一種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型是一種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其設(shè)有底座（1）、上蓋（4）和位于其間的用于對同一光纖中不同波長光信號的光信號選擇組件，該光信號選擇組件由PCB板（9）和用于光纖LC插針與PIN-TIA管（7）對準的光纖插針準直套頭（11）組成，在光纖插針準直套頭（11）的內(nèi)部自左向右依次裝有微透鏡（5）、可調(diào)濾波器（6），PCB板（9）上的控制電路通過金絲引線分別與PIN管（15）和TIA管（16）相連。本實用新型提高了整個基于波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和速率，具有成本較低、使用方便、與現(xiàn)有光接收模塊兼容等優(yōu)點。
【專利說明】—種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光纖到戶(FTTH)解決方案中無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)同一光纖上不同波長的光信號選擇接收的光模塊，屬于光通訊【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著信息技術(shù)的高速發(fā)展，F(xiàn)TTH眾多解決方案逐漸成為通信領(lǐng)域研究熱點。最簡單的就是在局端(電信局)和終端(用戶)各放置一個光纖收發(fā)器(俗稱的光Modem)，即可實現(xiàn)100M甚至IG的光纖接入速率，但這種方式的拓撲結(jié)構(gòu)是點到點的。該方式存在一些問題，遠端有多少用戶，局端就得有多少個光模塊，成本比較高，而且光纖資源的占用也非常驚人。為解決此，一種新的點對多點的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)被研發(fā)。也就是說，局端的一個光模塊，一對(或一根)光纖可以對應(yīng)遠端的多個用戶。這種拓撲結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是在離用戶較近的地方采用了一種不需要供電的器件——光分路器，用這種器件可以實現(xiàn)將一對光纖上的信號分配到多根光纖中。這種技術(shù)被稱為無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)。PON技術(shù)和點對點(P-P)方式相比，能夠大量節(jié)省主干光纖和局端設(shè)備光接口、高密集用戶區(qū)域成本低，標(biāo)準化程度高，業(yè)務(wù)透明性較好，網(wǎng)絡(luò)配置靈活，是FTTH發(fā)展的主要技術(shù)選擇。但是，終端用戶對帶寬快速增長的需求與光接入手段能力不足之間的矛盾又成了整個通信網(wǎng)絡(luò)迅猛發(fā)展的瓶頸?；诓ǚ謴?fù)用技術(shù)的無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)以波長作為用戶端(ONU)的標(biāo)識，采用WDM技術(shù)實現(xiàn)不同用戶終端鏈路的接入，能夠為每個用戶提供較寬的工作帶寬，實現(xiàn)真正的對稱寬帶接入。同時，WDM技術(shù)的引入還可以避免時分多址技術(shù)中ONU的測距、快速比特同步等諸多技術(shù)難點，在網(wǎng)絡(luò)管理以及系統(tǒng)升級性能方面具有明顯優(yōu)勢。WDM-PON系統(tǒng)中的OLT采用多波長激光器進行信號的發(fā)射和接收，其工作速率與ONU的數(shù)目無關(guān)，不會受ONU的數(shù)據(jù)限制，其工作速率可調(diào)整到與ONU相同；由于波分復(fù)用技術(shù)的引入,在ODN的傳輸光纖中，每一根光纖可以傳送多個波長，從而提高了整個WDM-PON的傳輸容量。在下行方向可以將每一個波長分離出來，并連接到不同的0NU/0NT中，在0M/0D設(shè)備中，包括光復(fù)用器件、解復(fù)用器件，用于將每一個不同波長進行分離。由于WDM-PON系統(tǒng)引入了波分復(fù)用設(shè)備，因此需要通過波長光分路器在下行傳輸方向上對光信號進行波長解復(fù)用，并分配給指定的O N U設(shè)備。但是，目前實現(xiàn)波長選擇轉(zhuǎn)換主要采用集成光路器件，在通道帶寬、插入損耗、偏振敏感和設(shè)備功耗等方面性能不足，如波長光分路器主要由陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)成。串?dāng)_、溫度穩(wěn)定性、色散效應(yīng)是波長光分路器在實現(xiàn)過程中需要注意的因素。由于陣列波導(dǎo)光柵器件各個波長之間的隔離度較低，或者非線性效應(yīng)較為嚴重，會導(dǎo)致其他光通道的信號泄露到傳輸通道中，從而形成噪聲，影響系統(tǒng)的性能，這些不足限制了其應(yīng)用規(guī)模。
[0003]馮慧婷(馮慧婷，40GbPsDWDMNRZ光收發(fā)模塊的研究，武漢郵電科學(xué)研究院碩士學(xué)位論文，2009)提出了在原有的40GbPs短距離NRZtransPonder模塊基礎(chǔ)上，增加了波長可調(diào)諧功能，更改了發(fā)射單元的設(shè)計。該模塊用電光調(diào)制器、可調(diào)諧的激光器取代了電吸收調(diào)制器和連續(xù)波(CW)激光器，保證了波長選定和傳輸質(zhì)量。由于該可調(diào)諧激光二級管(LD)是一種溫度控制型LD，因此波長對溫度的變化比較敏感，這樣對于溫度控制的精度要求就比較高，但在外界溫度變化很惡劣時精度無法得到保障，這就需要一個補償電路來保證其波長穩(wěn)定，而且波長調(diào)諧范圍較窄且其應(yīng)用主要用于上行發(fā)送波長?，F(xiàn)有少數(shù)幾家國外已商用可調(diào)諧光學(xué)波長濾波器尺寸較大(如美國MOI公司的FFP-TF2濾波器尺寸13.5mmX25.8mmX57.2mm)或者性能差(MEMS型濾波器調(diào)諧帶寬窄且損耗大)，且價格均太高，無法滿足光接收模塊的商業(yè)應(yīng)用要求，限制了其在FTTH所需光接入模塊中的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型所要解決的問題是:為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于光纖到戶的接受波長可調(diào)光模塊，該模塊以較高的光纖傳輸容量和速率實現(xiàn)不同用戶終端的接入，為每個用戶提供較寬的工作帶寬，并能夠降低成本。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:該模塊設(shè)有底座、上蓋和位于其間的用于對同一光纖中不同波長光信號的光信號選擇組件，該光信號選擇組件由PCB板和用于光纖LC插針與PIN-TIA管對準的光纖插針準直套頭組成，在光纖插針準直套頭的內(nèi)部自左向右依次裝有微透鏡、可調(diào)濾波器，PCB板上的控制電路通過金絲引線分別與PIN管和TIA管相連。
[0006]所述微透鏡、可調(diào)濾波器、PIN管和TIA管可以采用TO-CAN封裝在金屬殼體內(nèi)，并由PIN-TIA底座封口。
[0007]本實用新型可以先將微透鏡和可調(diào)濾波器粘接在安裝座上，再將其插入PIN-TIA管的套管內(nèi)，然后通過激光焊接方式將其與PIN-TIA封裝管的金屬外殼、光纖插針準直套頭集成在一起。
[0008]所述可調(diào)濾波器可以采用基于光電陶瓷的F-P微型可調(diào)濾波器，其兩條驅(qū)動引線通過打金線的方式通過PIN-TIA底座并采用獨立的管腳連接驅(qū)動電路。
[0009]所述可調(diào)濾波器，其光學(xué)掃描范圍可以為10?20nm，其掃描頻率可以為2000Hz，
[0010]所述PCB板可以設(shè)有控制電路，該控制電路主要由以電信號控制的可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元和信號調(diào)理集成電路單元組成，并可以將其布置在符合SFF-8472協(xié)議規(guī)定的封裝尺寸的PCB上。
[0011]所述可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元可以采用CS6721模擬與數(shù)值混合芯片，進行DAC控制以獲得的高F-P腔長控制精度，通過光強反饋不斷調(diào)整驅(qū)動電壓以保證選擇工作波長的穩(wěn)定性。
[0012]所述信號調(diào)理集成電路單元可以由后級放大器組成，用于對信號進行后級限幅放大和波形整形，其可以將來自TIA管的輸出信號放大至500mV，以滿足后續(xù)數(shù)據(jù)判決和時鐘恢復(fù)電路輸入電平的需要。
[0013]所述PCB板可以裝有排針。
[0014]所述光信號選擇組件可以與PCB板通過卡鉤固定在底座上，然后在卡塊的配合下通過上蓋將兩者固定。
[0015]本實用新型通過基于光電陶的F-P微型的可調(diào)濾波器，從同一光纖鏈路上選擇接收不同波長的光信號，經(jīng)過PIN-TIA中的P管將光信號轉(zhuǎn)化成電信號并進行初放，再通過調(diào)理電路對信號進行后級限幅放大和波形整形并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號輸出，最終通過以太網(wǎng)絡(luò)、無線等方式傳輸?shù)接脩艚K端，構(gòu)建一個完整的光纖到戶光接收模塊系統(tǒng)。[0016]本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下的主要的優(yōu)點:
[0017]1.通過對終端模塊集成微型的光電陶瓷可調(diào)濾波器技術(shù)實現(xiàn)不同用戶終端的接入，該濾波器光學(xué)工作范圍1535?1565nm,波長可以調(diào)節(jié)大概在10?20nm。，能夠為每個用戶提供較寬的工作帶寬，避免信號解復(fù)用過程中噪聲引入。
[0018]2.由于引入波分復(fù)用技術(shù),使每一根光纖可以同時傳送多個不同波長的光信號，可以提高整個基于波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)的傳輸容量和速率。
[0019]3.避免目前采用陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)成的波長光分路器引起各個波長之間的隔離度較低，易形成噪聲，提高了系統(tǒng)的性能。
[0020]4.現(xiàn)有波分光接收模塊對不同波段用戶需要特定的波長光分路器，造成系統(tǒng)應(yīng)用成本過高。而采用本系統(tǒng)光接收模塊的不同波段用戶只需要同一可調(diào)濾波器，就可以從8?16個不同波長中選出不同用戶需要的每一個波長信號，大大降低了系統(tǒng)應(yīng)用成本。
[0021]5.將波長可選擇器件基于光電陶瓷的F-P微型可調(diào)濾波器、光電轉(zhuǎn)換器件PIN與初級放大器件TIA管等器件集成在進行直徑5.6mm,高度大約4_的金屬管中，整個可實現(xiàn)8?16個波長的選擇，系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)尺寸實現(xiàn)微型化、集成化和模塊化。
[0022]6.本特定的微型的可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元，采用CS6721模擬與數(shù)值混合芯片，進行DAC控制以獲得的高F-P腔長控制精度，通過光強反饋不斷調(diào)整驅(qū)動電壓以保證選擇工作波長的穩(wěn)定性，性能優(yōu)秀，且價格非常低廉，使用方便。
[0023]7.應(yīng)用本光接收模塊具有頻帶寬、容量大、擴容升級方便、運維費用低、質(zhì)量高等特點，能與現(xiàn)有光接收模塊兼容，并可與現(xiàn)有光發(fā)送模塊結(jié)合，升級為集接收、發(fā)送與數(shù)字診斷DDM與一體的可調(diào)三合一光模塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本實用新型用于光纖到戶(FTTH)的接收波長可調(diào)光模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖2是圖1的A-A剖視圖。
[0026]圖中:1.底座；2.卡鉤；3.卡塊；4.上蓋；5.微透鏡；6.可調(diào)濾波器；7.PIN-TIA封裝管；8.管腳；9.PCB板；10.排針；11.光纖插針準直套頭；12.安裝座；13.PIN-TIA底座；14.金絲引線；15.PIN管；16.TIA管。
【具體實施方式】
[0027]本實用新型為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，該接收波長可調(diào)光模塊采用微型的可調(diào)濾波器技術(shù)實現(xiàn)不同用戶終端的接入，能夠為每個用戶提供較寬的工作帶寬，避免信號解復(fù)用過程中噪聲引入。由于波分復(fù)用技術(shù)的引入，每一根光纖可以同時傳送多個不同波長的光信號，從而提高了整個基于波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)(WDM-PON)的傳輸容量和速率。同時，避免了目前采用陣列波導(dǎo)光柵構(gòu)成的波長光分路器引起各個波長之間的隔離度較低，易形成噪聲，影響系統(tǒng)的性能。另外，傳統(tǒng)整個基于波分復(fù)用的無源光網(wǎng)絡(luò)中不同波段需要特定波長的有源光光分路器，造成系統(tǒng)應(yīng)用成本過高，而本實用新型系統(tǒng)中不同用戶可只需要同一可調(diào)濾波器，就可選出不同用戶需要的每一個波長信號。該模塊尺寸與現(xiàn)有的光接收模塊相當(dāng)，可兼容，性能可靠，制備成本較低、使用方便。[0028]以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型的用于光纖到戶(FTTH)的接收波長可調(diào)光模塊的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)原理做進一步描述。
[0029]本實用新型是一種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其通過基于光電陶的F-P微型的可調(diào)濾波器，從同一光纖鏈路上選擇接收到不同用戶的光信號，經(jīng)過PIN-TIA中的P管將光信號轉(zhuǎn)化成電信號并進行初放，再通過調(diào)理電路對信號進行后級限幅放大和波形整形并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電信號輸出，最終通過以太網(wǎng)絡(luò)或無線等方式傳輸?shù)接脩艚K端，從而構(gòu)建了一個完整的光纖到用戶光接收模塊系統(tǒng)?？蓮腇TTH的同一光纖鏈路上傳輸?shù)??16個不同波長的光信號中，選出不同用戶需要的每一個波長信號。該模塊尺寸與現(xiàn)有光接收模塊相當(dāng)，兼容性強，性能優(yōu)異，制備成本非常低廉，使用方便。
[0030]所述用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示，該可調(diào)光模塊設(shè)有底座1、上蓋4和位于其間的用于對同一光纖中不同波長光信號的光信號選擇組件，該光信號選擇組件由光纖插針準直套頭11和PCB板9組成。所述光纖插針準直套頭11用于光纖LC插針與PIN-TIA管7對準，該光纖插針準直套頭的內(nèi)部自左向右依次裝有微透鏡
5、可調(diào)濾波器6。所述微透鏡5和可調(diào)濾波器6先采用環(huán)氧樹脂粘接固定在安裝座12上，再將其插入PIN-TIA管7的套管內(nèi)，然后通過激光焊接將其與PIN-TIA封裝管7的金屬外殼、光纖插針準直套頭11集成在一起。微透鏡5、可調(diào)濾波器6、PIN管15和TIA管16采用TO-CAN封裝在與現(xiàn)有光接收模塊完全兼容的圓柱體金屬殼體內(nèi)，其尺寸約為直徑6.5mm、長度4mm，并由PIN-TIA底座13封口。PIN管15和TIA管16通過金絲引線14與PCB板9上的控制電路相連。
[0031]所述可調(diào)濾波器6采用基于光電陶瓷的F-P微型可調(diào)濾波器，通過調(diào)節(jié)該濾波器的波長可選擇接收信號光的波長。其尺寸約為2X2Xlmm3，其光學(xué)工作范圍1535?1565nm，波長可以調(diào)節(jié)為10?20nm，其調(diào)諧速度較快，掃描頻率可達2000Hz，其兩條驅(qū)動引線通過打金線的方式通過PIN-TIA底座13的獨立的管腳8連接驅(qū)動電路。該可調(diào)濾波器是波分系統(tǒng)中的關(guān)鍵組成部分，通過電壓驅(qū)動改變F-P濾波器腔長，允許波長跟F-P腔長度有倍數(shù)關(guān)系的光通過，而其他波長的光按愛里函數(shù)衰減，難以透過諧振腔反射膜輸出而被濾除。它在一定波長范圍內(nèi)允許選擇特定的波長和頻率實時通過光鏈路，從同一光纖鏈路上選擇接收到不同用戶的光信號。
[0032]所述PIN管15是一種用于光通信系統(tǒng)中將微弱的光信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將信號進行一定強度低噪聲放大的探測器件。TIA管16將PIN管15轉(zhuǎn)化的電信號進行初級放大。
[0033]所述PCB板9設(shè)有控制電路，該控制電路主要由以電信號控制的可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元和信號調(diào)理集成電路單元組成，并采用相應(yīng)的集成芯片合理布置在符合SFF-8472協(xié)議規(guī)定的封裝尺寸PCB上。所述可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元采用CS6721模擬與數(shù)值混合芯片，進行DAC控制以獲得的高F-P腔長控制精度，通過光強反饋不斷調(diào)整驅(qū)動電壓以保證選擇工作波長的穩(wěn)定性。所述信號調(diào)理集成電路單元由后級放大器(PA)組成，其對信號進行后級限幅放大和波形整形，其功能是將來自TIA管16的輸出信號放大至大于500mV，以滿足后續(xù)數(shù)據(jù)判決和時鐘恢復(fù)電路輸入電平的需要。
[0034]所述PCB板9裝有排針10，用于系統(tǒng)的電源供應(yīng)，相應(yīng)信號的輸入輸出。
[0035]所述光信號選擇組件與PCB板9通過卡鉤2固定在由塑料制成的底座I上，然后在卡塊3的配合下通過上蓋4將兩者固定。[0036]本實施例提供的可用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊的系統(tǒng)，其工作過程如下:
[0037]通過基于光電陶的F-P微型的可調(diào)濾波器6 (簡稱濾波器)，通過調(diào)諧電壓驅(qū)動改變F-P濾波器腔長，允許波長跟F-P腔長度有倍數(shù)關(guān)系的光通過，而其他波長的光按愛里函數(shù)衰減，很難透過諧振腔反射膜輸出而被濾除。它在一定波長范圍內(nèi)允許選擇特定的波長和頻率實時通過光鏈路，從同一光纖鏈路上選擇接收到不同用戶的光信號，采用CS6721模擬與數(shù)值混合芯片，進行DAC控制以獲得的高F-P腔長控制精度，通過光強反饋不斷調(diào)整驅(qū)動電壓以保證選擇工作波長的穩(wěn)定性。經(jīng)過TIA管16將PIN管15轉(zhuǎn)化的電信號進行初級放大，再通過PCB板9中調(diào)理電路單元對信號進行后級限幅放大和波形整形并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)電平信號輸出，最終通過以太網(wǎng)絡(luò)無線等方式傳輸?shù)接脩艚K端，從而構(gòu)建了一個完整的光纖到戶光收發(fā)模塊系統(tǒng)。由于波分復(fù)用技術(shù)的引入，每一根光纖可以同時傳送多個不同波長的光信號，而該系統(tǒng)中不同用戶可只需要一個可調(diào)濾波器，就可選出不同用戶需要的每一個波長信號，其中各項控制及補償?shù)膮?shù)都可以由用戶自行設(shè)置。
【權(quán)利要求】
1.一種用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于:該模塊設(shè)有底座(I)、上蓋(4)和位于其間的用于對同一光纖中不同波長光信號的光信號選擇組件，該光信號選擇組件由PCB板(9 )和用于光纖LC插針與PIN-TIA管(7 )對準的光纖插針準直套頭(11)組成，在光纖插針準直套頭(11)的內(nèi)部自左向右依次裝有微透鏡(5)、可調(diào)濾波器(6)，PCB板(9)上的控制電路通過金絲引線分別與PIN管(15)和TIA管(16)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述微透鏡(5)、可調(diào)濾波器(6)、PIN管(15)和TIA管(16) —起被封裝在金屬殼體內(nèi)，并由PIN-TIA底座(13)封口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述可調(diào)濾波器(6)采用基于光電陶瓷的F-P微型可調(diào)濾波器，其兩條驅(qū)動引線通過打金線的方式通過PIN-TIA底座(13)的獨立的管腳(8)連接驅(qū)動電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述可調(diào)濾波器(6)，其光學(xué)掃描范圍為10?20nm，其掃描頻率為2000Hz。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述PCB板(9)設(shè)有控制電路，該控制電路主要由以電信號控制的可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元和信號調(diào)理集成電路單元組成，并將其布置在符合SFF-8472協(xié)議規(guī)定的封裝尺寸的PCB上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述可調(diào)濾波器波長選擇驅(qū)動電路單元采用CS6721模擬與數(shù)值混合芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述信號調(diào)理集成電路單元由后級放大器組成，其將來自TIA管(16)的輸出信號放大至500mV，以滿足后續(xù)數(shù)據(jù)判決和時鐘恢復(fù)電路輸入電平的需要。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述PCB板(9)裝有排針(10)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于光纖到戶的接收波長可調(diào)光模塊，其特征在于所述光信號選擇組件與PCB板(9 )通過卡鉤(2 )固定在底座(I)上，然后在卡塊(3 )的配合下通過上蓋(4)將兩者固定。
【文檔編號】H04Q11/00GK203661072SQ201320777565
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年11月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月29日
【發(fā)明者】童月恒 申請人:武漢同德恒通訊技術(shù)有限公司