CN101887152A - 用于10g-epon的单纤双向对称光收发模块光组件 - Google Patents
用于10g-epon的单纤双向对称光收发模块光组件 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，发射端与接收端并排平行放置，光学镜组包括第一棱镜、第二棱镜、第一滤波片和第二滤波片，SC型连接头置于发射端与接收端的对称位置，在发射端与SC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，并在第一滤波片与发射端之间布置第一棱镜；第一滤波片与接收端之间布置第二滤波片，并在第二滤波片与第一滤波片之间设置第二棱镜。本发明单纤双向对称光收发模块光组件在输出光功率、灵敏度等主要性能上较好满足10G-EPON标准，在外型上与SFP+标准模块兼容。
Description
技术领域
本发明涉及光通信技术中的单纤双向光收发模块，尤其涉及一种用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件。
背景技术
目前光纤网络的应用越来越普及，世界各地光纤接入FTTH(Fiber ToThe Home，光纤到户)项目逐步实施。作为FTTH主要接入技术之一的EPON技术是基于以太网技术直接发展而来，可以无缝地与IP化、以太网化趋势相融合，其可扩展性好，技术简单，实现组播方便等特点相对其他光网络接入技术更受到人们的青睐。对于小型可插拔(SFP+)封装的单纤双向组件的需求也随之逐步增大。但是传统的单纤双向组件结构尺寸偏大，与SFP+的小尺寸封装产生冲突，并且传统发射端与接收端垂直放置，与后端电路板连接电稳定性能差。
传统的单纤双向组件的原理如图1a所示，光通过光纤进入光学镜组，在光学镜组中，第一滤波片33与光路呈45度角，光路经过滤波片发生全反射，经过90度全反射之后再经过第二滤波片34滤波，然后进入接收端2。接收端2采用PIN-TIA组件，PIN为一种光探测器，用于光电转换，TIA为跨阻放大器(Trans Impedance Amplifier)。发射端1光路经过45度滤波片进入光纤。发射端使用球型透镜进行聚焦，耦合效率低。发射端与接收端呈垂直放置，不能满足高速传输性能。
标准的SFP+模块尺寸如图1b所示，其外壳尺寸为13.55mm±0.25mm。传统的单纤双向组件长度方向尺寸较大，安装后与电路板的最小可焊接尺寸产生冲突，因此不易在SFP+模块封装。
专利申请号为200710073305.5的中国专利公开了单纤双向光电收发一体模块组件，包括发射端、接收端、光学镜组，所述发射端和接收端并排平行设置，所述光学镜组包括第一全反射玻片和第二全反射玻片，所述第一全反射玻片和第二全反射玻片平行放置，用于将入射光路导入至所述接收端。反射光对光源光谱输出功率稳定性有不良影响，影响高速传输性能，不能满足10G-EPON单纤双向对称光收发模块光组件上行高速传输性能要求；由于10G-EPON要求使用的SC型连接头尺寸较大，不能满足SFP+模块封装；发射端使用球型透镜进行聚焦，耦合效率低，不能满足10G-EPON对输出光功率的要求，如果使用DFB激光器与一组非球面透镜的标准TO48封装，则单纤双向组件发射端长度方向尺寸较大，安装后与电路板的最小可焊接尺寸产生冲突，不易在SFP+模块封装。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种满足10G-EPON应用要求的单纤双向对称光收发模块光组件，有效解决传统的单纤双向组件尺寸较大、与SFP+的小尺寸封装冲突的不足，从而很好的适应SFP+的小尺寸封装。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，所述发射端与接收端并排平行放置，特点是：所述光学镜组包括第一棱镜、第二棱镜、第一滤波片和第二滤波片，SC型连接头置于发射端与接收端的对称位置，在发射端与SC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，并在第一滤波片与发射端之间布置第一棱镜；第一滤波片与接收端之间布置第二滤波片，并在第二滤波片与第一滤波片之间设置第二棱镜。
进一步地，上述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，其中，所述发射端与第一棱镜之间布置有光隔离器。
更进一步地，上述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，其中，所述第二棱镜与第二滤波片之间布置有聚焦透镜。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明发射端与接收端并排平行放置，与传统的垂直放置相比，其与后端的电路板连接更加方便，增加了电稳定性，而且连接板长度短，有利于高频信号传输；另外，更适合小型封装，与传统设计相比，总长度少了2毫米左右，给电路板设计更大的空间；光发射端与接收端长度相同，与后端连接更稳定；发射端光路没有受到慧差的影响，耦合效率高；发射端光路的耦合效率高达60％，尺寸误差容限大，更适合批量生产。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1a：传统单纤双向组件的光路原理图；
图1b：标准SFP+封装尺寸图；
图2：本发明的外部结构图；
图3a：本发明的光路原理图；
图3b：本发明的接收端聚焦光斑图；
图4a：未使用第一棱镜和第二棱镜的光路原理图；
图4b：未使用第二棱镜的接收端聚焦光斑图。
图中各附图标记的含义见下表：
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 1 | 发射端 | 2 | 接收端 | 3 | 光学镜组 |
| 31 | 第一棱镜 | 32 | 第二棱镜 | 33 | 第一滤波片 |
| 34 | 第二滤波片 | 35 | 光隔离器 | 36 | 聚焦透镜 |
| 37 | 第三滤波片 | 38 | 第四滤波片 | 39 | 第五滤波片 |
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 | 附图标记 | 含义 |
| 4 | SC型连接头 |
具体实施方式
实施例：
用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件的结构如图2所示，包括发射端1、接收端2、光学镜组和SC型连接头，发射端1与接收端2并排平行放置，其光路原理如图3a所示，光学镜组3包括第一棱镜31、第二棱镜32、第一滤波片33和第二滤波片34，SC型连接头4置于发射端1与接收端2的对称位置，在发射端1与SC型连接头4之间布置第一滤波片33，第一滤波片33与入射光方向呈45度角，并在第一滤波片33与发射端1之间布置第一棱镜31，且第一棱镜31与发射端1之间布置有光隔离器35；第一滤波片33与接收端2之间布置第二滤波片34，并在第二滤波片34与第一滤波片33之间设置第二棱镜32，且第二棱镜32与第二滤波片34之间布置有聚焦透镜36。
发射端1包括DFB激光器与一组非球面透镜的标准TO48封装。接收端2包括APD接收器与平面玻璃镜的标准TO48封装。发射时，发射端的光路透过光隔离器35后经过第一棱镜31发生90度偏转，再经过第一滤波片33发生90度偏转进入SC型连接头4；接收时，外光源通过SC型连接头4射向第一滤波片33，透过第一滤波片33再经过第二棱镜32进入聚焦透镜36发生聚焦，然后通过第二滤波片34滤波，由接收器2接收。
其聚焦光斑形状如图3b所示。
比较例：
图4a所示为未使用第一棱镜和第二棱镜的光路原理，在第一滤波片33与光隔离器35之间设置第三滤波片37，在第一滤波片33与第二滤波片34之间设置第四滤波片38和第五滤波片39，第三滤波片37代替第一棱镜31，使得光路经过第三滤波片37时发生90度偏转；并且用第四滤波片38与第五滤波片39代替第二棱镜32，使得光路经过第四滤波片38时发生90度偏转，经过第五滤波片39发生90度偏转。上述结构也能实现单纤双向对称光收发模块功能，但是发射端1与光隔离器35距离非常接近，光隔离器35的未能达到良好的光隔离效果，反射光对光源光谱输出功率稳定性有不良影响，影响高速传输性能，使得不能满足10G-EPON对单纤双向对称光收发模块光组件上行高速传输性能要求。
未使用第二棱镜其聚焦光斑形状如图4b所示，未使用第二棱镜聚焦光斑变得弥散，大部分光不能被APD探测器接收到，导致系统接收灵敏度下降，不能满足10G-EPON下行高速传输性能要求。
本发明通过在光学镜组中设置第一棱镜31和第二棱镜32，在保证光路通畅的情况下使得发射端1与接收端2并排平行放置；在满足10G-EPON高输出光功率、高接收灵敏度的性能要求前提下，使得单纤双向组件结构变小，尺寸上完全满足标准的SFP+结构；并且使得10G-EPON要求使用的SC型连接头置于单纤双向对称光收发模块光组件的对称宽度位置，适应SFP+小型化封装的要求。
在第二棱镜32与第二滤波片34之间放置聚焦透镜36，将光路聚焦，使得接收端接收的光功率增加，从而可以提高接收的灵敏度，使得本发明能够满足10G-EPON下行高速传输性能要求。接收端灵敏度、发射端光功率等重要参数比传统结构更优。
设置光隔离器35，极大的减小反射光对光源光谱输出功率稳定性的不良影响，提高高速传输性能。
第一滤波片33与入射光路呈45度角放置，可使入射光路发生90度角的全反射，实现单纤双向传输。输出端光路经45度角放置的第一滤波片发生90度偏转，避免了慧差对输出端的影响，从而提高了输出端效率。
在发射端使用非球面透镜，将光路聚焦的同时，很大的增加发射端的耦合效率，从而提高激光光功率，满足10G-EPON上行高速传输性能要求。
综上所述，本发明设计用于10G-EPON(Ethernet Passive OpticalNetwork，以太无源光网络)的单纤双向对称光收发模块光组件，与传统的单纤双向光收发模块光组件相比，具有更高的发射端耦合效率，更高的接收端灵敏度，体积小，可靠性高，兼容性高，本发明的单纤双向对称光收发模块光组件在输出光功率、灵敏度等主要性能上较好满足10G-EPON标准，在外型上与SFP+标准模块兼容。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，包括发射端、接收端和光学镜组，所述发射端与接收端并排平行放置，其特征在于：所述光学镜组包括第一棱镜、第二棱镜、第一滤波片和第二滤波片，SC型连接头置于发射端与接收端的对称位置，在发射端与SC型连接头之间布置第一滤波片，第一滤波片与入射光方向呈45度角，并在第一滤波片与发射端之间布置第一棱镜；第一滤波片与接收端之间布置第二滤波片，并在第二滤波片与第一滤波片之间设置第二棱镜。
2.根据权利要求1所述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，其特征在于：所述发射端与第一棱镜之间布置有光隔离器。
3.根据权利要求1所述的用于10G-EPON的单纤双向对称光收发模块光组件，其特征在于：所述第二棱镜与第二滤波片之间布置有聚焦透镜。
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