專(zhuān)利名稱(chēng)：用于cfp-lr4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及光通信的光收發(fā)模塊，尤其涉及一種用于CFP-LR4的波分復(fù)用解 復(fù)用光組件。
背景技術(shù)：
隨著光線通信技術(shù)的迅速發(fā)展，傳輸容量的不斷提升，傳統(tǒng)的傳輸技術(shù)已很難滿 足傳輸容量及傳輸速度的要求。為防止核心網(wǎng)絡(luò)的帶寬資源出現(xiàn)不足，電氣電子工程師學(xué) 會(huì)(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)對(duì)P802. 3ba 工禾呈7[壬 務(wù)組下的40Gbps和IOOGbps以太網(wǎng)制定了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。光波分復(fù)用(Wavelength Division Multiplexing, WDM)系統(tǒng)是充分利用光纖頻寬的有效方案之一，其能在一根光纖中同時(shí)傳 輸多個(gè)不同波長(zhǎng)的信號(hào)，以提高傳輸容量和降低通信系統(tǒng)成本。CFP多源協(xié)議旨在對(duì)用于啟用40(ibpS和100(ibpS應(yīng)用程序的可開(kāi)機(jī)插入收發(fā)器組 成要素加以定義，包括新一代的高速以太網(wǎng)(40(ΛΕ和IO(XibE)。插入式CFP收發(fā)器可為數(shù) 據(jù)通訊和構(gòu)成以太網(wǎng)核心部分的電信網(wǎng)絡(luò)提供所需的超高帶寬支持。CFP封裝可以支持不 同數(shù)據(jù)和電信應(yīng)用遠(yuǎn)距離傳輸?shù)臒岵灏喂饽K。CFP-LR4是滿足CFP封裝的用于長(zhǎng)距離高速以太網(wǎng)(40(ΛΕ和IO(XibE)傳輸?shù)墓饽?塊，其核心組件是波分復(fù)用解復(fù)用光組件，用于將四路不同波長(zhǎng)的載波信號(hào)耦合到同一根 光纖中進(jìn)行傳輸或者將四種不同波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，然后由四路光接收機(jī)進(jìn)一步處理
恢復(fù)信號(hào)。目前有多種類(lèi)型的波分復(fù)用解復(fù)用光組件在實(shí)際應(yīng)用，其中包括多層介質(zhì)薄膜型 濾光片、衍射光柵、光纖布拉格光柵以及陣列波導(dǎo)光柵(Arrayed Waveguide Grating,AffG) 等，其中多層介質(zhì)薄膜型濾光片能滿足波分復(fù)用解復(fù)用光組件低損耗、高隔離度的要求，并 且生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟，得到了廣泛的應(yīng)用。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?905827的美國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了波分復(fù)用解復(fù)用光組件，包括光學(xué)鏡 組、光纖陣列和殼體。所述光學(xué)鏡組包括球透鏡和帶通濾光片，所述光纖陣列包括所玻璃 毛細(xì)管和光纖，所述殼體包括第一側(cè)殼、第二側(cè)殼和底殼，第一側(cè)殼和第二側(cè)殼之間存在傾 角，使得光路呈“之”字形。此實(shí)用新型的波分復(fù)用解復(fù)用光組件組裝時(shí)需要對(duì)光路進(jìn)行 精確調(diào)整，然后上膠固定，由于膠水受到溫度影響比較大，光路會(huì)有一定偏移，影響光組件 整體性能，并且長(zhǎng)期的可靠性存在問(wèn)題；此實(shí)用新型的波分復(fù)用解復(fù)用光組件的發(fā)射端和 接收端呈“之”字形排列，不易滿足CFP封裝；此實(shí)用新型的波分復(fù)用解復(fù)用光組件使用球 透鏡進(jìn)行光路耦合，插入損耗大，在輸出光功率、接收靈敏度等主要性能上較難滿足IEEE 802. 3ba 40G. /100G以太網(wǎng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?859717的美國(guó)專(zhuān)利采用GRIN(漸變 折射率)透鏡進(jìn)行光路耦合，有較低的插入損耗，但是成本較高。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種滿足CFP-LR4應(yīng)用要求的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，有效解決現(xiàn)有的波分復(fù)用解復(fù)用光組件插入損耗大、可靠性較 差以及不易滿足CFP封裝等問(wèn)題，從而很好的適應(yīng)CFP-LR4應(yīng)用要求。本實(shí)用新型的目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，包括發(fā)射端、接收端、光學(xué)鏡組、光纖陣 列和殼體，發(fā)射端激光器陣列與光學(xué)鏡組陣列連接，不同通道間通過(guò)光纖陣列連接，接收端 接收器陣列與光學(xué)鏡組陣列連接，不同通道間通過(guò)光纖陣列連接，特點(diǎn)是所述發(fā)射端包括 IEEE 802. 3ba規(guī)定的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)的激光器陣列，所述接收端包括IEEE 802. 3ba規(guī)定 的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)的探測(cè)器陣列，所述光纖陣列包括玻璃毛細(xì)管、輸入輸出光纖和雙工光 纖適配器，玻璃毛細(xì)管為有一個(gè)內(nèi)孔的玻璃棒，輸入輸出光纖一端置于玻璃毛細(xì)管的內(nèi)孔 內(nèi)，輸入輸出光纖另一端與雙工光纖適配器連接，光纖陣列置于殼體內(nèi)部；所述光學(xué)鏡組包 括C透鏡和帶通濾光片，C透鏡與帶通濾光片結(jié)合構(gòu)成遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)；所述發(fā)射端發(fā)出的光 信號(hào)通過(guò)光學(xué)鏡組聚焦，聚焦后的光信號(hào)進(jìn)入光纖陣列進(jìn)行傳輸，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)耦 合進(jìn)入光纖進(jìn)行傳輸，由接收端將光纖陣列傳輸?shù)乃姆N波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，接收端恢 復(fù)信號(hào)。進(jìn)一步地，上述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，所述殼體內(nèi)部設(shè)有用 于固定光纖的定位槽。 更進(jìn)一步地，上述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，所述C透鏡與玻璃毛 細(xì)管端面均鍍有抗反射膜。更進(jìn)一步地，上述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，所述雙工光纖適配 器為SC型雙工光纖適配器或LC型雙工光纖適配器。再進(jìn)一步地，上述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，所述殼體內(nèi)部設(shè)有 圓形光纖導(dǎo)軌，導(dǎo)軌內(nèi)徑為光纖陣列的低損耗最小彎曲半徑。本實(shí)用新型技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和進(jìn)步主要體現(xiàn)在本實(shí)用新型設(shè)計(jì)新穎，光纖陣列位于殼體內(nèi)部，有恒定的彎曲半徑，可靠性好；采 用C透鏡代替?zhèn)鹘y(tǒng)球透鏡和GRIN透鏡，減小了插入損耗，降低了成本；C透鏡和帶通濾光片 構(gòu)成遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，具有很低了插入損耗，并且入射到帶通濾光片的角度為1.8°，有效的 提高帶通濾光片性能，降低了帶通濾光片成本；光路精確調(diào)整后的固定過(guò)程使用激光焊接， 受溫度影響很小，可靠性很高；整個(gè)組裝過(guò)程簡(jiǎn)單，可以使用現(xiàn)有光收發(fā)組件的制程工藝， 適合大批量生產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)一步說(shuō)明


圖1 本實(shí)用新型波分復(fù)用解復(fù)用光組件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2 本實(shí)用新型的光纖陣列結(jié)構(gòu)示意圖；圖3 本實(shí)用新型的殼體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖4 本實(shí)用新型的帶通濾光片的通透特性曲線；圖5 本實(shí)用新型的第一輸入通道光路工作示意圖；圖6 本實(shí)用新型的第四輸出通道光路工作示意圖；圖7 發(fā)射端接收端、光學(xué)鏡組、光纖陣列的組裝結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖8 本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；圖9 本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式光纖陣列結(jié)構(gòu)示意圖。圖中各附圖標(biāo)記的含義見(jiàn)下表
附圖 標(biāo)記含義附圖 標(biāo)記含義附圖 標(biāo)記含義1發(fā)射端2接收端3光學(xué)鏡組4光纖陣列5殼體31C透鏡32帶通濾光片41輸入輸出光纖42玻璃毛細(xì)管43SC型雙工光 纖適配器44LC型雙工光纖 適配器411第一光纖412第二光纖413第三光纖414第四光纖61套環(huán)61鏡組套環(huán)63金屬調(diào)整環(huán)64毛細(xì)管套環(huán)
具體實(shí)施方式
用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，如
圖1所示，包括發(fā)射端1、接收端2、光 學(xué)鏡組3、光纖陣列4和殼體5，發(fā)射端激光器陣列與光學(xué)鏡組陣列通過(guò)激光焊接連接，不同 通道間通過(guò)光纖陣列連接，完成完整的信號(hào)發(fā)送；接收端接收器陣列與光學(xué)鏡組陣列通過(guò) 激光焊接連接，不同通道間通過(guò)光纖陣列連接，完成完整的信號(hào)接收。發(fā)射端1包括IEEE 802. 3 規(guī)定的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)X1X2X3X4的激光器陣列。發(fā)射端1發(fā)出的光信號(hào)通過(guò) 光學(xué)鏡組3進(jìn)行聚焦，進(jìn)入光纖陣列4進(jìn)行傳輸，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合進(jìn)入一根光纖 進(jìn)行傳輸；接收端2包括802. 3ba規(guī)定的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)W公，的探測(cè)器陣列，將光 纖陣列傳輸?shù)乃姆N波長(zhǎng)λ工λ 2 λ 3 λ 4的光載波進(jìn)行分離，然后由相應(yīng)接收端的進(jìn)一步處理 恢復(fù)信號(hào)。光纖陣列如圖2所示，包括輸入輸出光纖41和玻璃毛細(xì)管42，玻璃毛細(xì)管42為 有一個(gè)內(nèi)孔的玻璃棒，輸入輸出光纖41的一端分別置于玻璃毛細(xì)管42的內(nèi)孔內(nèi)，另一端 與SC型雙工光纖適配器43連接。輸入輸出光纖41包括第一光纖411，傳輸波長(zhǎng)λ1;第 二光纖412，傳輸波長(zhǎng)W ；第三光纖413，傳輸波長(zhǎng)λ i λ 2 λ 3 ；第四光纖414，傳輸波長(zhǎng) λ 人 λ 3 λ 4。殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖3所示，殼體5內(nèi)部有一個(gè)內(nèi)徑為R的光纖導(dǎo)軌，半徑R為光纖 陣列4的最小彎曲半徑，當(dāng)光纖的彎曲半徑大于R時(shí)，光纖彎曲損耗很小。光纖陣列4置于 殼體內(nèi)部具有很高的可靠性。導(dǎo)軌空間較大，可以容忍較大的光纖長(zhǎng)度誤差，有效的減小了 光纖陣列的制作難度，適合大批量生產(chǎn)。[0031]如圖5所示，為第一輸入通道光路工作示意圖，其中帶通濾光片32為一薄膜濾 光片，其通透特性曲線如圖4所示，由光纖陣列4入射的由波長(zhǎng)不同的光信號(hào)復(fù)用而成的 A1A2A3A4入射光信號(hào)經(jīng)過(guò)C透鏡31準(zhǔn)直成平行光入射到帶通濾光片32，入射角度為 1.8°，波長(zhǎng)為X1的光透射進(jìn)入接收端2，其它波長(zhǎng)信號(hào)λ2λ3λ4反射進(jìn)入光纖陣列傳輸， 實(shí)現(xiàn)解復(fù)用功能。其余通道以此類(lèi)推。如圖6所示，為第四輸出通道光路工作示意圖，其中帶通濾光片32為一薄膜濾 光片，其通透特性曲線如圖4所示，由光纖陣列4入射的由波長(zhǎng)不同的光信號(hào)復(fù)用而成 的λ工λ 2 λ 3入射光信號(hào)經(jīng)過(guò)C透鏡31準(zhǔn)直成平行光入射到帶通濾光片32，入射角度為 1.8°，A1X2X3入射光不在帶通濾光片32的通帶內(nèi)，都反射回C透鏡，聚焦進(jìn)入光纖陣列 傳輸，同時(shí)，發(fā)射端1發(fā)出的波長(zhǎng)為λ 4的光信號(hào)通過(guò)C透鏡聚焦，與X1X2X3的反射光耦 合進(jìn)入同一根光纖傳輸，實(shí)現(xiàn)復(fù)用功能。其余通道以此類(lèi)推。C透鏡31和帶通濾光片32相對(duì)位置滿足合適關(guān)系，構(gòu)成遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)，有很低的 插入損耗，并且光學(xué)鏡組3對(duì)光纖陣列4距離位置不敏感，調(diào)整方便。光信號(hào)入射到帶通濾 光片32的入射角度為1.8°，有效的提高帶通濾光片性能，降低了帶通濾光片成本。同時(shí)， C透鏡31與玻璃毛細(xì)管42端面均鍍有抗反射膜，可以減小系統(tǒng)的插入損耗，減小反射光對(duì) 系統(tǒng)的損害。如圖7所示，發(fā)射端、接收端、光學(xué)鏡組、光纖陣列的組裝方法，首先將光纖陣列4 置于殼體5的光纖導(dǎo)軌之中，玻璃毛細(xì)管42有一端置于殼體5外部，在玻璃毛細(xì)管42外壁 套上毛細(xì)管套環(huán)64 ；然后，將光學(xué)鏡組3置于鏡組套環(huán)62中，用金屬調(diào)整環(huán)63連接光學(xué)鏡 組3與毛細(xì)管套環(huán)64，，通過(guò)改變金屬調(diào)整環(huán)63的相對(duì)位置，達(dá)到調(diào)整光路的目的；接著將 調(diào)整好的光學(xué)鏡組與玻璃毛細(xì)管組成的光路使用激光焊接，固定光路；接著將發(fā)射端1置 于套環(huán)61內(nèi)，用電阻焊將發(fā)射端1與套環(huán)61焊接，調(diào)整發(fā)射端1與光學(xué)鏡組3的相對(duì)位置， 用激光焊接固定光路；或者將接收端2置于套環(huán)61內(nèi)，調(diào)整接收端2與光學(xué)鏡組3的相對(duì) 位置，用環(huán)氧樹(shù)脂固定。第二實(shí)施方式雙工光纖適配器型號(hào)從SC型改變?yōu)長(zhǎng)C型，同時(shí)LC型光纖適配器 44旋轉(zhuǎn)了 45度。此實(shí)施方式為CFP多源協(xié)議規(guī)定的第二種封裝形式，與第一種封裝形式 (SC型)相比，第二種需要連接頭為L(zhǎng)C型，并且旋轉(zhuǎn)45度。這種方式更適合在實(shí)際中的應(yīng)用。殼體內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖8所示，殼體5左半部為接收端光纖陣列4定位槽，右半部為發(fā) 射端光纖陣列4定位槽。殼體5左半部有一內(nèi)徑為R的光纖導(dǎo)軌，半徑R為光纖陣列4的 最小彎曲半徑，當(dāng)光纖的彎曲半徑大于R時(shí)，光纖彎曲損耗很小。由于發(fā)射端光纖陣列略 有彎曲損耗不影響波分復(fù)用解復(fù)用光組件整體性能，所以將右半部發(fā)射端光纖導(dǎo)軌半徑變 小，節(jié)省空間。同時(shí)，光纖陣列4置于殼體內(nèi)部具有很高的可靠性。導(dǎo)軌空間較大，可以容 忍較大的光纖長(zhǎng)度誤差，有效的減小了光纖陣列的制作難度，適合大批量生產(chǎn)。光纖陣列結(jié)構(gòu)如圖9所示，包括輸入輸出光纖41和玻璃毛細(xì)管42，玻璃毛細(xì)管42 為有一個(gè)內(nèi)孔的玻璃棒，輸入輸出光纖41的一端分別置于玻璃毛細(xì)管42的內(nèi)孔內(nèi)，另一 端與LC型雙工光纖適配器44連接。輸入輸出光纖41包括第一光纖411，傳輸波長(zhǎng)λ工；第 二光纖412，傳輸波長(zhǎng)λ i λ 2 ；第三光纖413，傳輸波長(zhǎng)λ i λ 2 λ 3 ；第四光纖414，傳輸波長(zhǎng)
λ ι λ 2 λ 3 λ 4。[0038]綜上所述，本實(shí)用新型用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，與傳統(tǒng)的波分復(fù) 用解復(fù)用光組件相比，具有更高的可靠性，插入損耗小，成本低，在輸出光功率、接收靈敏度 等主要性能上很好滿足IEEE 802. 3ba40G/100G以太網(wǎng)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，在外型上與CFP多源協(xié)議 規(guī)范兼容。整個(gè)組裝過(guò)程簡(jiǎn)單，與現(xiàn)有光收發(fā)組件的制程工藝兼容，適合大批量生產(chǎn)。需要理解到的是以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些 改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，包括發(fā)射端、接收端、光學(xué)鏡組、光纖陣列 和殼體，發(fā)射端激光器陣列與光學(xué)鏡組陣列連接，不同通道間通過(guò)光纖陣列連接，接收端接 收器陣列與光學(xué)鏡組陣列連接，不同通道間通過(guò)光纖陣列連接，其特征在于所述發(fā)射端包 括IEEE 802. 3 規(guī)定的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)的激光器陣列，所述接收端包括IEEE 802. 3 規(guī) 定的粗波分復(fù)用波長(zhǎng)的探測(cè)器陣列，所述光纖陣列包括玻璃毛細(xì)管、輸入輸出光纖和雙工 光纖適配器，玻璃毛細(xì)管為有一個(gè)內(nèi)孔的玻璃棒，輸入輸出光纖一端置于玻璃毛細(xì)管的內(nèi) 孔內(nèi)，輸入輸出光纖另一端與雙工光纖適配器連接，光纖陣列置于殼體內(nèi)部；所述光學(xué)鏡組 包括C透鏡和帶通濾光片，C透鏡與帶通濾光片結(jié)合構(gòu)成遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)；所述發(fā)射端發(fā)出的 光信號(hào)通過(guò)光學(xué)鏡組聚焦，聚焦后的光信號(hào)進(jìn)入光纖陣列進(jìn)行傳輸，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng) 耦合進(jìn)入光纖進(jìn)行傳輸，由接收端將光纖陣列傳輸?shù)乃姆N波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，接收端 恢復(fù)信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，其特征在于所述 殼體內(nèi)部設(shè)有用于固定光纖的定位槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，其特征在于所述C 透鏡與玻璃毛細(xì)管端面均鍍有抗反射膜。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，其特征在于所述 雙工光纖適配器為SC型雙工光纖適配器或LC型雙工光纖適配器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，其特征在于所述 殼體內(nèi)部設(shè)有圓形光纖導(dǎo)軌，導(dǎo)軌內(nèi)徑為光纖陣列的低損耗最小彎曲半徑。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及用于CFP-LR4的波分復(fù)用解復(fù)用光組件，包括發(fā)射端、接收端、光學(xué)鏡組、光纖陣列和殼體，光纖陣列包括玻璃毛細(xì)管、輸入輸出光纖和雙工光纖適配器，玻璃毛細(xì)管為有一個(gè)內(nèi)孔的玻璃棒，輸入輸出光纖一端置于玻璃毛細(xì)管的內(nèi)孔內(nèi)，另一端與雙工光纖適配器連接，光纖陣列置于殼體內(nèi)部；光學(xué)鏡組包括C透鏡和帶通濾光片，C透鏡與帶通濾光片結(jié)合構(gòu)成遠(yuǎn)心光學(xué)系統(tǒng)；發(fā)射端發(fā)出的光信號(hào)通過(guò)光學(xué)鏡組聚焦，聚焦后光信號(hào)進(jìn)入光纖陣列傳輸，不同波長(zhǎng)的光信號(hào)經(jīng)耦合進(jìn)入光纖傳輸，由接收端將光纖陣列傳輸?shù)乃姆N波長(zhǎng)的光載波進(jìn)行分離，接收端恢復(fù)信號(hào)。該波分復(fù)用解復(fù)用光組件與傳統(tǒng)光接收組件的制程工藝兼容，具有較高的可靠性，適合大批量生產(chǎn)。
文檔編號(hào)G02B6/293GK201892762SQ20102058043
公開(kāi)日2011年7月6日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者劉圣, 孫雨舟, 常留勛, 施高鴻, 李偉龍 申請(qǐng)人:蘇州旭創(chuàng)科技有限公司