一體式光收發(fā)組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種一體式光收發(fā)組件，所述一體式光收發(fā)組件包包括光襯底、光發(fā)射器件、光耦合器件和光接收器件；其中，所述光耦合器件設置在所述光襯底的第一主表面，所述光發(fā)射器件和所述光接收器件分別設置在所述光襯底的相對的第一側面和第二側面；所述光襯底與所述第一主表面平行相對的第二主表面形成有隔離槽，所述隔離槽包括相互垂直的第一斜面和第二斜面；所述光發(fā)射器件通過第一光波導連接到所述隔離槽的第一斜面，并進一步通過第二光波導連接到所述光耦合器，所述光接收器件通過第三光波導連接到所述隔離槽的第二斜面，并進一步通過第四光波導連接到所述光耦合器。
【專利說明】一體式光收發(fā)組件

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及光纖通信技術，特別地，涉及一種適用于無源光網絡系統(tǒng)的一體式光收發(fā)組件。

【背景技術】
[0002]隨著用戶對帶寬需求的不斷增長，傳統(tǒng)的銅線寬帶接入系統(tǒng)越來越面臨著帶寬瓶頸；與此同時，帶寬容量巨大的光纖通信技術日益成熟，應用成本逐年下降，因此，光纖接入網逐漸成為下一代寬帶接入網的有力競爭者，其中，無源光網絡(Passive OpticalNetwork, PON)系統(tǒng)由于其點到多點的網絡架構以及系統(tǒng)通過無源器件連接等優(yōu)勢，成為光纖接入領域運營商最青睞的解決方案。
[0003]—般而言,無源光網絡系統(tǒng)包括一個位于中心局的光線路終端(Optical LineTerminal, OLT)、多個位于用戶側的光網絡單元(Optical Network Unit, 0NU)以及位于所述光線路終端和光網絡單元之間用于進行光信號分支/耦合或者復用/解復用的光分配網絡(Optical Distribut1n Network, 0DN)。其中，光線路終端和光網絡單元一般統(tǒng)稱為光接入設備，其主要是通過光收發(fā)組件進行上下行數(shù)據(jù)的收發(fā)。
[0004]通常，光收發(fā)組件主要包括發(fā)射器件、接收器件和光耦合器件，其中發(fā)射器件用于發(fā)射光信號并通過光耦合器件輸出，而光耦合器件還外部光信號耦合到接收器件進行接收。
[0005]為提高光收發(fā)組件的集成度并且降低器件的整體尺寸，一種相關技術是將發(fā)射器件和接收器件制作在同一個半導體光襯底上而形成一體式光收發(fā)組件，不過，目前采用上述結構的一體化光收發(fā)組件，發(fā)射器件發(fā)射的光信號可能會在光襯底內部發(fā)生反射或者散射而產生反射光或散射光，而上述發(fā)射光和反射光有可能進入設置在發(fā)射器件附近的接收器件，從而對接收器件造成串擾，影響接收器件對于正常光信號的接收。
實用新型內容
[0006]本實用新型的其中一個目的是為了解決上述問題而提供一體式光收發(fā)組件。
[0007]本實用新型提出的一體式光收發(fā)組件，包括光襯底、光發(fā)射器件、光耦合器件和光接收器件；其中，所述光耦合器件設置在所述光襯底的第一主表面，所述光發(fā)射器件和所述光接收器件分別設置在所述光襯底的相對的第一側面和第二側面；所述光襯底與所述第一主表面平行相對的第二主表面形成有隔離槽，所述隔離槽的延伸方向與所述第一側面和所述第二側面平行，其包括相互垂直的第一斜面和第二斜面；所述光發(fā)射器件通過第一光波導連接到所述隔離槽的第一斜面，并進一步通過第二光波導連接到所述光耦合器，所述光接收器件通過第三光波導連接到所述隔離槽的第二斜面，并進一步通過第四光波導連接到所述光稱合器。
[0008]本實用新型提供的一體式光收發(fā)器件通過所述隔離槽以及所述光發(fā)射器件、所述光接收器件和所述光耦合器件的特殊位置設計，可以所述一體式光收發(fā)器件的光發(fā)射功能和光接收功能分別位于相互獨立的發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域，從而可以有效降低所述光發(fā)射器件的發(fā)射光進入所述接收器區(qū)域并被所述光接收器件誤接收而造成的接收串擾，有效提高所述一體式光收發(fā)器件的接收性能。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0010]圖1是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件可以適用的無源光網絡系統(tǒng)的結構示意圖；
[0011]圖2是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件一種實施例的立體結構示意圖；
[0012]圖3是圖2所示的一體式光收發(fā)組件的側面結構示意圖；
[0013]圖4是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件另一種實施例的立體結構示意圖。

【具體實施方式】
[0014]下面將對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├绢I域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0015]本申請?zhí)峁┑囊惑w式光收發(fā)組件可以適用于無源光網絡(PON)系統(tǒng)等點到多點光纖接入網絡。請參閱圖1，其為本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件可以適用的PON系統(tǒng)的結構示意圖。所述PON系統(tǒng)100包括至少一個光線路終端(OLT)設備110、多個光網絡單元(ONU)設備120和位于所述OLT設備110和所述ONU設備120之間的光分配網絡130。其中，從所述OLT設備110到所述ONU設備120的方向定義為下行方向；而從所述ONU設備120到所述OLT設備110的方向定義為上行方向。
[0016]所述PON系統(tǒng)100可以是不需要任何有源器件來實現(xiàn)所述OLT設備110和所述ONU設備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)的通信網絡。在具體實施例中，所述PON系統(tǒng)110可以為ITU-TG.983系列標準定義的一步傳輸模式無源光網絡(ATM PON, ΑΡΟΝ)系統(tǒng)或者寬帶無源光網絡broadband PON, ΒΡ0Ν)系統(tǒng)、ITU-T G.984系列標準定義的吉比特無源光網絡(GagabitP0N，GP0N)、IEEE802.3ah標準定義的以太網無源光網絡系統(tǒng)(Ethernet PON, ΕΡ0Ν)或者下一代無源光網絡(比如XGPON或者10G EPON等)。上述標準定義的各種PON系統(tǒng)的全部內容通過引用結合在本申請文件中。
[0017]所述OLT設備110通常位于中心局(Central Office, CO)位置，其可以統(tǒng)一管理所述多個ONU設備120。所述OLT設備110可以充當所述ONU設備120與上層網絡之間的媒介，將從所述上層網絡接收到的數(shù)據(jù)作為下行數(shù)據(jù)并通過所述光分配網絡130轉發(fā)給所述ONU設備120，以及將從所述ONU設備120接收到的上行數(shù)據(jù)轉發(fā)到所述上層網絡。
[0018]所述ONU設備120可以分布式地設置在用戶駐地位置。所述ONU設備120為實現(xiàn)所述OLT設備110和用戶設備進行通信的網絡設備，具體地，其可以充當所述OLT設備110與用戶設備之間的媒介，比如將從用戶設備接收到數(shù)據(jù)作為上行數(shù)據(jù)并通過所述光分配網絡130轉發(fā)到所述OLT設備110，以及將從所述OLT設備110接收到的下行數(shù)據(jù)轉發(fā)給用戶設備。應當理解，所述ONU設備120與光網絡終端(Optical Network Terminal, 0NT)設備結構相近，因此，在本申請文件提供的方案中，所述ONU設備120與ONT設備之間可以互換，為便于描述，以下統(tǒng)稱為ONU設備120。
[0019]所述ONU設備120可以通過設置在其內部或者與其相連接的光收發(fā)組件121進行上行光信號的發(fā)射和下行光信號的接收，所述光收發(fā)組件121可以采用本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件來實現(xiàn)，其具體結構將在下面結合圖2進行描述。
[0020]所述光分配網絡130為數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，其可以包括光纖、光耦合器、光分路器和/或其他光器件。所述光纖、所述光耦合器、所述光分路器和/或所述其他光器件可以均為無源器件，即無需電源支持便可以實現(xiàn)所述OLT設備110和所述ONU設備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)的器件。在圖1所示的PON系統(tǒng)100中，所述光分配網絡130具體配置成采用兩級分光結構；可替代地，所述光分配網絡130也可以采用單級分光或者多級分光等其他任何點到多點的網絡結構。
[0021]具體地，在圖1所示的實施例中，所述光分配網絡130采用兩級分光結構來實現(xiàn)所述OLT設備110和所述ONU設備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)。所述光分配網絡130包括第一級分光器131和多個第二級分光器132。其中，所述第一級分光器131的公共端通過主干光纖(Trunk Fiber)連接到所述OLT設備110,且其分支端分別通過分布光纖(DistributedFiber)對應地連接到所述第二級分光器132的公共端，每一個第二級分光器132的分支端進一步通過分支光纖(Branch Fiber)連接到對應的ONU設備120。
[0022]在下行方向，所述OLT設備110發(fā)送的下行光信號先經過所述第一級分光器131進行第一級分光之后，再通過所述第二級分光器132進行第二級分光，從而產生多路下行光信號并分別輸出給所述ONU設備120，并且被所述ONU設備120的光收發(fā)組件121接收；在上行方向，所述ONU設備120的的光收發(fā)組件121發(fā)送的上行光信號依次通過所述第二級分光器132和所述第一級分光器131進行合路之后，形成一路上行光信號并輸出到所述OLT設備110。在具體實施例中，可選地，所述第一級分光器131可以部署在距離中心局較近的光纖配線架(Optical Distribut1n Frame, 0DF),而所述第二級分光器132可以部署在遠端節(jié)點(Remote Node, RN)。
[0023]請參閱圖2和圖3，其為本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件一種實施例的結構示意圖。所述一體式光收發(fā)組件200可以適用于圖1所述的PON系統(tǒng)100的ONU設備120，并且作為所述ONU設備120的光收發(fā)組件121。所述一體式光收發(fā)組件200可以包括光襯底210、光耦合器件220、光發(fā)射器件230、光接收器件240和光波導251?254。
[0024]其中，所述光襯底210可以為半導體材料制作而成的芯片襯底，比如磷化銦(InP)襯底。所述光襯底210具有長方體結構，其包括頂面201、底面202以及垂直于所述頂面201和所述底面202的第一側面203、第二側面204、第三側面205和第四側面206。所述頂面201和所述底面202分別為所述襯底210的兩個相對的主表面，所述第一側面203、所述第二側面204、所述第三側面205和所述第四側面206依序相連,且相鄰兩個側面之間相互垂直；其中，所述第一側面203和所述第三側面205平行相對，而所述第二側面204和第四側面206位于所述第一側面203和所述第三側面205之間且二者同樣平面相對。
[0025]所述光襯底210的頂面201的中間區(qū)域被部分移除從而形成一個隔離槽280，在本實施例中，所述隔離槽280為V形槽，其從所述光襯底210的第二側面204延伸到所述第四側面206，并且其延伸方向分別于所述第一側面203和所述第三側面205平行。在本實施例中，所述隔離槽280包括兩個相交的斜面211和212，為便于描述，以下分別將所述斜面211和212命名為第一斜面211和第二斜面212。其中，所述第一斜面211和所述第二斜面212之間的夾角可以為90°，即二者相互垂直，在本實施例中，所述第一斜面211和所述第二斜面212與所述頂面201之間的夾角可以均為135°。并且，所述第一斜面211和所述第二斜面212可以分別作為反射面，比如，所述第一斜面211和所述第二斜面212的可以分別設置有高反射膜，從而實現(xiàn)高反射率。
[0026]所述隔離槽280可以將所述光襯底210在空間上分割成兩個相互獨立的區(qū)域，即發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域，二者分別用于設置所述光發(fā)射器件230和所述光接收器件240。由于所述光發(fā)射器件230和所述光接收器件240設置在相互獨立的發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域，因此可以有效降低二者之間的相互串擾。
[0027]具體地，在本實施例中，所述光發(fā)射器件230設置在所述襯底210的第一側面203，且其頂部可以與所述襯底210的頂面201齊平；而所述光接收器件240設置在所述襯底210的第三側面205，且其頂部可以與所述襯底210的頂面201齊平。在本實施例中，如圖3所示，所述光發(fā)射器件230和所述光接收器件240可以位于同一高度，即二者與所述底面202之間的距離基本相同。所述光耦合器件220設置在所述光襯底210的底面202，并且其恰好位于所述隔離槽280所在的區(qū)域，也即是說，所述光耦合器件220在所述襯底210的頂面201的投影可以覆蓋所述隔離槽280的部分區(qū)域。
[0028]所述光發(fā)射器件230、所述光接收器件240和所述光耦合器件220可以在所述光襯底210的相應區(qū)域外延生長而成，其中，所述光發(fā)射器件230可以包括激光器231，所述激光器231可以為分布反饋式(Distributed Feedback, DFB)激光器。所述光接收器件240可以為光電探測器(Photodetector，PD)，而所述光耦合器件220可以為波分復用器(Wavelength Divis1n Multiplexer, WDM),其可以與外部光纖進行對接，從而實現(xiàn)將所述光發(fā)射器件230的發(fā)射光耦合到所述外部光纖，并且來自所述外部光纖的光信號作為接收光耦合到所述光接收器件240。
[0029]所述光波導251?254可以是形成在所述光襯底210的無源光波導層，其可以采用折射率較高且吸收峰較短的磷砷化銦鎵(InGaAsP)制作而成。在本實施例中，所述光波導251?254可以包括第一光波導251、第二光波導252、第三光波導253和第四光波導254。其中，所述第一光波導251和第三光波導253分別與所述襯底210的底面202平行，且二者均位于所述襯底210的頂部；而所述第二光波導252和所述第四光波導254分別于所述襯底210的底面202垂直，且二者均位于所述襯底210的中間區(qū)域。
[0030]具體地，所述第一光波導251從所述襯底210的第一側面203延伸到所述隔離槽280的第一斜面211，所述第二光波導252從所述隔離槽280的第一斜面211延伸到所述襯底210的底面,并且所述第一光波導251和所述第二光波導252在所述第一斜面211垂直連接。所述第三光波導253從所述襯底210的第三側面205延伸到所述隔離槽280的第二斜面212，所述第四光波導254從所述隔離槽280的第二斜面212延伸到所述襯底210的底面，并且所述第三光波導253和所述第四光波導254在所述第二斜面212垂直連接。
[0031]所述光發(fā)射器件230的發(fā)射面可以與所述第一光波導251在所述第一側面203的末端相互對準，所述光接收器件240的接收面可以與所述第三光波導253在所述第三側面205的末端相互對準,而所述光I禹合器件220可以與所述第二光波導252和第四光波導254在所述底面202的末端相互對準。
[0032]通過上述結構，所述光發(fā)射器件230提供的發(fā)射光可以從所述第一側面203進入所述光襯底210，并且經過所述第一光波導251傳輸?shù)剿龈綦x槽280的第一斜面211，并在所述第一斜面211發(fā)生反射，所述經過反射的發(fā)射光進一步進入所述第二光波導252并且沿所述第二光波導252傳輸?shù)剿龅酌?02，并通過所述底面202進入所述光耦合器件220 ;所述光耦合器件220可以進一步將所述發(fā)射光耦合到外部光纖并且傳輸?shù)酵獠抗饫w網絡，比如傳輸?shù)綀D1所述的光分配網絡130。
[0033]而在接收方面，所述光耦合器件220可以將其從外部光纖接收到的接收光耦合到所述第四光波導254，并通過所述第四光波導254傳輸?shù)剿龈綦x槽280的第二斜面212 ；所述接收光可以在所述第二斜面212發(fā)生反射并進入所述第三光波導253，并且沿所述第三光波導253傳輸?shù)剿龅谌齻让?05，且進一步穿過所述第三側面205并被所述光接收器件240接收。
[0034]綜上可見，本實用新型提供的一體式光收發(fā)器件200通過所述隔離槽280及其反射功能，以及所述光發(fā)射器件230、所述光接收器件240和所述光耦合器件220的特殊位置設計，可以所述一體式光收發(fā)器件200的光發(fā)射功能和光接收功能分別位于相互獨立的發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域，從而可以有效降低所述光發(fā)射器件230的發(fā)射光進入所述接收器區(qū)域并被所述光接收器件240誤接收而造成的接收串擾，有效提高所述一體式光收發(fā)器件200的接收性能。
[0035]并且，在本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件200中，為了進一步降低所述接收串擾，還可以在所述隔離槽280設置濾波器件270，所述濾波器件270可以為垂直于所述光襯底210的頂面201的濾波片，其具體立設在所述隔離槽280的底面，并且其高度可以至少延伸到所述第一光波導251和第三光波導253的高度，優(yōu)選地，所述濾波器件270的高度可以設計成恰好與所述光襯底210的頂面齊平，從而便于封裝。
[0036]可替代地，在另一種實施例中，為了便于設置所述濾波器件270，所述隔離槽280可以設計成具有倒梯形的橫截面，也即是說，所述隔離槽280可以具有底面，由此，所述濾波器件270便可以直接立設在所述隔離槽280的底面。
[0037]另外，在其他替代實施例中，所述隔離槽280的位置也可以設計成鄰近所述第一側面203或者鄰近所述第三側面205設計，即將所述光襯底210設計成非對稱結構，其一方面可以減小所述第一光波導251或者所述第三光波導253的長度而實現(xiàn)串擾降低，另一方面還可以使得所述光耦合器件220可以設置在鄰近所述第一側面203或者鄰近所述第三側面205的區(qū)域，便于實現(xiàn)所述一體式光收發(fā)組件200的封裝。
[0038]請參閱圖4，其為本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件另一種實施例的結構示意圖，所述一體式光收發(fā)組件400與圖3所示的光收發(fā)器件結構相似，主要區(qū)別在于，在所述一體式光收發(fā)組件400中，第一光波導451和第三光波導453并非位于同一高度，相對應地，光發(fā)射器件430和光接收器件440也并非位于同一高度，由此可以進一步降低所述光發(fā)射器件430的發(fā)射光可能對所述光接收器件440造成的串擾。
[0039]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關的【技術領域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種一體式光收發(fā)組件，其特征在于，包括光襯底、光發(fā)射器件、光耦合器件和光接收器件；其中，所述光耦合器件設置在所述光襯底的第一主表面，所述光發(fā)射器件和所述光接收器件分別設置在所述光襯底的相對的第一側面和第二側面；所述光襯底與所述第一主表面平行相對的第二主表面形成有隔離槽，所述隔離槽的延伸方向與所述第一側面和所述第二側面平行，其包括相互垂直的第一斜面和第二斜面；所述光發(fā)射器件通過第一光波導連接到所述隔離槽的第一斜面，并進一步通過第二光波導連接到所述光耦合器，所述光接收器件通過第三光波導連接到所述隔離槽的第二斜面，并進一步通過第四光波導連接到所述光稱合器。
2.如權利要求1所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，還包括濾波器件，其中所述濾波器件立設在所述隔離槽，并且與所述第二主表面相垂直。
3.如權利要求2所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述隔離槽為V形槽，且其第一斜面和第二斜面均與所述光襯底的第二主表面之間具有135°的夾角。
4.如權利要求2所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述隔離槽具有倒梯形的橫截面，且其還包括與所述第二主表面相垂直的底面，所述濾波器件設置在所述隔離槽的底面。
5.如權利要求1所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一斜面和所述第二斜面均為光反射面，且二者均鍍設有高反射膜。
6.如權利要求1所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一光波導從所述第一側面延伸到所述隔離槽的第一斜面，所述第二光波導從所述第一主表面延伸到所述隔離槽的第一斜面，并與所述第一光波導垂直相交。
7.如權利要求6所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第三光波導從所述第二側面延伸到所述隔離槽的第二斜面，所述第四光波導從所述第一主表面延伸到所述隔離槽的第二斜面，并與所述第二光波導垂直相交。
8.如權利要求1所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述光耦合器件在所述第二主表面的投影至少覆蓋所述隔離槽的部分區(qū)域。
9.如權利要求1至8中任一項所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一光波導和所述第二光波導相對于所述第二主表面具有相同的高度。
10.如權利要求1至8中任一項所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一光波導和所述第二光波導與所述第二主表面的距離不同。
【文檔編號】G02B6/42GK203942535SQ201420385951
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月13日 優(yōu)先權日:2014年7月13日
【發(fā)明者】潘國新 申請人:潘國新