一种应用于twdm-pon可调接收的光滤波器的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，包括光路装置、传动装置、位置传感装置、封装壳体（1）；光路装置包括TFF滤波片（3），入射准直器（2）、光接收装置；传动装置包括步进马达（10）和联动器（4），位置传感装置同联动器（4）相连，联动器（4）采用能沿步进马达（10）主轴移动的固定方式安装在步进马达（10）上，步进马达（10）固定在封装壳体（1）上；联动器（4）上固定有数量同TWDM-PON中OLT下行业务信号波长数量一致的TFF滤波片（3），TFF滤波片（3）上设置有OLT下行业务信号波长相对应的滤光膜层，TFF滤波片（3）按滤波波长顺序排列；入射准直器（2）和光接收装置同心轴连线通过TFF滤波片（3）中心；本实用新型装置结构紧凑，成本低廉。
【专利说明】—种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器
【技术领域】
[0001]本实用新型专利涉及一种光滤波器,特别是一种用于TWDM-P0N(Time WavelengthDivision Multiplexing-Passive Optical Network)可调接收的光滤波器,本实用新型属于光通信领域。
【背景技术】
[0002]随着信息传输带宽的需求一直在以爆炸的速度增长。为满足网络流量的飞速发展，在骨干层网络，40Gbps、IOOGbps光网络已经开始商用部署，400Gbps或ITbps光通信系统也开始研究。在接入网络层面，也必然对网络流量和多业务支持提出了更高要求。目前接入网主要以树形结构的无源光网络PON技术为主，基于时分复用的无源光网络TDM-PON(time division multiplexing-Passive optical network)应用较广泛。EPON (EthernetPassive Optical Network)和GPON(Gigabit-CapabIe passive optical network)技术是当前FTTH网络建设的主要手段。但已经不能适应目前接入网对信息速率的需求。为此下一代PON技术已经被业界所广泛关注。且业界认为NG-PON的技术演进有3个方面:I单波长提高速率；2采用波分复用技术；3采用正交频分复用技术。
[0003]三种技术均可有效解决未来市场的带宽瓶颈问题，但也各有其急需解决的难题，如第一种提高单波长速率必将引起更大的线路色散。第三种正交品分复用技术则对DSP(digital signal processing)技术提出了新的要求。相对而言，第二种采用波分技术更加容易实现，技术壁垒较低，成本相对较低。2012年4月FSAN (Full ServiceAccess Networks)峰会最终确定TWDM-PON为下一代PON产品最终解决方案。但即使作为TWDM-P0N，其同样有亟待解决的技术问题，即ONU模块必需具有波长可调的接收功能，换言之就是需要在ONU模块内部集成一个低成本的可调滤波器。
[0004]波长可调的滤波器作为光通信常用器件，已被广泛研究。但其通常成本较高，结构复杂，体积和技术难度都比较大，并不适用于TWDM-PON中ONU模块的应用。
[0005]如中国专利CN102033312A ”基于MEMS技术的可调光滤波器”，其引入光栅作为分光器件，并采用MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems)进行波长调节。两者都是技术难度较高的产品，仅为国外少数厂家掌握，且成本较高，不利于批量生产，并形成产业规模。
[0006]另如美国专利WO2OO5O36239A2，，Tunable filter membrane structures andmethod of making”,其采用沉积的方式实现滤波介质膜,并采用对膜系加热的方式实现波长可调。这种方式不但难于掌握，且对设备的依赖性极高，不利于批量生产，并形成产业规模。
【发明内容】
[0007]本实用新型专利的目的就是克服目前技术存在的问题及不足，提出一种采用马达、准直器、TFF滤波片集成的波长可调的滤波器。
[0008]本实用新型专利的技术方案是[0009]一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，包括光路装置、传动装置、位置传感装置、封装壳体；其中:光路装置包括TFF滤波片，入射准直器、光接收装置；传动装置包括步进马达和联动器，步进马达固定在封装壳体上，位置传感装置同联动器相连，联动器采用能沿步进马达主轴移动的固定方式安装在步进马达上；联动器上固定有数量同TWDM-PON中OLT下行业务信号波长数量一致的TFF滤波片，TFF滤波片上分别设置有OLT下行业务信号波长相对应的滤光膜层，TFF滤波片按滤波波长顺序排列；入射准直器和光接收装置同心轴向排列固定于封装壳体上，其圆心连线通过TFF滤波片中心。
[0010]所述光接收装置采用输出准直器或者APD芯片。
[0011 ] 所述位置传感装置采用滑动变阻器。
[0012]所述入射准直器工作波长段覆盖OLT下行信号光波长。
[0013]所述入射准直器工作距离为使其出射后的高斯光束束腰位置位于TFF膜片的膜层处。
[0014]所述APD芯片采用TO封装。
[0015]所述TFF滤波片排列顺序采用长波到短波或者从短波到长波进行排列。
[0016]本实用新型专利的优点如下: [0017]1、本实用新型专利所采用的关键原材料，如马达，TFF (Thin Film Filter)滤波片，准直器等多年以来就已经批量生产，且其生产技术为业内所共知，这样使得该滤波器更便于产业化，满足广大的用户需求。
[0018]2、本实用新型专利所采用关键原材料，如马达，TFF滤波片，准直器等其制作平台及工艺已经非常成熟，市场成开放竞争状态，利于控制成本。
[0019]3、本实用新型专利采用成熟的TFF滤波片作为其滤波器件，TFF滤波片相对于其他滤波方式，更加便于滤波通道的选取及通道数扩展，且其滤波性能如带宽，隔离度等指标更好。
[0020]4、本实用新型专利采用线性马达技术，其线性移动具有掉电保持特性，这样提高了滤波器应用时的可靠性。
[0021]5、本实用新型滤光器用于有多波长光信号输入的情况下，在保证信号质量前提下，将其中一个波长的光信号滤出，并将其进行光电转换或不做光电转换直接输出。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1、本实用新型第一实施例结构示意图；
[0023]图2、本实用新型第一实施例光路示意图；
[0024]图3、本实用新型在TWDM-PON中应用示意图；
[0025]图4、本实用新型装置滤波后光谱示例图；
[0026]图5、本实用新型第二实施例结构示意图；
[0027]其中:
[0028]1:封装壳体；2:入射准直器；
[0029]3 =TFF滤波片；4:联动器；
[0030]5:APD芯片;6:位置传感器；
[0031]7:输出准直器；10:步进马达；【具体实施方式】
[0032]下面结合附图及实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
[0033]本实用新型涉及一种基于步进马达，光学准直器，TFF滤波片等成熟技术平台，成本低，指标好，易于批量生产，且便于扩展滤波通道数。本实用新型马达光开关包括步进马达、联动器、位置传感器、输入准直器、TFF滤波片，AH)芯片等多个部分组成。所述步进马达为普通商用感应子式步进电机，可将电脉冲信号转变为角位移的开环控制元件，即给电机加一个脉冲信号，电机则转过一个步距角。所选电机的步距角及主轴上的螺纹间距，可视所述TFF滤波片所需移动的单步步长即移动分辨率，距灵活选取。所选电机转矩可视所述联动器，及固定于其上的TFF膜片重量灵活选取。所述联动器，其固定于所述步进马达辅轴上，并可延马达主轴水平移动，其用于固定所述TFF滤波片，尺寸视所述TFF滤波片的数量即光滤波器的滤波通道数灵活选取。所述位置传感器实为滑动变阻器，其滑片与所述联动器相连，位置传感器用于确定滤波器目前所处的通道，及切换到所需通道需要移动的距离，所述输入准直器为光纤通信常用光学元件，其工作波段视具体需求而定，如在TWDM-PON可调接收应用中，其工作波长段应覆盖0LT(0ptical Line Terminal)下行信号光波长。所述TFF滤波片，其工艺基于业内所共知的成熟的TFF工艺，且联动器上设置的TFF滤波片数量可视滤波器通道需求数量，而灵活选择。具体在TWDM-PON可调接收应用中，这一数量与OLT下行信号波长数目一致。所述Aro芯片，可视具体需要灵活选择其封装方式，其作用是将经TFF滤波片滤波后的光信号接收，并将其转换为一定强度的电流，便于后续的信号传输及处理。
[0034]第一实施例:
[0035]以8通道可调光滤波器为例，如图1所示，包括步进马达10、封装壳体1、入射准直器2、TFF滤波片3、联动器4，封装后的APD芯片5、位置传感器6，其中，联动器4固定于步进马达10的辅轴，并可以延步进马达10的主轴移动，其移动分辨率由主轴的螺纹间距及马达的步距角所决定。步进马达10固定于封装壳体I上，本实施例可采用8片滤波波长各异的TFF滤波片3，并按照滤波波长的顺序从长波到短波，或从短波到长波依次固定于联动器4的外表面。入射准直器2及封装后的APD芯片5均与步进马达10分离，入射准直器2和AH)芯片5均固定于封装壳体I上，两者在机械设计上延同一轴向排列，且同心，其圆心连线通过TFF滤波片3的中心。位置传感器6实为滑动变阻器，亦单独固定于封装壳体I上，但其滑片与联动器4相连。如需切换通道，首先可通过位置传感器6阻值确定可调光滤波器目前所处通道，而后驱动步进马达10，根据需要移动的距离，发送相应数目的脉冲至步进马达10，使得步进马达10带动联动器4水平移动。进而带动TFF滤波片3移动至相应滤波位置，这样就实现了可调滤波器信号波长可调。所述TFF滤波片3数量同TWDM-PON中OLT下行业务信号波长数量一致，在本实施例中TFF滤波片3的数量采用8个。
[0036]本实施例中，光路示意图如图2所示，自入射准直器2光纤入射的多波长光信号，经入射准直器2后成为准直光，以高斯光束作为模型分析，需要控制入射准直器2的工作距离，使得自入射准直器2出射后的高斯光束，其束腰位置位于TFF膜片3膜层处，这样可以有效提高TFF滤波片3的滤波效果。自TFF滤波片3透射后的信号波长，将与TFF膜片3设计滤波波长一致。TFF滤波片3为业界常用滤波片，如100G频率间隔DWDM (densewavelength division multiplexing)等,其制作工艺为业内所共知。经过TFF滤波片3后，该单波长信号被封装后的APD芯片5所接收，并转换为电流信号，该APD芯片的封装方式亦为业内所共知，常用的是如图2中的TO封装方式。
[0037]以在TWDM-PON中的应用为例，本实用新型第一实施例实现功能的具体过程如图3:在TWDM-PON的应用中，自OLT输入的下行业务信号由8个波长的业务信号组成，其波长分别为 1596.34nm,1597.19nm,1598.04nm,1598.89nm,1599.75nm,1600.60nm,1601.46nm,1602.31nm。该 OLT 下行业务信号经 ODN (optical distribution network 光配线网络)分为64个光强相等的信号,然后分别入射至64个可调接收的ONlXOptical Network Unit光网络单元模块)。以可调接收的ONU模块I为例。模块内将集成第一实施例所描述的可调滤波器件，其内结构与图1相同，将有8片滤波片粘接在联动器14上，8片滤波片的滤波波长分别与TWDM-P0N，OLT的下行业务信号的8个波长一致。且一次排列切换该滤波器的滤波波长，可选择8个波长中任意波长信号与本地通信。如，当滤波器需要切换至波长1596.34时，首先通过位置传感器6判断滤波器目前所处位置，该位置与切换至波长1596.34所需位置相差，就是马达需要移动的距离，控制马达移动相应距离就可以实现滤波器切换至波长1596.34，当其滤波波长切换到1596.34时，经过滤波片后的典型透射谱型如图4所示，图中可见其透射谱线接近，带宽及隔离度指标良好，完全可以满足各种应用场景对滤波器的性能要求。且鉴于TWDM-PON已确认为下一代PON产品主流解决方案，及其在FTTH领域的巨大市场，必将推动该波长可调滤波器的产业化。
[0038]第二实施例
[0039]如图5所示，将第一实施例中的TO封装的APD芯片5置换为，输出准直器7，其余部分不变，这一实施例中，输出信号，并不进行光电转换，而是直接以光信号的形式输出，同样实现了滤波的功能，但应用更加灵活。
[0040]以上所述实施例及应用场景仅为本实用新型的较佳实施例及应用场景而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进及其在其他领域及场景的应用，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:包括光路装置、传动装置、位置传感装置、封装壳体(I);其中:光路装置包括TFF滤波片(3)、入射准直器(2)、光接收装置；传动装置包括步进马达(10)和联动器(4)，步进马达(10)固定在封装壳体(I)上，位置传感装置同联动器(4)相连，联动器(4)采用能沿步进马达(10)主轴移动的固定方式安装在步进马达(10)上；联动器(4)上固定有数量同TWDM-PON中OLT下行业务信号波长数量一致的TFF滤波片(3)，TFF滤波片(3)上分别设置有OLT下行业务信号波长相对应的滤光膜层，TFF滤波片(3)按滤波波长顺序排列；入射准直器(2)和光接收装置同心轴向排列固定于封装壳体(I)上，其圆心连线通过TFF滤波片(3 )中心。
2.如权利要求1所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述光接收装置采用输出准直器(7)或者APD芯片(5)。
3.如权利要求1所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述位置传感装置采用滑动变阻器。
4.如权利要求1所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述入射准直器(2)工作波长段覆盖OLT下行信号光波长。
5.如权利要求1所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述入射准直器(2)的工作距离为其出射后的高斯光束束腰位置位于TFF膜片(3)的膜层处。
6.如权利要求2所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述APD芯片(5)采用TO封装。
7.如权利要求1所述的一种应用于TWDM-PON可调接收的光滤波器，其特征在于:所述TFF滤波片(3)排列顺序采用长波到短波或者从短波到长波进行排列。
【文档编号】G02B6/293GK203745680SQ201420152891
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月31日 优先权日:2014年3月31日
【发明者】薛振峰, 孙莉萍, 肖清明, 白航, 李建, 万丹, 姜晋伟, 孙明超 申请人:武汉光迅科技股份有限公司