專利名稱：平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件與光收發(fā)一體模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光通信領(lǐng)域，尤其涉及一種平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件與光收發(fā)一體模塊。
背景技術(shù)：
單纖雙向光組件是用于光傳送網(wǎng)和光接入網(wǎng)的核心光組件之一，是把激光器和探測(cè)器系列封裝在一起，共同通過(guò)一根光纖來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的雙向傳輸。目前普遍采用的技術(shù)實(shí)施方式是采用分立元器件技術(shù)，把同軸封裝(TO-CAN)的激光器和探測(cè)器以及波分復(fù)用(WDM)薄膜濾光片封裝在一個(gè)金屬殼中，通過(guò)一個(gè)光纖耦合輸出。這種技術(shù)方式目前已經(jīng)非常成熟，常見(jiàn)的有兩端口(電端口)和三端口兩種形式。但是由于其封裝體積較大，同時(shí)大都采用手工方式進(jìn)行封裝，無(wú)論是生產(chǎn)效率，封裝可靠性還是量產(chǎn)成本控制方面都不具備優(yōu)勢(shì)。隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的日益民用化，成本壓力越來(lái)越大，這種傳統(tǒng)的技術(shù)方式的弊端就越來(lái)越明顯。近年來(lái)，新興PLC技術(shù)越來(lái)越成熟，其在光分路器，DWDM復(fù)用/解復(fù)用器，ROADM等領(lǐng)域已經(jīng)取得重要應(yīng)用，同樣，在單纖雙向收發(fā)器件領(lǐng)域，PLC技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品化，只不過(guò)由于其核心技術(shù)和設(shè)備門(mén)檻較高，目前具備實(shí)際生產(chǎn)雙向收發(fā)器件能力的廠家并不多。另一方面，目前的光纖通信網(wǎng)絡(luò)終端光組件并不具備監(jiān)控和檢測(cè)光纖鏈路故障的功能，一旦某條網(wǎng)絡(luò)路徑出現(xiàn)故障，則需要斷開(kāi)某個(gè)或者兩個(gè)終端光組件的工作，從某一端接入價(jià)格昂貴的光時(shí)域反射儀(Optical Time Domain Reflector,簡(jiǎn)稱OTDR)尋找故障點(diǎn)的位置，而由于獨(dú)立的OTDR設(shè)備價(jià)格昂貴，體積龐大，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)中的收發(fā)模塊進(jìn)行監(jiān)控和檢測(cè)很不方便，造成網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高，且使用不便等缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型為了克服以上的不足，提出了一種平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件和包含其的光收發(fā)一體模塊，其中集成了 OTDR功能，以解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題。本實(shí)用新型的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下的技術(shù)方案予以解決:一種平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，包含:光纖和殼體，所述殼體的內(nèi)腔中設(shè)有第一光發(fā)射器、第二光接收器、第一波分復(fù)用濾光片、以及第二光發(fā)射器、第一光接收器、第二波分復(fù)用濾光片和平面光波導(dǎo)，所述第一波分復(fù)用濾光片耦合在所述平面光波導(dǎo)的第一端口和第二光接收器之間，所述第二波分復(fù)用濾光片耦合在所述平面光波導(dǎo)的第二端口和第一光接收器之間，所述平面光波導(dǎo)上設(shè)有第一光路、第二光路、第三光路和第四光路，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器耦合，所述第一光路的第二端和第二光路的第二端耦合于平面光波導(dǎo)的第一端口，所述第三光路的第一端和第二光發(fā)射器耦合，所述第三光路的第二端和第四光路的第二端耦合于平面光波導(dǎo)的第二端口，所述第二光路的第一端和第四光路的第一端交叉形成光耦合器，耦合于平面光波導(dǎo)的第三端口，所述平面光波導(dǎo)的第三端口與光纖耦合。[0007]在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器之間設(shè)有透鏡，所述第三光路的第一端和第二光發(fā)射器之間也設(shè)有透鏡。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器之間設(shè)有光隔離器。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器的出光面的背面分別設(shè)有監(jiān)控光電二極管。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光接收器和第二光接收器的電輸出端連接有跨阻放大器。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端的波導(dǎo)方向與出光端面的法線之間傾斜一定角度。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端在所述平面光波導(dǎo)的邊緣處還設(shè)有光吸收材料。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端在所述平面光波導(dǎo)的邊緣處還設(shè)有增透膜。在本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例中，所述第二光路和第四光路交叉形成的光耦合器具有不對(duì)稱分光比。本實(shí)用新型還公開(kāi)了一種光收發(fā)一體模塊，包括模塊外殼、外圍電路和上述任一項(xiàng)所述的光收發(fā)一體組件。本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件和包含其的光收發(fā)一體模塊，內(nèi)置了發(fā)出通信信號(hào)和診斷信號(hào)的光發(fā)射器，和接收通信信號(hào)和診斷信號(hào)的光接收器，通過(guò)平面光波導(dǎo)(PLC)將OTDR功能集成在單纖雙向光組件中。本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件和包含其的光收發(fā)一體模塊同時(shí)具備通信和光纖鏈路故障診斷的功能，一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和診斷很方便，極大的降低了網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本，為運(yùn)營(yíng)商對(duì)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供了更經(jīng)濟(jì)更易維護(hù)的解決方案。另外，本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件和包含其的光收發(fā)一體模塊可以工作在兩種診斷模式，其內(nèi)部集成的兩個(gè)光發(fā)射器均可以發(fā)射低頻OTDR探測(cè)信號(hào)，兩種診斷模式均可以用來(lái)判斷待檢測(cè)光纖鏈路是否出現(xiàn)故障，并得知具體的故障點(diǎn)的距離和位置。由于本實(shí)用新型的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件和包含其的光收發(fā)一體模塊內(nèi)部集成的兩個(gè)不同的光發(fā)射器的波長(zhǎng)不同，而不同波長(zhǎng)對(duì)不同的光纖鏈路的故障類型響應(yīng)不一樣，如果進(jìn)一步將兩種診斷模式下分別得到的探測(cè)反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)處理、分析和比較，可以得知待檢測(cè)光纖鏈路的故障類型，例如可以分辨出是彎折過(guò)大還是光纖受損(斷裂、破損)等。

圖1是本實(shí)用新型的實(shí)施例一的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例二的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本實(shí)用新型的實(shí)施例三的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體的實(shí)施方式并結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施例一:如圖1所示，一種光收發(fā)一體組件，包含:光纖I和殼體2，所述殼體2的內(nèi)腔中設(shè)有第一光發(fā)射器(LDl) 3、第二光接收器(PD2)4、第一波分復(fù)用濾光片(WDMl) 5、以及第二光發(fā)射器(LD2) 6、第一光接收器(PDl) 7、第二波分復(fù)用濾光片(WDM2) 8和平面光波導(dǎo)(PLC)9，所述第一波分復(fù)用濾光片(WDM1)5耦合在所述平面光波導(dǎo)(PLC)9的第一端口 9A和第二光接收器(PD2) 4之間，所述第二波分復(fù)用濾光片(WDM2) 8耦合在所述平面光波導(dǎo)(PLC) 9的第二端口 9B和第一光接收器(PDl) 7之間，所述平面光波導(dǎo)(PLC)9上設(shè)有第一光路91、第二光路92、第三光路93和第四光路94，所述第一光路91的第一端91a和第一光發(fā)射器(LDl)3稱合,所述第一光路91的第二端91b和第二光路92的第二端92b稱合于平面光波導(dǎo)(PLC)9的第一端口 9A,所述第三光路93的第一端93a和第二光發(fā)射器(LD2)6稱合,所述第三光路93的第二端93b和第四光路94的第二端94b耦合于平面光波導(dǎo)(PLC) 9的第二端口 9B，所述第二光路92的第一端92a和第四光路94的第一端94a交叉形成光耦合器，耦合于平面光波導(dǎo)(PLC) 9的第三端口 9C，所述平面光波導(dǎo)(PLC) 9的第三端口 9C與光纖I奉禹合。當(dāng)光模塊工作在非診斷模式時(shí)，第一光發(fā)射器(LDl) 3發(fā)射第一通信信號(hào)λ 1，第一通信信號(hào)λ I從第一光路91的第一端91a輸入,并從第一光路91的第二端91b輸出，經(jīng)由第一波分復(fù)用濾光片(WDM1)5的反射進(jìn)入第二光路92的第二端92b，并從第二光路92的第一端92a輸出到光纖I中；同時(shí)光纖I接收到的第二通信信號(hào)λ 2從第二光路92的第一端92a輸入,并從第二光路92的第二端92b輸出，經(jīng)由第一波分復(fù)用濾光片(WDMl) 5的透射，然后被第二光接收器4 (Η)2)接收。當(dāng)光模塊工作在診斷模式一時(shí)，第一光發(fā)射器(LDl) 3和第二光接收器(PD2) 4繼續(xù)工作。與非診斷模式的區(qū)別在于，在第一光發(fā)射器(LD1)3發(fā)射的原有高頻信號(hào)上又額外加載了一個(gè)調(diào)制深度不高的低頻光時(shí)域反射(OTDR)探測(cè)信號(hào)λ I'，該低頻OTDR探測(cè)信號(hào)λ 11沿著與原來(lái)λ I相同的路徑傳輸?shù)焦饫wI輸出，在經(jīng)過(guò)一段待檢測(cè)光纖鏈路后產(chǎn)生的菲涅爾反射和瑞利背散射信號(hào)λ I"從第二光路92和第四光路94的公共端即平面光波導(dǎo)(PLC) 9的第三端口 9C輸入，大部分信號(hào)經(jīng)由第四光路94的第二端94b輸出，并經(jīng)由第二波分復(fù)用濾光片(WDM2)8透射進(jìn)入剛剛開(kāi)始工作的第一光接收器(PD1)7，由第一光接收器(PDl) 7轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并由模塊的外圍電路進(jìn)行處理。當(dāng)光模塊工作在診斷模式二時(shí)，第二通信信號(hào)λ 2信號(hào)源暫時(shí)關(guān)斷，第二光發(fā)射器(LD2) 6發(fā)射一個(gè)低頻OTDR探測(cè)信號(hào)λ2'，從第三光路93的第一端93a輸入，并從第三光路93的第二端93b輸出，經(jīng)由第二波分復(fù)用濾光片(WDM2) 8反射輸入至第四光路94的第二端94b，從第二光路92和第四光路94的公共端即平面光波導(dǎo)(PLC)9的第三端口 9C輸出到光纖I。在經(jīng)過(guò)一段待檢測(cè)光纖鏈路后產(chǎn)生的菲涅爾反射和瑞利背散射信號(hào)λ 2"先是沿與λ2'相反的路徑傳輸?shù)降诙饴?2和第四光路94的公共端即平面光波導(dǎo)(PLC)9的第三端口 9C，然后大部分信號(hào)沿與第二通信信號(hào)λ 2相同的路徑從第二光路92的第二端92b輸出，經(jīng)由第一波分復(fù)用濾光片(WDMl) 5透射進(jìn)入第二光接收器(PD2) 4，而此時(shí)第二光接收器(PD2) 4只是作為探測(cè)OTDR信號(hào)λ 2"的接收器工作。兩種診斷模式均可以用來(lái)判斷待檢測(cè)光纖鏈路是否出現(xiàn)故障，并得知具體的故障點(diǎn)的距離和位置。由于不同的波長(zhǎng)對(duì)不同的光纖鏈路的故障類型響應(yīng)不一樣，如果進(jìn)一步將兩種診斷模式下分別得到的探測(cè)反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)處理、分析和比較，可以得知待檢測(cè)光纖鏈路的故障類型，例如可以分辨出是彎折過(guò)大還是光纖受損(斷裂、破損)等。實(shí)施例二:本實(shí)施例在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上做了以下改進(jìn):如圖2所示，在第一光發(fā)射器(LD1)3和第二光發(fā)射器(LD2)6與平面光波導(dǎo)(PLC)
9之間分別設(shè)有第一耦合透鏡(LENSl)IO和第二耦合透鏡(LENS2)14，以改進(jìn)第一光發(fā)射器(LDl) 3和第一光發(fā)射器(LD2) 6與光纖I之間的耦合效率，提高出光功率。在光發(fā)射器的出光一側(cè)設(shè)置光隔離器，從而避免系統(tǒng)中的回返光對(duì)光發(fā)射器的芯片的造成影響。如圖2所不,在第一光發(fā)射器(LDl) 3與第一光路91的第一端91a之間設(shè)有第一光隔離器(IS0LAT0R1) 11。小部分信號(hào)光作為噪聲原路返回至第一光路91的第一端91a附近,第一光隔離器(ISOLATORl)ll將大部分能量光隔離掉,從而降低對(duì)第一光發(fā)射器(LDl) 3產(chǎn)生的影響。在第二光發(fā)射器(LD2) 6與第三光路93的第一端93a之間也可以設(shè)置第二光隔離器(IS0LAT0R2) 15。在第一光發(fā)射器(LD1)3的背對(duì)平面光波導(dǎo)(PLC)9的一側(cè)設(shè)置第一監(jiān)控光電二極管(MPDl) 12，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控第一光發(fā)射器(LDl) 3的工作情況；在第二光發(fā)射器(LD2) 6的背對(duì)平面光波導(dǎo)(PLC) 9的一側(cè)設(shè)置第二監(jiān)控光電二極管(MPD2) 16，用于實(shí)時(shí)監(jiān)控第二光發(fā)射器(LD2) 6的工作情況。第一光接收器(PDl) 7的輸出端連接有第一跨阻放大器(TIAl) 17，第二光接收器(ro2)4的輸出端連接有第二跨阻放大器(TIA2) 13，將光接收器輸出的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電
壓信號(hào)。實(shí)施例三:如圖3所示，本實(shí)施例與實(shí)施例二的區(qū)別在于，第二光路92和第四光路94所組成的Y型光耦合器采用不對(duì)稱的分光比，比如90:10，第二光路92占總光強(qiáng)的90%，第四光路94占總光強(qiáng)的10%。本實(shí)施例與實(shí)施例二的另一個(gè)區(qū)別在于，第二光隔離器(IS0LAT0R2)15省掉不用。第一波長(zhǎng)發(fā)射光路和第二波長(zhǎng)接收光路的光功率損耗均只有0.5dB左右，在此分光比例下，非診斷模式下第一光發(fā)射器(LDl) 3和第二光接收器(PD2) 4的發(fā)射和接收光功率沒(méi)有明顯損耗，保證通信鏈路的功率需求。同時(shí)，第二波長(zhǎng)診斷信號(hào)即OTDR探測(cè)信號(hào)入2'經(jīng)Y型光耦合器進(jìn)入光纖I時(shí)，經(jīng)歷了 IOdB的損耗，從鏈路反射后OTDR探測(cè)信號(hào)入2"經(jīng)光纖I再進(jìn)入Y型光耦合器λ 2"后，正常用于探測(cè)的信號(hào)僅再衰減0.5dB后就通過(guò)第二光路92到達(dá)第二光接收器(PD2)4，而另有部分作為噪聲光再次衰減IOdB后經(jīng)第四光路94回到第二光發(fā)射器(LD2) 6，也即在此分光比例下，第二波長(zhǎng)診斷信號(hào)反射回第二光發(fā)射器(LD2)6的部分已經(jīng)自然經(jīng)歷了約20dB的損耗。因此，相當(dāng)于第三光路93中天然獲得了20dB的隔離度，第二光隔離器(IS0LAT0R2) 15可以省掉不用，降低了組件成本。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，例如改變平面光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，或者改變光隔離器、耦合透鏡、監(jiān)控光電二極管等部件的組合形式，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，包含:光纖和殼體，所述殼體的內(nèi)腔中設(shè)有第一光發(fā)射器、第二光接收器、第一波分復(fù)用濾光片、以及第二光發(fā)射器、第一光接收器、第二波分復(fù)用濾光片和平面光波導(dǎo)，所述第一波分復(fù)用濾光片耦合在所述平面光波導(dǎo)的第一端口和第二光接收器之間，所述第二波分復(fù)用濾光片耦合在所述平面光波導(dǎo)的第二端口和第一光接收器之間，所述平面光波導(dǎo)上設(shè)有第一光路、第二光路、第三光路和第四光路，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器耦合，所述第一光路的第二端和第二光路的第二端耦合于平面光波導(dǎo)的第一端口，所述第三光路的第一端和第二光發(fā)射器耦合，所述第三光路的第二端和第四光路的第二端耦合于平面光波導(dǎo)的第二端口，所述第二光路的第一端和第四光路的第一端交叉形成光耦合器，耦合于平面光波導(dǎo)的第三端口，所述平面光波導(dǎo)的第三端口與光纖f禹合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器之間設(shè)有透鏡，所述第三光路的第一端和第二光發(fā)射器之間也設(shè)有透鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光路的第一端和第一光發(fā)射器之間設(shè)有光隔離器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光發(fā)射器和第二光發(fā)射器的出光面的背面分別設(shè)有監(jiān)控光電二極管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光接收器和第二光接收器的電輸出端連接有跨阻放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端的波導(dǎo)方向與出光端面的法線之間傾斜一定角度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端在所述平面光波導(dǎo)的邊緣處還設(shè)有光吸收材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第一光路的第一端和第三光路的第一端在所述平面光波導(dǎo)的邊緣處還設(shè)有增透膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，其特征在于，所述第二光路和第四光路交叉形成的光耦合器具有不對(duì)稱分光比。
10.一種光收發(fā)一體模塊，其特征在于，包括模塊外殼、夕卜圍電路和權(quán)利要求1-9中任一項(xiàng)所述的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件與光收發(fā)一體模塊，其中的平面光波導(dǎo)型單纖雙向四端口光組件，包含光纖和殼體，所述殼體的內(nèi)腔中設(shè)有第一光發(fā)射器、第二光接收器、第一波分復(fù)用濾光片、以及第二光發(fā)射器、第一光接收器、第二波分復(fù)用濾光片和平面光波導(dǎo)。本實(shí)用新型還公開(kāi)了包含上述光組件的光收發(fā)一體模塊。本實(shí)用新型的光組件和光模塊同時(shí)具備通信和光纖鏈路故障診斷的功能，一體化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，為運(yùn)營(yíng)商對(duì)監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行提供了更經(jīng)濟(jì)更易維護(hù)的解決方案。同時(shí)，本實(shí)用新型的光組件和光模塊可以工作在兩種診斷模式，將兩種診斷模式下分別得到的探測(cè)反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)處理、分析和比較，可以得知待檢測(cè)光纖鏈路的故障類型。
文檔編號(hào)H04B10/40GK202978953SQ20122068676
公開(kāi)日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者高國(guó)祥, 何偉強(qiáng) 申請(qǐng)人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司