CN201986098U

CN201986098U - 一种万兆xgpon光网络单元粗波分复用光电器件

Info

Publication number: CN201986098U
Application number: CN201120089308XU
Authority: CN
Inventors: 宋琛
Original assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Current assignee: Hisense Broadband Multimedia Technology Co Ltd
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-03-30

Abstract

本实用新型公开了一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件。所述粗波分复用光电器件包括有若干个具有不同上行发射波长λ_n、相互独立的单纤双向光电器件单元，n为大于1的自然数，且单纤双向光电器件单元的发射波长为粗波分复用波长。本实用新型通过在光网络单元中设置多个粗波分复用上行发射波长的光电器件，再通过波分复用器接入光网络，从而实现增加光纤容量、提高光网络单元用户带宽利用率的功能。

Description

一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件

技术领域

本实用新型涉及光通信技术领域，具体地说，是涉及一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用单纤双向光电器件。

背景技术

随时光通信技术的不断发展，PON（无源光网络）接入技术趋向于大带宽、大分光比及长距离的发展方向。相对来说，具有10Gbps下行速率的XGPON（万兆吉比特无源光网络）因其带宽高、兼容性好、能很快成熟及应用等技术特征及思路，其更符合中国FTTB的建设思路，易于实现规模化生产，产业链成熟迅速，而且因其以及与现有1G GPON具有良好的兼容性，已经得到广泛推广和应用。

但是，目前的XGPON接入技术中，其上下行均工作在单一波长，各用户通过时分的方式进行数据传输。这种在单一波长上为每用户分配时间片的机制，既限制了每个用户的可用带宽，又大大浪费了光纤自身的可用带宽。随着业务量的不断增加，使得传统的光纤资源紧张日趋严重。另一方面，在这种高功率预算光网络中还存在一些技术缺陷，例如，用于光网络单元的光器件设备密度较小、通用性较差，光模块功率和接收灵敏度不足等，因而限制了XGPON网络的进一步推广和应用。

发明内容

本实用新型针对现有XGPON接入技术在使用过程中存在的上述缺点和不足，提供了一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件，通过在光网络单元中设置多个具有不同上行发射波长的单纤双向光电器件单元，再通过波分复用器接入光网络，增加了光纤容量，提高了光网络单元用户带宽利用率。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：

一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件，包括有若干个具有不同上行发射波长 λ_n、相互独立的单纤双向光电器件单元，n为大于1的自然数。

如上所述的光电器件，所述单纤双向光电器件单元中设置有激光器，激光器发射的上行光信号的波长为粗波分复用波长。

如上所述的光电器件，所述n优选为4，所述万兆XGPON光网络单元中的单纤双向光电器件单元的上行发射波长包括有1450nm、1470nm、1510nm及1530nm，以兼容现有GPON网络，并尽可能地提高光纤容量。

如上所述的光电器件，为保证上行光信号和下行光信号不会相互干涉，从而实现两个不同波长的单纤双向传输，所述单纤双向光电器件单元包括壳体、以及设置在壳体内的激光器和光电探测器，沿激光器的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件及光电器件单元的光接口，在第一波分复用元件的一侧依次设置有第二波分复用元件及光电探测器；第一波分复用元件对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，第二波分复用元件对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射，且第一波分复用元件与第二波分复用元件间的设置角度使得从光接口传输至第一波分复用元件中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件。

如上所述的光电器件，所述第一波分复用元件优选与所述激光器的水平光轴成45°夹角，此时，所述第二波分复用元件及所述光电探测器依次设置在第一波分复用元件的上方、且与激光器的水平光轴相垂直的方向上。

如上所述的光电器件，为进一步提高单纤双向光电器件单元的整体性能，所述激光器通过有源耦合方式与所述光接口进行定位；所述光电探测器通过有源耦合方式与所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件进行定位。

如上所述的光电器件，在所述激光器与所述第一波分复用元件之间还设置有与激光器发射的上行光信号的波长相对应的隔离器，以提高激光器的发射抗干扰能力。

如上所述的光电器件，所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件可以采用滤光片来实现。

如上所述的光电器件，所述壳体为金属壳体，所述光接口通过激光焊接固定在所述金属壳体上，所述光电探测器通过绝缘材料固定在所述金属壳体上。

如上所述的光电器件，所述光电探测器优选采用雪崩光电二极管APD，以进一步提高光器件的接收灵敏度，并满足标准所要求的高功率链路概算要求。且所述单纤双向光电器件单元采用小型化封装方式进行封装，以提高设备密集度。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型的粗波分复用光电器件包括有若干个相互独立的、具有不同上行发射波长的单纤双向光电器件单元，并通过波分复用器实现不同上行波长信号在同一根光纤中进行传输，可以增加光纤传输容量、提高光纤利用率，同时可以提高光网络单元端用户的上行访问带宽，满足用户大带宽的需求；

2、通过在单纤双向光电器件单元中设置两个波分复用元件，分别对不同波段的光波完全透射或完全反射，能够保证上行光信号和下行光信号不会相互干涉，从而实现两个不同波长的光波的单纤双向传输。同时，波分复用元件体积较小，与激光器及光电探测器采用特定设置位置后固定并封装于壳体中，易于实现光电器件单元的小型化封装，进而便于实现光模块的设备密集化，提高设备密度。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

图1是本实用新型万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件一个实施例的应用结构示意图；

图2是图1实施例中单纤双向光电器件单元一个实施例的外形结构示意图；

图3是图2实施例的单纤双向光电器件单元内部封装结构示意图；

图4是图2实施例的单纤双向光电器件单元的光路原理示意图。

上述各图中，附图标记及其对应的部件名称如下：

11、光纤；12、波分复用器；131~13m、单纤双向光电器件单元；

21、壳体；22、激光器；23、隔离器；24、第一波分复用元件；25、第二波分复用元件；26、光电探测器；27、光接口；28、绝缘胶。

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进行详细的描述。

图1所示为本实用新型万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件一个实施例的应用结构示意图。

如图1所示，在该实施例中，万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件包括有m个单纤双向光电器件单元131~13m，这m个光电器件单元总共具有n个上行发射波长λ_n，n为大于1的自然数。其中，n可以与m相等，即每个光电器件单元均具有不同的上行发射波长；n也可以小于m，即存在具有相同上行发射波长的光电器件单元。m个光电器件单元发射的n个波长的上行光信号及接收的下行光信号通过波分复用器12耦合在一根光纤11中进行传输，实现万兆XGPON网络的单纤双向传输。

由于m个光电器件单元具有n个不同上行发射波长，可以在一根光纤11中传输一个波长的下行光信号的同时，还能传输n个不同波长的上行光信号，使得光纤11中传输的光信号的波长大于传统的两个波长，从而增加了光纤11的容量，提高了带宽利用率。而且，在将光电器件单元配置到终端用户时，m个用户将可以拥有n个上行发射波长来发射光信号，与传统m个用户只能使用一个上行发射波长分时发射光信号相比，将用户的平均上行访问带宽提高了n倍，从而便于进一步解决目前光纤资源紧张的问题。

在该实施例中，考虑到光网络单元大部分时间是接收下行光信号、上行发射光信号的概率较小的特点，m个光电器件单元发射的上行光信号的波长可以采用粗波分复用波长来实现，相应的，光电器件单元中的激光器采用能发射粗波分复用波长的激光器即可。

具体来说，为兼容现有的GPON网络、并尽可能地提高光纤容量，n优选为4，相应的，光电器件单元的上行发射波长λ_n包括有1450nm、1470nm、1510nm及1530nm。

对于该实施例中的每一个单纤双向光电器件单元来说，可以采用图2至图4的结构形式来实现。其中，图2示出了图1实施例中单纤双向光电器件单元一个实施例的外形结构示意图，图3是该单纤双向光电器件单元内部封装结构示意图，而图4则是图2该单纤双向光电器件单元的光路原理示意图。

如图2及图3所示，该实施例的光电器件单元包括有金属壳体21，在壳体21内设置有激光器22和光电探测器26。为满足万兆XGPON网络的需要，激光器22的发射速率为2.5Gbps，光电探测器26的接收速率为10Gbps。激光器22和光电探测器26通过两个波分复用元件集成在壳体21中，从而在一条光纤上实现2.5Gbps的光信号发射和10Gbps光信号接收的单纤双向传输。其结构具体来说如下：

沿激光器22的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件24及光电器件单元的光接口27，在第一波分复用元件24的一侧设置有第二波分复用元件25及光电探测器26。其中，第一波分复用元件24对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，而第二波分复用元件25对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射。并且，第一波分复用元件24与第二波分复用元件25间的设置角度使得从光接口27传输至第一波分复用元件24中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件25，从而确保激光器2发射的第一波段的光波顺利经第一波分复用元件24的透射从光接口7中输出，而从光接口27中传输来的外部网络的第二波段的光波顺利经第一波分复用元件24的反射及第二波分复用元件25的透射而被光电探测器26接收。

如该实施例的图3及图4所示，为简化光电器件单元的结构、保证光信号的收发灵敏度，第一波分复用元件24优先选择与激光器22的水平光轴成45°夹角设置。此时，第二波分复用元件25及光电探测器26将依次设置在第一波分复用元件24的上方、且与激光器22的水平光轴相垂直的方向上。

为避免光路中被反射回来的发射光信号进入激光器22中而对其发射信号造成干扰，该实施例在激光器22与第一波分复用元件24之间设置了隔离器23，以提高激光器22的发射抗干扰能力。

对于该实施例光器件所应用的万兆XGPON网络而言，上述第一波段的光波为光电器件单元发射的、波长为λ_n的光波，第二波段的光波为光电器件单元接收的、波长为1577nm的光波。而隔离器23是与激光器22发射的上行光信号的波长λ_n相对应的隔离器。

整个光器件的组装可采用下述过程：

首先，将激光器22固定在金属壳体21上。然后，在激光器22的水平光轴方向上依次固定隔离器23、第一波分复用元件24，并在第一波分复用元件24的上方、垂直于激光器22的水平光轴方向上固定第二波分复用元件25。然后，激光器22发射第一波段的光信号，将激光器22通过有源耦合方式与光接口27进行定位；在确定光接口27的位置后，将光接口27通过激光焊接方式固定在金属壳体21上。之后，利用光接口27接收外部网络的第二波段的光信号，将光电探测器26通过有源耦合方式与第一波分复用元件24及第二波分复用元件25进行定位，然后用绝缘胶28将光电探测器26固定在壳体21上，实现光电探测器26与金属壳体21的绝缘。

在该实施例中，第一波分复用元件24及所述第二波分复用元件25均可以采用滤光片来实现，或者也可以采用其他能够满足所要求的光路传输条件的波分复用元件。光电探测器26作为接收光信号的主要组件，为进一步提高光电器件单元的接收灵敏度、达到标准所要求的高功率链路概算要求，优选采用雪崩光电二极管APD来实现。而光接口27作为光电器件单元的公共输入、输出端口，可以采用SC插拔型或LC插拔型中的任一种，以与外部网络的光口相连接，实现单纤双向传输功能。

对于该实施例的光器件，为提高设备密集度，该光电器件单元优选采用小型化封装方式进行封装。

下面结合图4对上述实施例的光电器件单元的光路原理作一具体描述。

如上所述，对于万兆XGPON网络的光网络单元来说，光电器件单元发射光信号的波长为λ_n，而接收的光信号的波长为1577nm。激光器22发射的λ_n波长的光信号沿水平光轴自左至右传输，首先进入隔离器23，其能量被隔离器23完全通过后，再经过第一波分复用元件24，其能量被第一波分复用元件24也完全透过，然后进入光接口27后进入外部光网络。

由外部光网络进入光电器件单元的1577nm波长的光信号经光接口7沿水平光轴先入射到第一波分复用元件24的表面，其能量被第一波分复用元件24沿与水平光轴成90度夹角方向全部反射后，向上入射到第二波分复用元件25的表面，然后被第二波分复用元件25全部透过，进入光电探测器26，实现对光信号的接收。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims

1.一种万兆XGPON光网络单元粗波分复用光电器件，其特征在于，所述粗波分复用光电器件包括有若干个具有不同上行发射波长λ_n、相互独立的单纤双向光电器件单元，n为大于1的自然数。

2.根据权利要求1所述的光电器件，其特征在于，所述单纤双向光电器件单元中设置有激光器，激光器发射的上行光信号的波长为粗波分复用波长。

3.根据权利要求2所述的光电器件，其特征在于，所述n为4，所述万兆XGPON光网络单元中的单纤双向光电器件单元的上行发射波长包括有1450nm、1470nm、1510nm及1530nm。

4.根据权利要求1至3中任一项所述光电器件，其特征在于，所述单纤双向光电器件单元包括壳体、以及设置在壳体内的激光器和光电探测器，沿激光器的水平光轴方向依次设置有第一波分复用元件及光电器件单元的光接口，在第一波分复用元件的一侧依次设置有第二波分复用元件及光电探测器；第一波分复用元件对第一波段的光波完全透射、对第二波段的光波完全反射，第二波分复用元件对第一波段的光波完全反射、对第二波段的光波完全透射，且第一波分复用元件与第二波分复用元件间的设置角度使得从光接口传输至第一波分复用元件中的第二波段的光波完全反射至第二波分复用元件。

5.根据权利要求4所述的光电器件，其特征在于，所述第一波分复用元件与所述激光器的水平光轴成45°夹角，所述第二波分复用元件及所述光电探测器依次设置在第一波分复用元件的上方、且与激光器的水平光轴相垂直的方向上。

6.根据权利要求5所述的光电器件，其特征在于，所述激光器通过有源耦合方式与所述光接口进行定位；所述光电探测器通过有源耦合方式与所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件进行定位。

7.根据权利要求4所述的光电器件，其特征在于，在所述激光器与所述第一波分复用元件之间还设置有与激光器发射的上行光信号的波长相对应的隔离器。

8.根据权利要求4所述的光电器件，其特征在于，所述第一波分复用元件及所述第二波分复用元件均为滤光片。

9.根据权利要求4所述的光电器件，其特征在于，所述壳体为金属壳体，所述光接口通过激光焊接固定在所述金属壳体上，所述光电探测器通过绝缘材料固定在所述金属壳体上。

10.根据权利要求4所述的光电器件，其特征在于，所述光电探测器为雪崩光电二极管APD；所述单纤双向光电器件单元采用小型化封装方式进行封装。