一種單纖雙向光收發器件的製作方法

2023-07-15 16:30:36 1

一種單纖雙向光收發器件的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種單光纖雙向光收發器件，包括TO管座、封裝在TO管殼內的雷射器、封裝在TO管殼內的探測器、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；雷射器與探測器焊接在TO管座的斜面上，二者並列排布，電極引線由管座斜面經整個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；雷射器發出光信號，經過不等厚透鏡光柵折射，進入光纖連接器中的光纖；外界光由光纖入射進該單光纖雙向光收發器件，經過不等厚透鏡光柵折射，進入探測器。利用本發明，不僅節約了成本，同時也方便BOSA模塊的焊接與安裝。
【專利說明】一種單纖雙向光收發器件
【技術領域】
[0001]本發明涉及光學通信【技術領域】，尤其是一種用於光學通信傳輸的單光纖雙向光收發器件。
【背景技術】
[0002]光通信技術已成為現代通信的最主要支柱，在現代通信中起著中流砥柱的作用。同時，光通信作為一門逐步走向成熟的新興技術，其近年來迅猛的發展速度是通信史上罕見的。光通信註定成為未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。
[0003]單光纖雙向光收發器件(B1-direction Optic Sub-assembly,簡稱B0SA)是集發射、接收為一體的光電轉換器件，其能夠實現數據在單根光纖中雙向傳輸的功能，是光通信系統中一種至關重要的器件。為實現單纖接收和發射的功能，BOSA —般包括雷射器、探測器、波分復用濾光片、光纖連接器等部件。作為傳輸數據的信號源，雷射器一般採用分布式反饋(Distributed Feedback,DFB)雷射器，同時配合隔離器使用，以保證光學系統的穩定。目前大量商用的自由空間隔離器採用兩片偏振片和一片45°法拉第旋光器組成，還有部分隔離器採用兩個雙折射晶體和一片45°法拉第旋光器組成。作為傳輸數據的接收端，探測器一般採用紅外光譜的InGaAs探測器，配合互阻放大器(TIA)使用，不僅光電轉換效率高，而且性能穩定可靠。
[0004]波分復用系統是BOSA系統重要組成部分，通過對波長選擇性的反射和透射，可使不同波段的光進入不同的系統。一端來自光纖的信號光(上行或下行)經過波分復用濾光片，經45°濾光片反射進入光電探測器，而另一端雷射器發出的光(下行或上行)經過該濾光片，透射進入光纖系統中，從而實現單纖雙向的功能。
[0005]在目前的BOSA系統中，雷射器和探測器都是呈垂直角度排列，隔離器和波分復用系統是獨立使用的。現有技術的這種設計存在著結構複雜、安裝困難、造價高等不足之處。

【發明內容】

[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]本發明的目的在於克服上述現有技術中存在的缺陷與不足，提供一種新的結構設計的單光纖雙向光收發器件。本發明的單光纖雙向光收發器件結構簡單而緊湊，集成性高，易於安裝，並且能夠降低器件製造成本。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]為達到上述目的，本發明提供了一種單光纖雙向光收發器件，該單光纖雙向光收發器件包括電晶體外殼(Transistor-OutlineJO)管座1、封裝在TO管殼內的雷射器2、封裝在TO管殼內的探測器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；雷射器2與探測器3焊接在TO管座I的斜面上，二者並列排布，電極引線由管座斜面經整個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 ;雷射器2發出光信號，經過不等厚透鏡光柵4折射，進入光纖連接器5中的光纖；外界光由光纖入射進該單光纖雙向光收發器件，經過不等厚透鏡光柵4折射，進入探測器3。
[0010]上述方案中，所述雷射器2的光發射面與探測器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，雷射器2和探測器3分別處於兩個不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵4的折射率和位置，使雷射器2出射的波長為λ 2的光信號最後以平行TO管殼軸向方向進入光纖連接器5，又使波長為λ 3的光信號從光纖入射進來後，經過不等厚透鏡光柵4的折射，垂直照射在探測器3上。
[0012]上述方案中，所述雷射器2發射波長為λ 2的光信號，光信號入射進不等厚透鏡光柵4後，由於不等厚透鏡光柵4對其折射率為η2，當光信號從不等厚透鏡光柵4出射後，由於不等厚透鏡光柵4的稜形色散效應，光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好以平行於TO管殼軸向方向進入光纖連接器5。
[0013]上述方案中，波長為λ3的光信號從光纖入射進來時，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號首先入射進不等厚透鏡光柵4，不等厚透鏡光柵4對波長為λ 3的光信號的折射率為η3，當光信號從不等厚透鏡光柵4出射後，由於不等厚透鏡光柵4的稜形色散效應，光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好垂直照射在探測器3上。
[0014]上述方案中，所述雷射器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:一雷射器電流偏置管腳、一雷射器射頻信號輸入管腳、一雷射器背光探測管腳、一探測器TIA工作電壓管腳、一探測器偏置電壓管腳、兩探測器射頻信號輸出管腳，以及一雷射器和探測器共用接地管腳。所述雷射器2包括兩射頻信號輸入管腳，此時TO管殼管腳一共有九根。當雷射器2有內建致冷器時，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負電壓管腳。
[0017](三)有益效果
[0018]基於上述技術方案，本發明提供的單光纖雙向光收發器件中，不再像傳統BOSA —樣將雷射器與探測器垂直放置，而是將二者並列放置在同一個TO管座上，也不再使用複雜的隔離器和波分復用系統，僅用一片不等厚透鏡光柵來使不同波長的雷射分束，這樣使得封裝在TO管座內的部件更加簡單而緊湊，結構更加合理，不僅方便使用，而且達到了降低BOSA製作成本的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]為進一步說明本發明的技術內容，以下結合附圖對本發明作進一步說明，其中:
[0020]圖1是本發明提供的單光纖雙向光收發器件的結構示意圖。
[0021]圖2是本發明提供的單光纖雙向光收發器件的發射光路原理圖。[0022]圖3是本發明提供的單光纖雙向光收發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構示意圖。
【具體實施方式】
[0024]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0025]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下參照附圖，對本發明進一步詳細說明，以求更清楚明了地理解本發明的結構和工作過程，但不能以此來限制本發明的保護範圍。
[0026]如圖1所示，本發明提供的單光纖雙向光收發器件包括:T0管座1、封裝在TO管殼內的雷射器2、封裝在TO管殼內的探測器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。雷射器2與探測器3焊接在TO管座I的斜面上，二者並列排布，電極引線由管座斜面經整個TO管座I引至管腳，與管腳相連。雷射器2的光發射面與探測器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。雷射器2發出光信號,經過不等厚透鏡光柵4折射,進入光纖連接器5中的光纖；外界光由光纖入射進B0SA，經過不等厚透鏡光柵4折射，進入探測器3。
[0027]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，TO管殼管腳一般有八根，包括一雷射器電流偏置管腳，一雷射器射頻信號輸入管腳，一雷射器背光探測管腳，一探測器TIA工作電壓管腳，一探測器偏置電壓管腳，兩探測器射頻信號輸出管腳，以及一雷射器和探測器共用接地管腳。雷射器2也可以包括兩射頻信號輸入管腳，此時TO管殼管腳一共有九根。當雷射器2有內建致冷器時，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負電壓管腳。
[0028]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，如圖2所示，雷射器2發射波長為λ2的光信號，光信號入射進不等厚透鏡光柵4後，由於不等厚透鏡光柵4對其折射率為η2，當光信號從不等厚透鏡光柵4出射後，由於不等厚透鏡光柵4的稜形色散效應，光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好以平行於TO管殼軸向方向進入光纖連接器5。
[0029]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，如圖3所示，波長為λ 3的光信號從光纖入射進來時，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號首先入射進不等厚透鏡光柵4。不等厚透鏡光柵4對波長為λ 3的光信號的折射率為η3。當光信號從不等厚透鏡光柵4出射後，由於不等厚透鏡光柵4的稜形色散效應，光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好垂直照射在探測器3上。
[0030]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，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，雷射器2和探測器3分別處於兩個不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵4的折射率和位置，可以使雷射器2出射的波長為λ 2的光信號最後以平行TO管殼軸向方向進入光纖連接器5,又可以使波長為入3的光信號從光纖入射進來後，經過不等厚透鏡光柵4的折射，垂直照射在探測器3上。
[0031]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，不等厚透鏡光柵4的材料選取很關鍵。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]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，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，並以恰當的角度β放置不等厚透鏡光柵4，以保證出射光信號經過不等厚透鏡光柵4折射後以平行TO管殼軸向方向進入光纖連接器，入射光信號經過不等厚透鏡光柵4折射後照射在探測器上。
[0033]在本發明的單光纖雙向光收發器件中，雷射器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雷射器2，並可以保持BOSA系統的穩定。
[0034]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，該單光纖雙向光收發器件包括TO管座(I)、封裝在TO管殼內的雷射器(2)、封裝在TO管殼內的探測器(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； 雷射器(2)與探測器(3)焊接在TO管座(1)的斜面上，二者並列排布，電極引線由管座斜面經整個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 ； 雷射器(2)發出光信號，經過不等厚透鏡光柵(4)折射，進入光纖連接器(5)中的光纖；外界光由光纖入射進該單光纖雙向光收發器件，經過不等厚透鏡光柵(4)折射，進入探測器⑶。
2.根據權利要求1所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，所述雷射器(2)的光發射面與探測器(3)的光接收面均保持與TO管座(1)斜面平行。
3.根據權利要求1所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，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，雷射器(2)和探測器(3)分別處於兩個不同部分的斜面上，配合不等厚透鏡光柵(4)的折射率和位置，使雷射器⑵出射的波長為λ 2的光信號最後以平行TO管殼軸向方向進入光纖連接器(5),又使波長為λ 3的光信號從光纖入射進來後，經過不等厚透鏡光柵(4)的折射，垂直照射在探測器(3)上。`
4.根據權利要求3所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，所述雷射器(2)發射波長為λ 2的光信號，光信號入射進不等厚透鏡光柵(4)後，由於不等厚透鏡光柵(4)對其折射率為π2，當光信號從不等厚透鏡光柵(4)出射後，由於不等厚透鏡光柵(4)的稜形色散效應，光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好以平行於TO管殼軸向方向進入光纖連接器(5)。
5.根據權利要求3所述的單光纖雙向光收發器件,其特徵在於,波長為λ3的光信號從光纖入射進來時，其傳播方向與TO管殼軸向方向平行，光信號首先入射進不等厚透鏡光柵(4)，不等厚透鏡光柵(4)對波長為λ 3的光信號的折射率為η3，當光信號從不等厚透鏡光柵(4)出射後，由於不等厚透鏡光柵(4)的稜形色散效應,光信號傳播方向偏轉了一定角度，正好垂直照射在探測器(3)上。
6.根據權利要求3所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，所述雷射器(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.根據權利要求1所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，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.根據權利要求1所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，所述TO管殼管腳有八根，包括:一雷射器電流偏置管腳、一雷射器射頻信號輸入管腳、一雷射器背光探測管腳、一探測器TIA工作電壓管腳、一探測器偏置電壓管腳、兩探測器射頻信號輸出管腳，以及一雷射器和探測器共用接地管腳。
9.根據權利要求8所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，所述雷射器(2)包括兩射頻信號輸入管腳，此時TO管殼管腳一共有九根。
10. 根據權利要求9所述的單光纖雙向光收發器件，其特徵在於，當雷射器(2)有內建致冷器時，還需加兩根管腳，分別為致冷器的正負電壓管腳。
【文檔編號】H04B10/40GK103487899SQ201310424507
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月17日 優先權日:2013年9月17日
【發明者】劉宇, 常明超, 祝寧華 申請人:中國科學院半導體研究所