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，是把激光器和探測器系列封裝在一起，共同通過一根光纖來實現(xiàn)信號的雙向傳輸。目前普遍采用的技術(shù)實施方式是采用分立元器件技術(shù)，把同軸封裝(TO-CAN)的激光器和探測器以及波分復(fù)用(WDM)薄膜濾光片封裝在一個金屬殼中，通過一個光纖耦合輸出。這種技術(shù)方式目前已經(jīng)非常成熟，常見的有兩端口(電端口)和三端口兩種形式。但是由于其封裝體積較大，同時大都采用手工方式進(jìn)行封裝，無論是生產(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。隨著光纖通信網(wǎng)絡(luò)的日益民用化，成本壓力越來越大，這種傳統(tǒng)的技術(shù)方式的弊端就越來越明顯。近年來，新興PLC技術(shù)越來越成熟，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)實現(xiàn)了產(chǎn)品化，只不過由于其核心技術(shù)和設(shè)備門檻較高，目前具備實際生產(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，則需要斷開某個或者兩個終端光組件的工作，從某一端接入價格昂貴的光時域反射儀(Optical Time Domain Reflector,簡稱OTDR)尋找故障點的位置，而由于獨立的OTDR設(shè)備價格昂貴，體積龐大，對光網(wǎng)絡(luò)中的收發(fā)模塊進(jìn)行監(jiān)控和檢測很不方便，造成網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本高，且使用不便等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本實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)存在的問題。本實用新型的技術(shù)問題通過以下的技術(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]在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，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。在本實用新型的一個實施例中，所述第二光路和第四光路交叉形成的光耦合器具有不對稱分光比。本實用新型還公開了一種光收發(fā)一體模塊，包括模塊外殼、外圍電路和上述任一項所述的光收發(fā)一體組件。本實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)出通信信號和診斷信號的光發(fā)射器，和接收通信信號和診斷信號的光接收器，通過平面光波導(dǎo)(PLC)將OTDR功能集成在單纖雙向光組件中。本實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)一體模塊同時具備通信和光纖鏈路故障診斷的功能，一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，對光網(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，為運營商對監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的正常運行提供了更經(jīng)濟更易維護(hù)的解決方案。另外，本實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)部集成的兩個光發(fā)射器均可以發(fā)射低頻OTDR探測信號，兩種診斷模式均可以用來判斷待檢測光纖鏈路是否出現(xiàn)故障，并得知具體的故障點的距離和位置。由于本實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)部集成的兩個不同的光發(fā)射器的波長不同，而不同波長對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反饋信號經(jīng)過處理、分析和比較，可以得知待檢測光纖鏈路的故障類型，例如可以分辨出是彎折過大還是光纖受損(斷裂、破損)等。

圖1是本實用新型的實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是本實用新型的實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是本實用新型的實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。
具體實施方式
下面通過具體的實施方式并結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例一: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，第一光發(fā)射器(LDl) 3發(fā)射第一通信信號λ 1，第一通信信號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；同時光纖I接收到的第二通信信號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，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)射的原有高頻信號上又額外加載了一個調(diào)制深度不高的低頻光時域反射(OTDR)探測信號λ I'，該低頻OTDR探測信號λ 11沿著與原來λ I相同的路徑傳輸?shù)焦饫wI輸出，在經(jīng)過一段待檢測光纖鏈路后產(chǎn)生的菲涅爾反射和瑞利背散射信號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，第二通信信號λ 2信號源暫時關(guān)斷，第二光發(fā)射器(LD2) 6發(fā)射一個低頻OTDR探測信號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)過一段待檢測光纖鏈路后產(chǎn)生的菲涅爾反射和瑞利背散射信號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，然后大部分信號沿與第二通信信號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，而此時第二光接收器(PD2) 4只是作為探測OTDR信號λ 2"的接收器工作。兩種診斷模式均可以用來判斷待檢測光纖鏈路是否出現(xiàn)故障，并得知具體的故障點的距離和位置。由于不同的波長對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反饋信號經(jīng)過處理、分析和比較，可以得知待檢測光纖鏈路的故障類型，例如可以分辨出是彎折過大還是光纖受損(斷裂、破損)等。實施例二:本實施例在實施例一的基礎(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，用于實時監(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，用于實時監(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轉(zhuǎn)換為電
壓信號。實施例三:如圖3所示，本實施例與實施例二的區(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稱的分光比，比如90:10，第二光路92占總光強的90%，第四光路94占總光強的10%。本實施例與實施例二的另一個區(qū)別在于，第二光隔離器(IS0LAT0R2)15省掉不用。第一波長發(fā)射光路和第二波長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)射和接收光功率沒有明顯損耗，保證通信鏈路的功率需求。同時，第二波長診斷信號即OTDR探測信號入2'經(jīng)Y型光耦合器進(jìn)入光纖I時，經(jīng)歷了 IOdB的損耗，從鏈路反射后OTDR探測信號入2"經(jīng)光纖I再進(jìn)入Y型光耦合器λ 2"后，正常用于探測的信號僅再衰減0.5dB后就通過第二光路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，第二波長診斷信號反射回第二光發(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)選實施方式對本實用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實用新型的具體實施只局限于這些說明。對于本實用新型所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，例如改變平面光波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，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。
專利摘要本實用新型公開了一種平面光波導(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)。本實用新型還公開了包含上述光組件的光收發(fā)一體模塊。本實用新型的光組件和光模塊同時具備通信和光纖鏈路故障診斷的功能，一體化設(shè)計結(jié)構(gòu)緊湊，為運營商對監(jiān)視網(wǎng)絡(luò)的正常運行提供了更經(jīng)濟更易維護(hù)的解決方案。同時，本實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反饋信號經(jīng)過處理、分析和比較，可以得知待檢測光纖鏈路的故障類型。
文檔編號H04B10/40GK202978953SQ20122068676
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月13日
發(fā)明者高國祥, 何偉強 申請人:深圳新飛通光電子技術(shù)有限公司