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一種模斑轉(zhuǎn)換裝置及方法與流程

文檔序號(hào):40388750發(fā)布日期:2024-12-20 12:11閱讀:4來源:國(guó)知局
一種模斑轉(zhuǎn)換裝置及方法與流程

本技術(shù)涉及光通信領(lǐng)域,具體的,涉及一種模斑轉(zhuǎn)換裝置及方法。


背景技術(shù):

1、隨著信息社會(huì)的快速發(fā)展,大量的信息需要交匯,這將產(chǎn)生大量網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的需求,光纖通信是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的必需方案。由于作為傳輸介質(zhì)的光纖傳輸?shù)氖枪庑盘?hào),一般數(shù)據(jù)中心或者園區(qū)內(nèi)部設(shè)備只能識(shí)別電信號(hào),因此需要光模塊來實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換。

2、在小于2km的短距離高速數(shù)據(jù)通信中,大多使用光模塊來發(fā)射光信號(hào),并使用多模光纖來進(jìn)行光信號(hào)的傳輸,但是,光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)會(huì)有一定的損耗和色散。當(dāng)光模塊的傳輸速率為10gbit/s時(shí),光信號(hào)在多模光纖中的傳輸距離通常為100~300m,當(dāng)光模塊的傳輸速率為25gbit/s時(shí),光信號(hào)在多模光纖中的傳輸距離會(huì)降低到70~100m。這使得單模光信號(hào)在多模光纖中的傳輸距離難以滿足數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)和園區(qū)網(wǎng)絡(luò)中的短距離高速數(shù)據(jù)通信的需求。

3、因此,如何增加單模光在多模光纖中的傳輸距離,如何提升單模光在多模光纖中的傳輸能力,這是需要解決的問題。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種模斑轉(zhuǎn)換裝置及方法,該裝置通過改變單模光信號(hào)的模斑的尺寸,使得轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與多模光纖的模斑的尺寸匹配,從而實(shí)現(xiàn)增加單模光信號(hào)在多模光纖中傳輸距離,并有效提高單模光信號(hào)在多模光纖中的傳輸能力。

2、第一方面,本技術(shù)提供了一種模斑轉(zhuǎn)換裝置,該裝置包括:

3、單模光發(fā)射器,用于發(fā)射單模光信號(hào);與該單模光發(fā)射器連接的光轉(zhuǎn)換器,用于從該單模光發(fā)射器接收單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),上述模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸,以使得轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與多模光纖的模斑的尺寸匹配;與該光轉(zhuǎn)換器連接的光纖連接器,用于將接收的轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)傳送給該多模光纖,以使得該多模光纖傳送轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)。

4、其中,該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與該多模光纖的模斑的尺寸匹配可以是指兩者的模斑的尺寸在誤差范圍內(nèi)相等。

5、示例性地,光纖連接器可以連接該多模光纖。

6、在本技術(shù)實(shí)施例中,該光轉(zhuǎn)換器改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸得到轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),以使得該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與該多模光纖的模斑的尺寸匹配。這樣可以提高該單模光信號(hào)與該多模光纖的耦合效率,減少耦合損耗,從而增加該單模光信號(hào)在該多模光纖中的傳輸距離,提高該單模光信號(hào)在該多模光纖中的傳輸能力。

7、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,該光纖連接器為多模光纖連接器,該光轉(zhuǎn)換器包括:

8、至少一個(gè)透鏡,用于對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)。

9、該至少一個(gè)透鏡可以是一個(gè)透鏡,也可以是多個(gè)透鏡的組合。

10、示例性地,若上述至少一個(gè)透鏡是一個(gè)透鏡時(shí),一個(gè)透鏡對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào);若是組合透鏡,則組合透鏡中的每一個(gè)透鏡的功能可以略有不同,有的透鏡可以僅實(shí)現(xiàn)光準(zhǔn)直功能,以使得發(fā)散的光信號(hào)將能量匯聚起來,有的透鏡則需要實(shí)現(xiàn)光準(zhǔn)直和模斑轉(zhuǎn)換兩種功能,這樣使得組合透鏡作用在單模光信號(hào)上以后可以得到上述轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與該多模光纖的模斑的尺寸匹配。

11、在本技術(shù)實(shí)施例中,光轉(zhuǎn)換器為至少一個(gè)透鏡,該至少一個(gè)透鏡實(shí)現(xiàn)模斑轉(zhuǎn)換功能,這樣僅使用該至少一個(gè)透鏡便可以實(shí)現(xiàn)改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸,盡可能減少該單模光信號(hào)在該多模光纖中的色散和損耗,進(jìn)而增加該單模光信號(hào)在該多模光纖中傳輸距離,并且提高該單模光信號(hào)在該多模光纖中的傳輸能力。

12、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述單模光發(fā)射器和上述至少一個(gè)透鏡都是光模塊的組成元件,該單模光發(fā)射器為發(fā)光二極管或者激光器。

13、該光轉(zhuǎn)換裝置可以是一個(gè)光模塊,其中包含單模光發(fā)射器、光轉(zhuǎn)換器、光纖連接器,單模光發(fā)射器發(fā)射單模光信號(hào),該至少一個(gè)透鏡對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)通過該光纖連接器傳送出去,其中該光纖連接器后面可以直接連接該多模光纖,該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與該多模光纖的模斑的尺寸匹配。

14、在本技術(shù)實(shí)施例中,模斑轉(zhuǎn)換裝置可以是一個(gè)光模塊,該單模光發(fā)射器為發(fā)光二極管或者激光器作為光模塊中的光源,用于發(fā)射單模光信號(hào),該至少一個(gè)透鏡對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到與該多模光纖模斑的尺寸匹配的該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)經(jīng)過該多模光纖連接器被該多模光纖傳送。該光模塊可以滿足各種各樣的多模光纖并實(shí)現(xiàn)該單模光信號(hào)在各種各樣的多模光纖中傳輸?shù)膱?chǎng)景需求,并且具有模斑轉(zhuǎn)換功能的光模塊的設(shè)計(jì)簡(jiǎn)便實(shí)用、小巧便攜。

15、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光纖連接器為少模光纖連接器或者擴(kuò)束光纖連接器,光轉(zhuǎn)換器包括:至少一個(gè)透鏡,用于對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行第一模斑轉(zhuǎn)換以得到中間光信號(hào),該第一模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸,以使得該中間光信號(hào)的模斑的尺寸與少模光纖或者擴(kuò)束光纖的模斑的尺寸匹配;與該至少一個(gè)透鏡連接的少模光纖或者擴(kuò)束光纖,用于從該至少一個(gè)透鏡接收該中間光信號(hào),并對(duì)該中間光信號(hào)進(jìn)行第二模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該第二模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)撝虚g光信號(hào)的模斑的尺寸。

16、該至少一個(gè)透鏡可以是一個(gè)透鏡也可以是組合透鏡。當(dāng)該至少一個(gè)透鏡是一個(gè)透鏡時(shí),一個(gè)透鏡對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào);當(dāng)該至少一個(gè)透鏡是組合透鏡時(shí),則組合透鏡中的每一個(gè)透鏡的功能可以略有不同,有的透鏡可以僅實(shí)現(xiàn)光準(zhǔn)直功能,以使得發(fā)散的光信號(hào)將能量匯聚起來,有的透鏡則需要實(shí)現(xiàn)光準(zhǔn)直和模斑轉(zhuǎn)換兩種功能,這樣使得組合透鏡作用在單模光信號(hào)上后可以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與該多模光纖的模斑的尺寸匹配。

17、示例性地,該至少一個(gè)透鏡只包含一個(gè)透鏡,該透鏡改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸以得到該中間光信號(hào),以使得該中間光信號(hào)的模斑的尺寸與該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖的尺寸匹配。

18、示例性地,該至少一個(gè)透鏡包含兩個(gè)透鏡,第一個(gè)透鏡只進(jìn)行光準(zhǔn)直以得到準(zhǔn)直光信號(hào),第二個(gè)透鏡改變準(zhǔn)直光信號(hào)的模斑的尺寸得到該中間光信號(hào),以使得該中間光信號(hào)的模斑的尺寸與該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖的尺寸匹配。

19、示例性地,該至少一個(gè)透鏡包含兩個(gè)透鏡,第一個(gè)透鏡進(jìn)行光準(zhǔn)直并改變準(zhǔn)直光信號(hào)的模斑的尺寸得到第一光信號(hào),第二個(gè)透鏡對(duì)該第一光信號(hào)進(jìn)行光準(zhǔn)直和改變?cè)摰谝还庑盘?hào)的模斑的尺寸得到該中間光信號(hào)。

20、在本技術(shù)實(shí)施例中,該光轉(zhuǎn)換器中的該至少一個(gè)透鏡、該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖均具有模斑轉(zhuǎn)換功能;該組合方式不僅可以聚合光信號(hào)減少光信號(hào)的能量的損耗,還可以有效得到與該多模光纖模斑尺寸匹配的該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),有效提高該單模光信號(hào)在該多模光纖中的傳輸效率,并且該透鏡和該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖的使用在一定程度上可以滿足對(duì)透鏡和少模光纖或者擴(kuò)束光纖有利舊需求的場(chǎng)景。

21、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光纖連接器為少模光纖連接器或擴(kuò)束光纖連接器,光轉(zhuǎn)換器包括:至少一個(gè)透鏡,用于對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行光準(zhǔn)直得到準(zhǔn)直光信號(hào);與該至少一個(gè)透鏡連接的少模光纖或者擴(kuò)束光纖,用于從該至少一個(gè)透鏡接收準(zhǔn)直光信號(hào),并對(duì)準(zhǔn)直光信號(hào)進(jìn)行第三模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該第三模斑轉(zhuǎn)換是指改變準(zhǔn)直光信號(hào)的模斑的尺寸。

22、該至少一個(gè)透鏡只需要通過光準(zhǔn)直來匯聚光信號(hào)減少光能量的損耗即可。

23、在本技術(shù)實(shí)施例中,該光轉(zhuǎn)換器由該至少一個(gè)透鏡與該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖組成,其中該至少一個(gè)透鏡只進(jìn)行光準(zhǔn)直作用用于匯聚光信號(hào),該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖用于進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換,這樣組合方式可以在進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換之前盡可能的匯聚光信號(hào)的能量,從而提高光信號(hào)的傳輸效率,并且該透鏡和該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖的使用在一定程度上可以滿足對(duì)透鏡和少模光纖或者擴(kuò)束光纖有利舊需求的場(chǎng)景。

24、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述單模光發(fā)射器、上述至少一個(gè)透鏡以及上述少模光纖或者上述擴(kuò)束光纖都是光模塊的組成元件,該單模光發(fā)射器為發(fā)光二極管或者激光器。

25、該發(fā)光二極管或者該激光器、該至少一個(gè)透鏡、該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖以及該光纖連接器共同構(gòu)成一個(gè)光模塊,其中發(fā)光二極管或者激光器為光源,該至少一個(gè)透鏡與該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖為光轉(zhuǎn)換器對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),最后該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)通過該光纖連接器被該多模光纖傳送出去。

26、在本技術(shù)實(shí)施例中,將該發(fā)光二極管或者該激光器、該光纖連接器、該至少一個(gè)透鏡以及該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖共同構(gòu)成一個(gè)光模塊的方法,不僅小巧便捷、容易攜帶,而且可以有效實(shí)現(xiàn)該單模光信號(hào)在該多模光纖中傳輸?shù)膱?chǎng)景。

27、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述少模光纖或者上述擴(kuò)束光纖的長(zhǎng)度大于10mm。

28、在本技術(shù)實(shí)施例中,使用長(zhǎng)度大于10mm的該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖在一定程度上可以有效保證該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸能夠最大程度的與該多模光纖的模斑的尺寸匹配。

29、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光轉(zhuǎn)換器包括:少模光纖或者擴(kuò)束光纖,用于從上述單模光發(fā)射器接收該單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)。

30、在本技術(shù)實(shí)施例中,該光轉(zhuǎn)換器只使用該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),這樣不僅簡(jiǎn)化了模斑轉(zhuǎn)換的流程還在一定程度上減少了元器件的使用,同時(shí)也提高了該單模光信號(hào)在該多模光纖中的傳輸能力。

31、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述單模光發(fā)射器為光模塊,該裝置還包括:與光纖連接器連接的多模光纖,用于傳送轉(zhuǎn)換后的光信號(hào);與該多模光纖連接的多模光接收器,用于接收從該多模光纖中傳送過來的該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)。

32、該單模光發(fā)射器可以為帶尾纖的光模塊,也可以為可插拔的光模塊。

33、該多模光纖接收器用于接收該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),可以是單模光模塊,也可以是多模光模塊。

34、本技術(shù)實(shí)施例中,該單模光模塊發(fā)射該單模光信號(hào),該光轉(zhuǎn)換器對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)通過該多模光纖傳輸并被該多模光模塊或者該單模光模塊接收。這樣光斑轉(zhuǎn)換裝置有了更多的應(yīng)用場(chǎng)景,可以是在通信系統(tǒng)中使用,主要用于多模光纖傳輸單模光信號(hào)的場(chǎng)景。

35、結(jié)合第一方面,在第一方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述多模光纖包含至少一段多模光纖以及多模光纖連接器,該至少一段多模光纖通過該多模光纖連接器相互連接。

36、該多模光纖可以是多段不同長(zhǎng)度的多模光纖與該多模光纖連接器連接而成,其中該多模光纖連接器用于在任意兩段多模光纖中間進(jìn)行連接。

37、在本技術(shù)實(shí)施例中,多段不同長(zhǎng)度的多模光纖組合用于傳輸光信號(hào),這樣不僅可以在一定程度上提高實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中多模光纖和多模光纖連接器的利舊率,在一定程度上可以節(jié)省成本。

38、第二方面,提供了一種模斑轉(zhuǎn)換方法,該方法包括:?jiǎn)文9獍l(fā)射器發(fā)射單模光信號(hào);光轉(zhuǎn)換器從單模光發(fā)射器接收單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸,以使得轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)的模斑的尺寸與多模光纖的模斑的尺寸匹配;光纖連接器將接收的轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)傳送給該多模光纖,以使得該多模光纖傳送該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)。

39、結(jié)合第二方面,在第二方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光纖連接器為多模光纖連接器,上述光轉(zhuǎn)換器為至少一個(gè)透鏡。

40、結(jié)合第二方面,在第二方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光纖連接器為少模光纖連接器或者擴(kuò)束光纖連接器,上述光轉(zhuǎn)換器由至少一個(gè)透鏡,以及少模光纖或者擴(kuò)束光纖組成;該光轉(zhuǎn)換器從該單模光發(fā)射器接收該單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)具體包括:該至少一個(gè)透鏡從該單模光發(fā)射器接收該單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行第一模斑轉(zhuǎn)換以得到中間光信號(hào),該第一模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)搯文9庑盘?hào)的模斑的尺寸,以使得該中間光信號(hào)的模斑的尺寸與該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖的模斑的尺寸匹配;該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖從該至少一個(gè)透鏡接收該中間光信號(hào),并對(duì)該中間光信號(hào)進(jìn)行第二模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該第二模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)撝虚g光信號(hào)的模斑的尺寸。

41、結(jié)合第二方面,在第二方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光纖連接器為少模光纖連接器或者擴(kuò)束光纖連接器,上述光轉(zhuǎn)換器由至少一個(gè)透鏡,以及少模光纖或者擴(kuò)束光纖組成;該光轉(zhuǎn)換器從該單模光發(fā)射器接收該單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行模斑轉(zhuǎn)換以得到該轉(zhuǎn)換后的光信號(hào)具體包括:該至少一個(gè)透鏡從該單模光發(fā)射器接收該單模光信號(hào),并對(duì)該單模光信號(hào)進(jìn)行光準(zhǔn)直以得到準(zhǔn)直光信號(hào);該少模光纖或者該擴(kuò)束光纖接收該準(zhǔn)直光信號(hào),并對(duì)該準(zhǔn)直光信號(hào)進(jìn)行第三模斑轉(zhuǎn)換以得到轉(zhuǎn)換后的光信號(hào),該第三模斑轉(zhuǎn)換是指改變?cè)摐?zhǔn)直光信號(hào)的模斑的尺寸。

42、結(jié)合第二方面,在第二方面的某些實(shí)現(xiàn)方式中,上述光轉(zhuǎn)換器為少模光纖或擴(kuò)束光纖。

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