CN110850536A - 一种5g前传的高速收发模块及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种5G前传的高速收发模块及其控制方法，包括发射端，接收端，输入输出端和光学内核组件；所述输入输出端输出的光信号经过光学内核组件后，由接收端接收；由发射端发出的光信号经过光学内核组件后由输入输出端接收。本发明避免了超窄间隔相邻波长之间的干扰，实现超窄间隔相邻波长的高隔离度，高回损，使5G子项标准里面的前传模块的7nm间隔2nm过渡带的高速收发模块得以实现。

Description

一种5G前传的高速收发模块及其控制方法
技术领域
本发明涉及光纤通讯技术领域，具体涉及一种5G前传的高速收发模块及其控制方法。
背景技术
随着光纤网络的应用越来越普及，尤其是当前5G网络的快速实施，以及点对点的数据传输,特别是5G中传和前传节点的大量布设，市场上对于相邻波长单纤双向组件的需求也越来越大。
为满足当前热门的5G前传网络需求，5G前传方案中从基站到机房，只布置一次光纤，基站设备可以是6波也可以是12波，然后根据业务开展的需要选用相应的几个波长。基站和机房都需要通过分合波模块将来自光模块的不同波长的光复用到一光纤中，将来自光纤中的不同波长的光分波到各个光模块。目前提出的5G前传方案的典型应用是采用6波的CWDM方案，波长相隔20nm，波长分别为1271nm、1291nm、1311nm、1331nm、1351nm、1371nm。
前传有5G单独组网，也有和4G混合组网。混合组网的时候,实际上一个基站有4G信号，也有5G信号，4G一个基站6个波长，5G也需要6个波长。为了未来更方便的基站兼容模式，在4G和5G混合组网的时候，就需要12个波长。提出的创新型Open-WDM/MWDM方案，基于现有的六个通道的CWDM 20nm通道波长间隔的基础上，解决方案是上调和下调3.5nm波长偏移，每个通道传输CW-3.5nm和CW+3.5nm的两个波长信号，形成波长间隔非等距的12波信号波分复用模块，如图1所示的12个波长。
目前市场上的单纤双向组件都是波长间隔很宽的两个波长的光信号。
最简单结构的单纤双向光收发模块组件的原理，如图2所示，光信号通过光纤由公共端1进入光学组件，在光学组件中，第一滤波片11与光路呈45度角，光束经过第一滤波片11发生90度反射，再经过第二滤波片12滤波，然后光束由接收端3接收。接收端3采用PD光电二极管为一种光探测器，用于光电转换，使光信号转化为电信号。发射端2采用激光二极管，发射端2光束经过第一滤波片11透射进入公共端1。
传统的双波长单纤双向光收发模块组件的原理如图3所示，其它原理及描述同图2，为增加信号稳定性，减少传输过程中的各种干扰，在发射端2的前端放一个光隔离器13（由一个磁环、两个偏振片、一个磁旋光片组成），使线路干扰不会反射回激光二极管。
在传统结构中，因为第一滤波片11必须是45°入射，实现不同波长的透射和反射，所以要满足应用要求，那么发射和接收端的波长就必须足够宽，否则就会导致透射波长信号或者反射波长信号无法有效分开。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种5G前传的高速收发模块及其控制方法，避免了超窄间隔相邻波长之间的干扰，实现超窄间隔相邻波长的高隔离度，高回损。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种5G前传的高速收发模块，包括发射端，接收端，输入输出端和光学内核组件；所述输入输出端输出的光信号经过光学内核组件后，由接收端接收；由发射端发出的光信号经过光学内核组件后由输入输出端接收。
进一步的，所述光学内核组件包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、0°窄带滤光片、磁旋光片、22.5°1/2波片和磁片。
进一步的，所述第二偏振分光棱镜为有直角边的梯形。
进一步的，所述第二偏振分光棱镜为平行四边形。
进一步的，输入输出端在第二偏振分光棱镜的偏振分光面输入输出。
进一步的，输入输出端在第二偏振分光棱镜的反射面输入输出。
进一步的，所述接收端与光学内核组件之间设置有0°窄带滤光片。
进一步的，所述发射端采用平窗激光二极管和非球透镜组合或负透镜和汇聚光激光二极管组合。
一种5G前传的高速收发模块的控制方法，所述发射端发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束；由发射端发出的发散光束光信号经过正透镜后变为平行光束光信号；由发射端发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第一偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的偏振分光面透射后由输入输出端接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面4透射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面反射后由输入输出接收。
由输入输出端输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜的偏振分光面透射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的反射面反射后到达第一偏振分光棱镜的偏振分光面，经偏振分光面透射后由接收端接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，经反射面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后由接收端接收。
一种5G前传的高速收发模块的控制方法，所述发射端发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束；由发射端发出的发散光束光信号经过正透镜后变为平行光束光信号；由发射端发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第一偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，还是垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后由输入输出端接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面透射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，还是平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面421，由偏振分光面透射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后由输入输出接收；
由输入输出端输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面透射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后由接收端光接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的反射面反射后到达第一偏振分光棱镜的偏振分光面，经偏振分光面透射后由接收端接收。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本发明使用了偏振分光棱镜、磁旋光片和波片等光学元件组成的光学内核组件，并在光路中采用准直光，使得超窄间隔相邻波长能够有效分开；在接收端放置0°窄带滤光片，避免了超窄间隔相邻波长之间的干扰，实现超窄间隔相邻波长的高隔离度，高回损，使5G子项标准里面的前传模块的7nm间隔2nm过渡带的高速收发模块得以实现。
附图说明
图1 当前4G和5G混合组网时所需要的12波长列表。
图2最简单的一种单纤双向双波长光收发模块组件的光学原理示意图。
图3传统的一种单纤双向双波长光收发模块组件的光学原理示意图。
图4是本发明实施例一的一种5G前传的高速收发模块的光学原理示意图。
图5是本发明实施例二的一种5G前传的高速收发模块的光学原理示意图。
图6是本发明实施例三的一种5G前传的高速收发模块的光学原理示意图。
图7是本发明一实施例的发射端平行光输出的另一种光学原理示意图。
图中：输入输出端-1，发射端-2，发射端2的激光芯片-21，正透镜-22，
接收端-3，接收端3的光电接收芯片-31，正透镜-32，第一偏振分光棱镜-41，第二偏振分光棱镜-42，0°窄带滤光片-5，22.5°1/2波片-6，磁旋光片-7，负透镜-8。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。
本发明提供一种5G前传的高速收发模块,包括输入输出端1，发射端2，发射端2的激光芯片21，正透镜22，接收端3，接收端3的光电接收芯片31，正透镜32，光学内核组件。光学内核组件包括第一偏振分光棱镜41、第二偏振分光棱镜42、0°窄带滤光片5、22.5°1/2波片6，磁旋光片7。
实施例1，请参考图4，本实施例包括输入输出端1，发射端2，发射端2的激光芯片21，正透镜22，接收端3，接收端3的光电接收芯片31，正透镜32，光学内核组件。光学内核组件包括第一偏振分光棱镜41、第二偏振分光棱镜42、0°窄带滤光片5、22.5°1/2波片6，磁旋光片7。光学内核组件粘贴固定于磁片上。发射端2发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束。由发射端2的激光芯片21发出的发散光束光信号经过正透镜22后变为平行光束光信号。由发射端2发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411反射后到达第一偏振分光棱镜41的反射面412，由反射面412反射后到达22.5°1/2波片6，经过22.5°1/2波片6和磁旋光片7后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜42后，经第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421透射后由输入输出端1接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411透射后到达22.5°1/2波片6，经过22.5°1/2波片6和磁旋光片7后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜42后，经第二偏振分光棱镜42的反射面422反射后到达第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421，由偏振分光面421反射后由输入输出1接收。
由输入输出端1输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421透射后到达磁旋光片7，经过磁旋光片7和22.5°1/2波片6后，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜41，经第一偏振分光棱镜41的反射面412反射后到达第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411，经偏振分光面411透射后由接收端光电探测器3接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421反射后到达第二偏振分光棱镜42的反射面422，经反射面422反射后到达磁旋光片7，经过磁旋光片7和22.5°1/2波片6后，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜41，经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411反射后由接收端光电探测器3接收。
实施例2，请参考图5，本实施例光路原理如同实施例一，只是第二偏振分光棱镜42的形状与实施例一的有点不同。实施例一的第二偏振分光棱镜42是有直角边的梯形，而实施例二中的第二偏振分光棱镜42是平行四边形。
实施例3，参考图6，本实施例中第二偏振分光棱镜42形状与实施例二的相同，是平行四边形。本实施例中输入输出端1是在第二偏振分光棱镜42的反射面423输入输出，如图6所示；而在实施例一和二中，输入输出端1是在第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421输入输出，如图4和图5所示。实施例三中的磁片磁场方向和实施例一和二中的磁片磁场方向不同，磁场方向不同，磁旋光片7对光束的偏振态旋转方向也不同。
本实施例中，发射端2发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束。由发射端2的激光芯片21发出的发散光束光信号经过正透镜22后变为平行光束光信号。由发射端2发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411反射后到达第一偏振分光棱镜41的反射面412，由反射面412反射后到达22.5°1/2波片6，经过22.5°1/2波片6和磁旋光片7后，还是垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜42后，经第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421反射后到达第二偏振分光棱镜42的反射面423，由反射面423反射后由输入输出端1接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411透射后到达22.5°1/2波片6，经过22.5°1/2波片6和磁旋光片7后，还是平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜42后，经第二偏振分光棱镜42的反射面422反射后到达第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421，由偏振分光面421透射后到达第二偏振分光棱镜42的反射面423，由反射面423反射后由输入输出1接收。
由输入输出端1输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜42的反射面423反射后到达第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421，由偏振分光面421透射后到达第二偏振分光棱镜42的反射面422，由反射面422反射后到达磁旋光片7，经过磁旋光片7和22.5°1/2波片6后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜41，经第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411反射后由接收端光电探测器3接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜42的反射面423反射后到达第二偏振分光棱镜42的偏振分光面421，由偏振分光面421反射后到达磁旋光片7，经过磁旋光片7和22.5°1/2波片6后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜41，经第一偏振分光棱镜41的反射面412反射后到达第一偏振分光棱镜41的偏振分光面411，经偏振分光面411透射后由接收端光电探测器3接收。
请参考图7，本发明实施例的发射端平行光输出的另一种光学原理示意图。由发射端2的激光芯片21发出的发散光束光信号经过正透镜22后变为汇聚光束光信号，汇聚光束光信号经过负透镜8后变为平行光束光信号，
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种5G前传的高速收发模块，其特征在于，包括发射端，接收端，输入输出端和光学内核组件；所述输入输出端输出的光信号经过光学内核组件后，由接收端接收；由发射端发出的光信号经过光学内核组件后由输入输出端接收。
2.根据权利要求1所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：所述光学内核组件包括第一偏振分光棱镜、第二偏振分光棱镜、0°窄带滤光片、磁旋光片、22.5°1/2波片和磁片。
3.根据权利要求2所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：所述第二偏振分光棱镜为有直角边的梯形。
4.根据权利要求2所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：所述第二偏振分光棱镜为平行四边形。
5.根据权利要求3或4所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：输入输出端在第二偏振分光棱镜的偏振分光面输入输出。
6.根据权利要求4所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：输入输出端在第二偏振分光棱镜的反射面输入输出。
7.根据权利要求1所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：所述接收端与光学内核组件之间设置有0°窄带滤光片。
8.根据权利要求1所述的一种5G前传的高速收发模块，其特征在于：所述发射端采用平窗激光二极管和非球透镜组合或负透镜和汇聚光激光二极管组合。
9.根据权利要求5所述的一种5G前传的高速收发模块的控制方法，其特征在于：所述发射端发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束；由发射端发出的发散光束光信号经过正透镜后变为平行光束光信号；由发射端发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第一偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的偏振分光面透射后由输入输出端接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面4透射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面反射后由输入输出接收;
由输入输出端输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜的偏振分光面透射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的反射面反射后到达第一偏振分光棱镜的偏振分光面，经偏振分光面透射后由接收端接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，经反射面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后由接收端接收。
10.根据权利要求6所述的一种5G前传的高速收发模块的控制方法，其特征在于：所述发射端发出的是单偏振态光束，单偏振态光束分成垂直方向偏振光束和平行方向偏振光束；由发射端发出的发散光束光信号经过正透镜后变为平行光束光信号；由发射端发出的垂直方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第一偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，还是垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的偏振分光面反射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后由输入输出端接收；其中的平行方向偏振光束经第一偏振分光棱镜的偏振分光面透射后到达22.5°1/2波片，经过22.5°1/2波片和磁旋光片后，还是平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第二偏振分光棱镜后，经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面421，由偏振分光面透射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后由输入输出接收；
由输入输出端输入的是任意偏振态光束,其中的平行方向偏振光束经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面透射后到达第二偏振分光棱镜的反射面，由反射面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，变为垂直方向偏振光束，垂直方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的偏振分光面反射后由接收端光接收；其中的垂直方向偏振光束,经第二偏振分光棱镜的反射面反射后到达第二偏振分光棱镜的偏振分光面，由偏振分光面反射后到达磁旋光片，经过磁旋光片和22.5°1/2波片后，变为平行方向偏振光束，平行方向偏振光束到达第一偏振分光棱镜，经第一偏振分光棱镜的反射面反射后到达第一偏振分光棱镜的偏振分光面，经偏振分光面透射后由接收端接收。
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