一種單纖雙向光收發(fā)器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單光纖雙向光收發(fā)器件，包括TO管座、封裝在TO管殼內(nèi)的激光器、封裝在TO管殼內(nèi)的探測器、不等厚透鏡光柵和光纖連接器，其中，TO管座切面呈直角梯形，其直角面與TO管腳相連，管腳方向與TO管殼軸向方向平行；激光器與探測器焊接在TO管座的斜面上，二者并列排布，電極引線由管座斜面經(jīng)整個(gè)TO管座引至管腳，與管腳相連；不等厚透鏡光柵傾斜放置固定，與TO管殼軸向方向夾角為β；激光器發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)過不等厚透鏡光柵折射，進(jìn)入光纖連接器中的光纖；外界光由光纖入射進(jìn)該單光纖雙向光收發(fā)器件，經(jīng)過不等厚透鏡光柵折射，進(jìn)入探測器。利用本發(fā)明，不僅節(jié)約了成本，同時(shí)也方便BOSA模塊的焊接與安裝。
【專利說明】一種單纖雙向光收發(fā)器件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)通信【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是一種用于光學(xué)通信傳輸?shù)膯喂饫w雙向光收發(fā)器件。
【背景技術(shù)】
[0002]光通信技術(shù)已成為現(xiàn)代通信的最主要支柱，在現(xiàn)代通信中起著中流砥柱的作用。同時(shí)，光通信作為一門逐步走向成熟的新興技術(shù)，其近年來迅猛的發(fā)展速度是通信史上罕見的。光通信注定成為未來信息社會(huì)中各種信息的主要傳送工具。
[0003]單光纖雙向光收發(fā)器件(B1-direction Optic Sub-assembly,簡稱B0SA)是集發(fā)射、接收為一體的光電轉(zhuǎn)換器件，其能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在單根光纖中雙向傳輸?shù)墓δ?，是光通信系統(tǒng)中一種至關(guān)重要的器件。為實(shí)現(xiàn)單纖接收和發(fā)射的功能，BOSA —般包括激光器、探測器、波分復(fù)用濾光片、光纖連接器等部件。作為傳輸數(shù)據(jù)的信號(hào)源，激光器一般采用分布式反饋(Distributed Feedback,DFB)激光器，同時(shí)配合隔離器使用，以保證光學(xué)系統(tǒng)的穩(wěn)定。目前大量商用的自由空間隔離器采用兩片偏振片和一片45°法拉第旋光器組成，還有部分隔離器采用兩個(gè)雙折射晶體和一片45°法拉第旋光器組成。作為傳輸數(shù)據(jù)的接收端，探測器一般采用紅外光譜的InGaAs探測器，配合互阻放大器(TIA)使用，不僅光電轉(zhuǎn)換效率高，而且性能穩(wěn)定可靠。
[0004]波分復(fù)用系統(tǒng)是BOSA系統(tǒng)重要組成部分，通過對波長選擇性的反射和透射，可使不同波段的光進(jìn)入不同的系統(tǒng)。一端來自光纖的信號(hào)光(上行或下行)經(jīng)過波分復(fù)用濾光片，經(jīng)45°濾光片反射進(jìn)入光電探測器，而另一端激光器發(fā)出的光(下行或上行)經(jīng)過該濾光片，透射進(jìn)入光纖系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)單纖雙向的功能。
[0005]在目前的BOSA系統(tǒng)中，激光器和探測器都是呈垂直角度排列，隔離器和波分復(fù)用系統(tǒng)是獨(dú)立使用的?，F(xiàn)有技術(shù)的這種設(shè)計(jì)存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝困難、造價(jià)高等不足之處。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006](一 )要解決的技術(shù)問題
[0007]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷與不足，提供一種新的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的單光纖雙向光收發(fā)器件。本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件結(jié)構(gòu)簡單而緊湊，集成性高，易于安裝，并且能夠降低器件制造成本。
[0008]( 二 )技術(shù)方案
[0009]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種單光纖雙向光收發(fā)器件，該單光纖雙向光收發(fā)器件包括晶體管外殼(Transistor-OutlineJO)管座1、封裝在TO管殼內(nèi)的激光器2、封裝在TO管殼內(nèi)的探測器3、不等厚透鏡光柵4和光纖連接器5，其中:T0管座I切面呈直角梯形，其直角面與TO管腳相連，管腳方向與TO管殼軸向方向平行；激光器2與探測器3焊接在TO管座I的斜面上，二者并列排布，電極引線由管座斜面經(jīng)整個(gè)TO管座I引至管腳，與管腳相連；不等厚透鏡光柵4傾斜放置固定，與TO管殼軸向方向夾角為β ;激光器2發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射，進(jìn)入光纖連接器5中的光纖；外界光由光纖入射進(jìn)該單光纖雙向光收發(fā)器件，經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射，進(jìn)入探測器3。
[0010]上述方案中，所述激光器2的光發(fā)射面與探測器3的光接收面均保持與TO管座I斜面平行。
[0011 ] 上述方案中，所述TO管座I的斜面被拆分為兩部分，兩部分斜面與TO管殼軸向方向夾角分別為α2和α 3，激光器2和探測器3分別處于兩個(gè)不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵4的折射率和位置，使激光器2出射的波長為λ 2的光信號(hào)最后以平行TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器5，又使波長為λ 3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來后，經(jīng)過不等厚透鏡光柵4的折射，垂直照射在探測器3上。
[0012]上述方案中，所述激光器2發(fā)射波長為λ 2的光信號(hào)，光信號(hào)入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4后，由于不等厚透鏡光柵4對其折射率為η2，當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵4出射后，由于不等厚透鏡光柵4的棱形色散效應(yīng)，光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好以平行于TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器5。
[0013]上述方案中，波長為λ3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來時(shí)，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號(hào)首先入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4，不等厚透鏡光柵4對波長為λ 3的光信號(hào)的折射率為η3，當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵4出射后，由于不等厚透鏡光柵4的棱形色散效應(yīng)，光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好垂直照射在探測器3上。
[0014]上述方案中，所述激光器2與不等厚透鏡光柵4之間還加裝適用于波長為λ 2的光隔離器，只有波長為λ 2的光才能入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4 ;所述探測器3與不等厚透鏡光柵4之間還加裝用于波長為λ3的光隔離器，只有波長為λ3的光才能入射到探測器2的表面。
[0015]上述方案中，為了改善所述不等厚透鏡光柵4對光的透射率，在不等厚透鏡光柵4兩面鍍上高透膜。
[0016]上述方案中，所述TO管殼管腳有八根，包括:一激光器電流偏置管腳、一激光器射頻信號(hào)輸入管腳、一激光器背光探測管腳、一探測器TIA工作電壓管腳、一探測器偏置電壓管腳、兩探測器射頻信號(hào)輸出管腳，以及一激光器和探測器共用接地管腳。所述激光器2包括兩射頻信號(hào)輸入管腳，此時(shí)TO管殼管腳一共有九根。當(dāng)激光器2有內(nèi)建致冷器時(shí)，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負(fù)電壓管腳。
[0017](三)有益效果
[0018]基于上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的單光纖雙向光收發(fā)器件中，不再像傳統(tǒng)BOSA —樣將激光器與探測器垂直放置，而是將二者并列放置在同一個(gè)TO管座上，也不再使用復(fù)雜的隔離器和波分復(fù)用系統(tǒng)，僅用一片不等厚透鏡光柵來使不同波長的激光分束，這樣使得封裝在TO管座內(nèi)的部件更加簡單而緊湊，結(jié)構(gòu)更加合理，不僅方便使用，而且達(dá)到了降低BOSA制作成本的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中:
[0020]圖1是本發(fā)明提供的單光纖雙向光收發(fā)器件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2是本發(fā)明提供的單光纖雙向光收發(fā)器件的發(fā)射光路原理圖。[0022]圖3是本發(fā)明提供的單光纖雙向光收發(fā)器件的接收光路原理圖。
[0023]圖4是將TO管座的斜面可以拆分為兩部分的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0025]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，以求更清楚明了地理解本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和工作過程，但不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0026]如圖1所示，本發(fā)明提供的單光纖雙向光收發(fā)器件包括:T0管座1、封裝在TO管殼內(nèi)的激光器2、封裝在TO管殼內(nèi)的探測器3、不等厚透鏡光柵4和光纖連接器5。TO管座I切面呈直角梯形，其直角面與TO管腳相連，管腳方向與TO管殼軸向方向平行；Τ0管座I斜面與TO管殼軸向方向呈α夾角。激光器2與探測器3焊接在TO管座I的斜面上，二者并列排布，電極引線由管座斜面經(jīng)整個(gè)TO管座I引至管腳，與管腳相連。激光器2的光發(fā)射面與探測器3的光接收面均保持與TO管座I斜面平行。不等厚透鏡光柵4傾斜放置固定，與TO管殼軸向方向夾角為β。激光器2發(fā)出光信號(hào),經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射,進(jìn)入光纖連接器5中的光纖；外界光由光纖入射進(jìn)B0SA，經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射，進(jìn)入探測器3。
[0027]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，TO管殼管腳一般有八根，包括一激光器電流偏置管腳，一激光器射頻信號(hào)輸入管腳，一激光器背光探測管腳，一探測器TIA工作電壓管腳，一探測器偏置電壓管腳，兩探測器射頻信號(hào)輸出管腳，以及一激光器和探測器共用接地管腳。激光器2也可以包括兩射頻信號(hào)輸入管腳，此時(shí)TO管殼管腳一共有九根。當(dāng)激光器2有內(nèi)建致冷器時(shí)，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負(fù)電壓管腳。
[0028]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，如圖2所示，激光器2發(fā)射波長為λ2的光信號(hào)，光信號(hào)入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4后，由于不等厚透鏡光柵4對其折射率為η2，當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵4出射后，由于不等厚透鏡光柵4的棱形色散效應(yīng)，光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好以平行于TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器5。
[0029]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，如圖3所示，波長為λ 3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來時(shí)，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號(hào)首先入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4。不等厚透鏡光柵4對波長為λ 3的光信號(hào)的折射率為η3。當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵4出射后，由于不等厚透鏡光柵4的棱形色散效應(yīng)，光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好垂直照射在探測器3上。
[0030]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，如圖4所示，TO管座I的斜面可以拆分為兩部分，兩部分斜面與TO管殼軸向方向夾角分別為a 2和a 3，激光器2和探測器3分別處于兩個(gè)不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵4的折射率和位置，可以使激光器2出射的波長為λ 2的光信號(hào)最后以平行TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器5,又可以使波長為入3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來后，經(jīng)過不等厚透鏡光柵4的折射，垂直照射在探測器3上。
[0031]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，不等厚透鏡光柵4的材料選取很關(guān)鍵。要求其對波長為λ2和λ3的光有較好的透射率。為了改善不等厚透鏡光柵4對波長為λ2和λ 3的光的透射率，可以在不等厚透鏡光柵4兩面鍍上對波長為λ2和λ3的光的高透膜。
[0032]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，不等厚透鏡光柵4的厚度變化率和其放置在TO管殼中與TO管殼軸向方向夾角β很重要。要選取合適的厚度變化率，并以恰當(dāng)?shù)慕嵌圈路胖貌坏群裢哥R光柵4，以保證出射光信號(hào)經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射后以平行TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器，入射光信號(hào)經(jīng)過不等厚透鏡光柵4折射后照射在探測器上。
[0033]在本發(fā)明的單光纖雙向光收發(fā)器件中，激光器2與不等厚透鏡光柵4之間可加裝適用于波長為λ 2的光隔離器，只有波長為λ 2的光才能入射進(jìn)不等厚透鏡光柵4。探測器3與不等厚透鏡光柵4之間可加裝用于波長為λ 3的光隔離器，只有波長為λ 3的光才能入射到探測器2的表面。加裝光隔離器可以保護(hù)激光器2，并可以保持BOSA系統(tǒng)的穩(wěn)定。
[0034]以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，該單光纖雙向光收發(fā)器件包括TO管座(I)、封裝在TO管殼內(nèi)的激光器(2)、封裝在TO管殼內(nèi)的探測器(3)、不等厚透鏡光柵(4)和光纖連接器(5)，其中: TO管座(1)切面呈直角梯形，其直角面與TO管腳相連，管腳方向與TO管殼軸向方向平行； 激光器(2)與探測器(3)焊接在TO管座(1)的斜面上，二者并列排布，電極引線由管座斜面經(jīng)整個(gè)TO管座(1)引至管腳，與管腳相連； 不等厚透鏡光柵(4)傾斜放置固定，與TO管殼軸向方向夾角為β ； 激光器(2)發(fā)出光信號(hào)，經(jīng)過不等厚透鏡光柵(4)折射，進(jìn)入光纖連接器(5)中的光纖；外界光由光纖入射進(jìn)該單光纖雙向光收發(fā)器件，經(jīng)過不等厚透鏡光柵(4)折射，進(jìn)入探測器⑶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述激光器(2)的光發(fā)射面與探測器(3)的光接收面均保持與TO管座(1)斜面平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述TO管座(1)的斜面被拆分為兩部分，兩部分斜面與TO管殼軸向方向夾角分別為a 2和a 3，激光器(2)和探測器(3)分別處于兩個(gè)不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵(4)的折射率和位置，使激光器⑵出射的波長為λ 2的光信號(hào)最后以平行TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器(5),又使波長為λ 3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來后，經(jīng)過不等厚透鏡光柵(4)的折射，垂直照射在探測器(3)上。`
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述激光器(2)發(fā)射波長為λ 2的光信號(hào)，光信號(hào)入射進(jìn)不等厚透鏡光柵(4)后，由于不等厚透鏡光柵(4)對其折射率為π2，當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵(4)出射后，由于不等厚透鏡光柵(4)的棱形色散效應(yīng)，光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好以平行于TO管殼軸向方向進(jìn)入光纖連接器(5)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光纖雙向光收發(fā)器件,其特征在于,波長為λ3的光信號(hào)從光纖入射進(jìn)來時(shí)，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號(hào)首先入射進(jìn)不等厚透鏡光柵(4)，不等厚透鏡光柵(4)對波長為λ 3的光信號(hào)的折射率為η3，當(dāng)光信號(hào)從不等厚透鏡光柵(4)出射后，由于不等厚透鏡光柵(4)的棱形色散效應(yīng),光信號(hào)傳播方向偏轉(zhuǎn)了一定角度，正好垂直照射在探測器(3)上。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述激光器(2)與不等厚透鏡光柵(4)之間還加裝適用于波長為λ 2的光隔離器，只有波長為λ 2的光才能入射進(jìn)不等厚透鏡光柵(4);所述探測器(3)與不等厚透鏡光柵(4)之間還加裝用于波長為λ 3的光隔離器，只有波長為λ 3的光才能入射到探測器(2)的表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，為了改善所述不等厚透鏡光柵(4)對光的透射率，在不等厚透鏡光柵(4)兩面鍍上高透膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述TO管殼管腳有八根，包括:一激光器電流偏置管腳、一激光器射頻信號(hào)輸入管腳、一激光器背光探測管腳、一探測器TIA工作電壓管腳、一探測器偏置電壓管腳、兩探測器射頻信號(hào)輸出管腳，以及一激光器和探測器共用接地管腳。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，所述激光器(2)包括兩射頻信號(hào)輸入管腳，此時(shí)TO管殼管腳一共有九根。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的單光纖雙向光收發(fā)器件，其特征在于，當(dāng)激光器(2)有內(nèi)建致冷器時(shí)，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負(fù)電壓管腳。
【文檔編號(hào)】H04B10/40GK103487899SQ201310424507
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】劉宇, 常明超, 祝寧華 申請人:中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所