定,与TO管壳轴向方向夹角为β;
激光器(2)发出光信号,经过不等厚透镜光栅(4)折射,进入光纤连接器(5)中的光纤;外界光由光纤入射进该单光纤双向光收发器件,经过不等厚透镜光栅(4)折射,进入探测器(3)。
2.根据权利要求1所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述激光器(2)的光发射面与探测器(3)的光接收面均保持与TO管座(1)斜面平行。
3.根据权利要求1所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述TO管座(1)的斜面被拆分为两部分,两部分斜面与TO管壳轴向方向夹角分别为α2和α3,激光器(2)和探测器(3)分别处于两个不同部分的斜面上,配合不等厚透镜光栅(4)的折射率和位置,使激光器(2)出射的波长为λ2的光信号最后以平行TO管壳轴向方向进入光纤连接器(5),又使波长为λ3的光信号从光纤入射进来后,经过不等厚透镜光栅(4)的折射,垂直照射在探测器(3)上。
4.根据权利要求3所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述激光器(2)发射波长为λ2的光信号,光信号入射进不等厚透镜光栅(4)后,由于不等厚透镜光栅(4)对其折射率为n2,当光信号从不等厚透镜光栅(4)出射后,由于不等厚透镜光栅(4)的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好以平行于TO管壳轴向方向进入光纤连接器(5)。
5.根据权利要求3所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,波长为λ3的光信号从光纤入射进来时,其传播方向与TO管壳轴向方向平行,光信号首先入射进不等厚透镜光栅(4),不等厚透镜光栅(4)对波长为λ3的光信号的折射率为n3,当光信号从不等厚透镜光栅(4)出射后,由于不等厚透镜光栅(4)的棱形色散效应,光信号传播方向偏转了一定角度,正好垂直照射在探测器(3)上。
6.根据权利要求3所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述激光器(2)与不等厚透镜光栅(4)之间还加装适用于波长为λ2的光隔离器,只有波长为λ2的光才能入射进不等厚透镜光栅(4);所述探测器(3)与不等厚透镜光栅(4)之间还加装用于波长为λ3的光隔离器,只有波长为λ3的光才能入射到探测器(2)的表面。
7.根据权利要求1所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,为了改善所述不等厚透镜光栅(4)对光的透射率,在不等厚透镜光栅(4)两面镀上高透膜。
8.根据权利要求1所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述TO管脚有八根,包括:一激光器电流偏置管脚、一激光器射频信号输入管脚、一激光器背光探测管脚、一探测器TIA工作电压管脚、一探测器偏置电压管脚、两探测器射频信号输出管脚,以及一激光器和探测器共用接地管脚。
9.根据权利要求8所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,所述激光器(2)包括两射频信号输入管脚,此时TO管壳管脚一共有九根。
10.根据权利要求9所述的单光纤双向光收发器件,其特征在于,当激光器(2)有内建致冷器时,还需加两根管脚,分别为致冷器的正负电压管脚。
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