專利名稱：具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙向光組件，更特別的，涉及一種具有減少其中光反射所產(chǎn)生噪聲的結(jié)構(gòu)的雙向光組件，以便降低信號失真。
背景技術(shù)：
在光纖通信中，收發(fā)機(jī)通常包括使用激光二極管(LD)的發(fā)射器和使用光電二極管(PD)的接收器。近期，被稱為雙向收發(fā)機(jī)且內(nèi)部結(jié)合有發(fā)射器和接收器的獨(dú)立實(shí)體被廣泛應(yīng)用。雙向光組件(BOSA)涉及一種配備有作為主要部件的雙向收發(fā)機(jī)的結(jié)構(gòu)。圖1表示傳統(tǒng)的雙向光組件(BOSA)的示意圖。參照圖1，該BOSA包括發(fā)射器100、 機(jī)蓋(cap housing) 110、隔離器120、接收器130、光纖140、濾光器150、濾光器支架160以及機(jī)身170。光信號從作為發(fā)射器100的半導(dǎo)體激光二極管輸出，并聚焦到光纖160上。作為接收器130的半導(dǎo)體光電二極管接收通過光纖140傳輸?shù)墓庑盘?。對于使用半?dǎo)體激光二極管作為光源的光纖通信，隔離器120置于發(fā)射器100和光纖140之間，用以阻擋由發(fā)射器100的部分光信號所導(dǎo)致的反射噪聲，該部分光信號被光部件或連接器反射并重新進(jìn)入發(fā)射器100。隔離器120可以包括偏光器、檢偏器和法拉第旋轉(zhuǎn)器。偏光器和檢偏器僅適于發(fā)射具有預(yù)定極化的光分量，同時(shí)法拉第旋轉(zhuǎn)器將光的極化方向旋轉(zhuǎn)45°。相應(yīng)的，從發(fā)射器100輸出且以預(yù)定方向傳播的光發(fā)射信號，當(dāng)穿過隔離器120的法拉第旋轉(zhuǎn)器時(shí)，極化方向旋轉(zhuǎn)45°，并穿過檢偏器。在這種情況中，被光纖140反射或在 BOSA內(nèi)且朝向發(fā)射器100繼續(xù)傳輸?shù)牟糠止獍l(fā)射信號被法拉第旋轉(zhuǎn)器極化旋轉(zhuǎn)45°，從而被偏光器阻擋。在光纖通信中進(jìn)行長距離信號傳輸?shù)那闆r中，光的散射、吸收或色散減少了光輸出，且內(nèi)部噪聲導(dǎo)致了畸變的波形。因此，由于在長距離光信號傳輸時(shí)，內(nèi)部噪聲降低了信號傳輸質(zhì)量，所以BOSA用于長距離信號傳輸時(shí)需要使用隔離器120。然而，隔離器120是一種昂貴的光設(shè)備，配備有隔離器的BOSA模塊不僅成本高，還會導(dǎo)致額外的制造工序。因此，迫切需要一種不需要隔離器120也能夠減少反射噪聲以防止波形失真的BOSA模塊。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明用于解決上述描述的相關(guān)技術(shù)中的問題，本發(fā)明的一個(gè)方面在于，提供一種雙向光組件，其具有無需隔離器而能夠減少反射噪聲的結(jié)構(gòu)，通過最佳地設(shè)置機(jī)蓋開口的直徑以及濾光器支架內(nèi)用于光發(fā)射信號的通道尺寸，以便減少從發(fā)射器輸出的光發(fā)射信號被光纖、濾光器支架等反射并重新進(jìn)入發(fā)射器時(shí)所產(chǎn)生的反射噪聲，并在一部分機(jī)身上提供有吸收器以吸收光。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件包括光纖；發(fā)射器，用以通過光纖向外部傳輸穿過45°濾光器的光發(fā)射信號；接收器，用以接收通過光纖從外部收到的且被45°濾光器反射并穿過0°濾光器的光接收信號；機(jī)身，用以包圍光纖的一部分、發(fā)射器的一部分和接收器的一部分；機(jī)蓋，用以包圍發(fā)射器的一部分，并包含用于為光發(fā)射信號提供從發(fā)射器到光纖的通道的開口 ；和，位于機(jī)身內(nèi)的濾光器支架，其上附加有45°濾光器和0°濾光器，其中，機(jī)蓋開口被設(shè)置為具有最小直徑Xmin和最大直徑Xmax， 以便沒有損耗地傳輸光發(fā)射信號，并防止光發(fā)射信號被光纖反射后重新進(jìn)入發(fā)射器，且濾光器支架包括與45°濾光器相連接的第一通道和與0°濾光器相連接的第二通道，第一通道被設(shè)置為具有預(yù)定的濾光器支架尺寸dh，以便防止光發(fā)射信號被光纖反射后進(jìn)入接收
ο發(fā)射器可以與入射到光纖上的光發(fā)射信號的光軸對準(zhǔn)。開口的最小直徑Xmin可以通過公式2表達(dá)Xmin = 2 X ((F-D-L) X tan θ )，其中，D表示發(fā)射器鏡頭蓋和開口之間的距離，F(xiàn)表示發(fā)射器鏡頭的焦距，L表示發(fā)射器鏡頭蓋的高度，θ表示從鏡頭發(fā)出的光的角度。開口的最大直徑Xmax可以通過如下公式表達(dá) _6]Xfflax = Xffli +300 μ m0預(yù)定的濾光器支架尺寸dh的范圍可以在0. 4毫米到0. 6毫米之間。機(jī)身可以進(jìn)一步包括吸收器，用以吸收被光纖反射并到達(dá)機(jī)身內(nèi)壁的光發(fā)射信號。光纖的斜面可以向與濾光器支架相同的方向傾斜，以允許反射的光繼續(xù)向吸收器傳輸。


本發(fā)明的上述及其他方面、特征和其他優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合附圖，通過下面的詳細(xì)描述得以充分理解，其中圖1表示傳統(tǒng)的雙向光組件的示意圖；圖2表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件的示意圖；圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的機(jī)蓋開口的剖視圖；圖4A表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的濾光器支架的剖視圖；圖4B表示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的濾光器支架的剖視圖；圖5表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的相互對準(zhǔn)的發(fā)射器的中心軸和光纖的定位軸；圖6A和圖6B表示沒有配備隔離器的雙向光組件的眼圖；圖6C表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件的眼圖；圖7A表示仿真光路；圖7B表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的當(dāng)光纖和濾光器支架面向相反方向時(shí)的仿真光路；圖7C表示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的當(dāng)光纖和濾光器支架面向相同方向時(shí)的仿真光路。
具體實(shí)施例方式優(yōu)選實(shí)施例將參照附圖進(jìn)行詳細(xì)描述。圖2表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件的示意圖。參照圖2，具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件可以包括發(fā)射器100、機(jī)蓋110、開口 112、接收器130、光纖 140、濾光器150和152、濾光器支架160、機(jī)身170和吸收器172。發(fā)射器100輸出并通過光纖140傳輸光發(fā)射信號。發(fā)射器100可以包括激光二極管(LD)。機(jī)蓋110用以包圍發(fā)射器100，并且可以包括開口 112，作為來自發(fā)射器100的將要傳輸?shù)焦饫w140的光發(fā)射信號的通道。開口 112作為來自發(fā)射器100的光發(fā)射信號穿過機(jī)蓋110的通道，以便光發(fā)射信號可以傳輸?shù)焦饫w140。開口 112可以提供在機(jī)蓋110的一部分上。開口 112的直徑需要設(shè)計(jì)為等于或大于光發(fā)射信號的尺寸，以便光發(fā)射信號可以沒有損耗地穿過開口 112。進(jìn)一步地，開口 112的尺寸需要不大于開口 112的最大直徑Xmax，以便防止被光纖140反射的光發(fā)射信號通過開口 112重新進(jìn)入發(fā)射器100。關(guān)于開口 112的直徑X的設(shè)計(jì)條件將詳細(xì)描述。接收器130可以接收通過光纖140傳輸?shù)挠糜诠饫w通信的光接收信號。接收器 130可以包括光電二極管。濾光器可以包括45°濾光器150和0°濾光器152。45°濾光器150發(fā)射來自發(fā)射器100的光發(fā)射信號，并將通過光纖140接收的光接收信號反射到0°濾光器152上。0° 濾光器152將反射的光接收信號發(fā)射到接收器130。光纖140可以包括纖芯以及環(huán)繞纖芯的包層(未示出)。光纖140充當(dāng)光導(dǎo)管， 將光發(fā)射信號在纖芯和包層內(nèi)傳輸或短或長的距離。包層通常涂有樹脂，以保護(hù)玻璃表層。 光纖140根據(jù)用途可以具有不同的功能或特性，并可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行不同的設(shè)計(jì)。濾光器支架160可以另外附加有45°濾光器150和0°濾光器152。濾光器支架 160可以采用如下方式進(jìn)行配置將光纖140的預(yù)定部分插入濾光器支架160內(nèi)并與濾光器支架160相結(jié)合。濾光器支架160可以包括第一通道162，其與45°濾光器150相連接， 以使光發(fā)射信號由此經(jīng)過，以及第二通道164，其與0°濾光器152相連接，以使光接收信號由此經(jīng)過。為了防止穿過45°濾光器150的光發(fā)射信號被光纖140反射并進(jìn)入接收器130， 第一通道162的尺寸可以設(shè)置為預(yù)定的濾光器支架尺寸dh。濾光器支架尺寸的計(jì)算將詳細(xì)描述。機(jī)身170可成形為包圍機(jī)蓋110的一部分、接收器130的一部分、光纖140的一部分、濾光器150和152以及濾光器支架160?？蓪C(jī)身170進(jìn)行配置，以便光發(fā)射信號或光接收信號可不泄漏。機(jī)身170可以包括吸收器172，以吸收反射的光發(fā)射信號或光接收信號。吸收器172 可以由 Cu，Cr，Mo，F(xiàn)e，Ni，非結(jié)晶的 Si, SiC, Ge5WSi2, Ti, TiN, Ta, Tiff, Co, SiGe, TiSi2, CrSi2, MoSi2, FeSi2, CoSi2, NiSi2, CrN 和 Mo2N 中的至少一種構(gòu)成，每一種都具有高吸收系數(shù)，以吸收反射的光發(fā)射信號或反射的光接收信號。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，可以對未配備隔離器120的雙向光組件進(jìn)行配置，以減少其中產(chǎn)生的反射噪聲，從而可以使BOSA模塊以更低的價(jià)格且通過更簡單的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。圖3表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的機(jī)蓋開口的示意圖。參照圖3，為了傳輸來自發(fā)射器100的光發(fā)射信號使其沒有損耗地穿過機(jī)蓋110，并避免傳輸?shù)墓獍l(fā)射信號被光纖140反射并重新進(jìn)入發(fā)射器100，機(jī)蓋110的開口 112的直徑X可以根據(jù)光發(fā)射信號的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)。光發(fā)射信號的尺寸可以通過公式1進(jìn)行計(jì)算Xmin = 2 X ((F-D-L) X tan θ )，其中，F(xiàn)表示焦距，D表示發(fā)射器的鏡頭蓋和開口之間的距離，L表示鏡頭蓋的高度，θ表示從發(fā)射器的鏡頭蓋發(fā)出的光的角度。開口 112的最小直徑Xmin代表開口 112為使光發(fā)射信號沒有損耗地穿過機(jī)蓋110 的最小值。因此，開口 112的最小直徑Xmin需要設(shè)計(jì)為等于或大于光發(fā)射信號的尺寸。然而，如果開口 112的直徑X太大，則被光纖140反射的光發(fā)射信號可能通過開口 112重新進(jìn)入發(fā)射器100。因此，開口 112的直徑X需要設(shè)計(jì)為不大于開口 112的最大直徑
V
八 max °幵口 112的最大直徑Xmax可以設(shè)計(jì)得比幵口 112的最小直徑Xmin大200 300微米。例如，當(dāng)光發(fā)射信號穿過置于發(fā)射器100前端的鏡頭(例如，其焦距為10. 18毫米且數(shù)值孔徑NA (在光纖側(cè))為0.1)并被聚焦到光纖140上時(shí)，光發(fā)射信號的角度θ通常為士5. 73°。如果包含在發(fā)射器100內(nèi)的鏡頭蓋和開口 112之間的距離D為3毫米，則穿過開口 112的光發(fā)射信號的尺寸被計(jì)算為660微米。在這種情況中，由于開口 112的直徑X 需要等于或大于光發(fā)射信號的尺寸，所以開口 112的直徑X需要為660微米或更大。如果開口 112的直徑X小于光發(fā)射信號的尺寸(例如，660微米)，則光發(fā)射信號未能沒有損耗地穿過開口 112，并且被反射，這樣有可能導(dǎo)致波形失真。另一方面，開口 112的最大直徑Xmax可以比開口 112的最小直徑Xmin大300微米。 如果開口 112的最大直徑Xmax設(shè)計(jì)得比最小直徑Xmin大300微米以上，則被光纖140反射的光發(fā)射信號重新進(jìn)入發(fā)射器100，從而產(chǎn)生反射噪聲。相應(yīng)的，開口 112可以設(shè)計(jì)為直徑X的范圍在0. 7毫米到1毫米之間。在這種情況中，光發(fā)射信號可以沒有損耗地穿過開口 112。進(jìn)一步地，可以避免光發(fā)射信號被光纖140 反射并重新進(jìn)入開口 112，從而減少由于反射噪聲導(dǎo)致的信號失真。圖4Α表示根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的濾光器支架的剖視圖。 參照圖4Α，如果穿過45°濾光器150及第一通道162的光發(fā)射信號的入射光沒有入射到光纖140的纖芯上，則該入射光被光纖140反射并通過第二通道164(0°濾光器152的通道) 朝向接收器130繼續(xù)傳輸。為了防止被光纖140反射的光發(fā)射信號進(jìn)入接收器130，第一通道162(45°濾光器150的通道)的濾光器支架尺寸dh需要取預(yù)定值。更具體地，從發(fā)射器100輸出的光發(fā)射信號在穿過45°濾光器150之后具有確定的尺寸。第一通道162的濾光器支架尺寸根據(jù)濾光器支架160的位置確定。第一通道162 的濾光器支架尺寸可以設(shè)計(jì)為確定的濾光器支架尺寸dh。濾光器支架尺寸dh可以設(shè)置為 0. 4到0. 6毫米。
相應(yīng)地，當(dāng)光發(fā)射信號穿過濾光器支架160并入射到光纖140上時(shí)，可以通過將濾光器支架160的第一通道162設(shè)置為預(yù)定的濾光器支架尺寸dh，來減少反射噪聲，從而降低
信號失真。圖4B表示根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實(shí)施例的雙向光組件內(nèi)的濾光器支架的剖視圖。 參照圖4B，與圖4A相比，注意到插入濾光器支架160內(nèi)的光纖140具有旋轉(zhuǎn)了 180°的斜也就是說，參照圖4A，光纖140的斜面通?？梢栽O(shè)計(jì)為相對于濾光器支架160的 45°表面反方向傾斜，從而將反射噪聲減到最少。進(jìn)一步地，參照圖4B，如果光纖140的斜面反方向旋轉(zhuǎn)180°，則被光纖140反射的光可以指向吸收器而不是指向光電二極管，從而進(jìn)一步減少內(nèi)部反射。圖5表示相互對準(zhǔn)的發(fā)射器的中心軸和光纖的定位軸。參照圖5，光纖140具有一個(gè)傾斜了確定角度的端面，以便減少BOSA內(nèi)的內(nèi)部反射。在這種情況中，傾斜角度通常為 6° 或 8°。由于光纖140和空氣具有不同的折射率，所以根據(jù)斯涅爾定律，當(dāng)光從空氣傳播到光纖140或者當(dāng)光從光纖140傳播到空氣時(shí)產(chǎn)生折射。更具體地，如果發(fā)射器100與光纖140的中心軸對準(zhǔn)，由于從發(fā)射器100發(fā)出的光發(fā)射信號的光軸與光纖140的中心軸的角度不同，因此會存在沒有聚焦到光纖140的纖芯上的光發(fā)射信號。這樣的光發(fā)射信號被反射并重新進(jìn)入發(fā)射器100，從而作為光發(fā)射信號的反射噪聲。相應(yīng)地，發(fā)射器100需要與光軸對準(zhǔn)，以避免光發(fā)射信號被反射到發(fā)射器100上。 例如，如果光纖140傾斜了 8°，則光軸偏離了中心軸3. 64°。相應(yīng)地，如果發(fā)射器100對準(zhǔn)于從中心軸傾斜3. 64°的方向，則由于光軸與光纖140中心軸的角度不同所導(dǎo)致的光發(fā)射信號的反射將被減少。表 權(quán)利要求
1.一種具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件，包括光纖；發(fā)射器，用以通過光纖向外部傳輸穿過45°濾光器的光發(fā)射信號；接收器，用以接收通過光纖從外部收到的且被45°濾光器反射并穿過0°濾光器的光接收信號；機(jī)身，用以包圍光纖的一部分、發(fā)射器的一部分和接收器的一部分；機(jī)蓋，用以包圍發(fā)射器的一部分，并包含用于為光發(fā)射信號提供從發(fā)射器到光纖的通道的開口 ；和位于機(jī)身內(nèi)的濾光器支架，其上附加有45°濾光器和0°濾光器；其中，機(jī)蓋開口被設(shè)置為具有最小直徑Xmin和最大直徑Xmax，以便沒有損耗地傳輸光發(fā)射信號，并防止光發(fā)射信號被光纖反射后重新進(jìn)入發(fā)射器，且濾光器支架包括與45°濾光器相連接的第一通道和與0°濾光器相連接的第二通道， 第一通道被設(shè)置為具有預(yù)定的濾光器支架尺寸dh，以便防止光發(fā)射信號被光纖反射后進(jìn)入接收器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光組件，其中，發(fā)射器與入射到光纖上的光發(fā)射信號的光軸對準(zhǔn)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光組件，其中，開口的最小直徑Xmin以公式1表達(dá)Xmin = 2 X ((F-D-L) X tan θ )，其中，D表示發(fā)射器鏡頭蓋和開口之間的距離，F(xiàn)表示發(fā)射器鏡頭的焦距，L表示發(fā)射器鏡頭蓋的高度，θ表示從鏡頭發(fā)出的光的角度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙向光組件，其中，開口的最大直徑Xmax以公式2表達(dá)Xmax = Xmin+300 μ ΠΙ。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光組件，其中，預(yù)定的濾光器支架尺寸dh的范圍在0.4 毫米到0.6毫米之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光組件，其中，機(jī)身進(jìn)一步包括吸收器，用以吸收被光纖反射并到達(dá)機(jī)身內(nèi)壁的光發(fā)射信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向光組件，其中，光纖的斜面向與濾光器支架相同的方向傾斜，以允許反射的光繼續(xù)向吸收器傳輸。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有減少反射噪聲結(jié)構(gòu)的雙向光組件。該雙向光組件包括光纖；發(fā)射器；接收器；機(jī)身，用以包圍光纖的一部分、發(fā)射器的一部分和接收器的一部分；機(jī)蓋，用以包圍發(fā)射器的一部分，并包含用于為光發(fā)射信號提供從發(fā)射器到光纖的通道的開口；和位于機(jī)身內(nèi)的濾光器支架，其上附加有45°濾光器和0°濾光器。機(jī)蓋開口被設(shè)置為具有最小直徑Xmin和最大直徑Xmax，以便沒有損耗地傳輸光發(fā)射信號，并防止光發(fā)射信號被光纖反射后重新進(jìn)入發(fā)射器，且濾光器支架包括與45°濾光器相連接的第一通道和與0°濾光器相連接的第二通道。第一通道被設(shè)置為具有預(yù)定的濾光器支架尺寸dh，以便防止光發(fā)射信號被光纖反射后進(jìn)入接收器。
文檔編號H04B10/24GK102565969SQ20111031228
公開日2012年7月11日 申請日期2011年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月14日
發(fā)明者尹奭漢, 申東鎮(zhèn), 鄭銀教, 黃美熙 申請人:光電解決方案有限公司