一种适用于TDM-PON光纤总线的有源光电连接器的制作方法

本实用新型涉及一种适用于TDM-PON光纤总线的有源光电连接器，属于光电变换设备领域。

背景技术：

光缆传输作为一种新型的高速信号传输方式，与常见的电气通讯系统相比具有抗电磁干扰、线缆质量轻、传输衰减小等优势。然而，光缆传输极易受到连接端面玷污等因素的影响，尤其针对不具备专业知识或专业检测设备的外场环境，光缆的连接与维护显得更加困难。因此，亟需设计一种能够解决工业场景、野外作业等极端环境下光缆端面的连接与防护问题的连接器。

TDM-PON光纤总线的光传输通路包括光纤和分光器等无源器件，通路两端连接光纤网络终端(OLT)和光纤网络单元(ONU)。为了在同一根光纤上实现无扰双向传输，OLT使用1490nm波长以广播的方式实现网络数据下行传输，ONU使用1310nm波长利用TDMA方式共享信道，实现网络数据的上行传输。因此，在TDM-PON光纤总线体制下，OLT一侧的光电连接器需要以连续发送和突发接收的模式工作；ONUs一侧的光电连接器需要以突发发送和连续接收的模式工作。同时，为了提高光纤网络的通信可靠性，多采用冗余热备份的方式提高网络的容错能力。

目前，商用PON光纤总线多采用光模块进行光电转换，光纤连接端面容易受到玷污，且较大的体积会压缩PCB板的布局空间，成为制约产品性能提升的瓶颈。文献《GJYQ-I型光缆有源连接器》提供了一种光缆有源连接器方案，该方案采用发光管将电信号转化为光信号，光信号经光缆传输到接收端的光探测器，再经探测器进行光电转换后输出电信号。方案中使用的发光管和探测器均为分立器件，集成度、可靠性不高，从而导致连接器结构尺寸大，并且采用TTL电平数据接口，速率低、抗干扰能力差。文献《有源连接器及具有该有源连接器的通信设备》公开了一种集成多路差分信号的有源连接器，该连接器在内部实现了多路差分信号的转换，具有较高的信号密度和可靠性，但是该方案不适用于光纤总线网络的连接。

因此，为了解决工业场景、野外作业等极端环境下TDM-PON光纤总线连接问题，同时兼顾网络容错设计和高速传输要求，有必要发明一种具有功耗低、体积小、接口速率高的高可靠性光纤有源连接器。

技术实现要素：

本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种适用于TDM-PON光纤总线的有源光电连接器，具有功耗低、体积小、接口速率高、可靠性高的特点。

本实用新型的技术解决方案是：一种适用于TDM-PON光纤总线的有源光电连接器，包括壳体、光纤锁紧器、PCB基板和接触端导电体；所述PCB基板上设置有BOSA、物理媒介控制单元和电源调理模块；

所述壳体用来封装和固定PCB基板、光纤锁紧器和接触端导电体，且接触端导电体一端露出壳体，实现与外部设备的连接；

所述光纤锁紧器用于将光纤固定在BOSA一端，BOSA另一端与物理媒介控制单元相连，物理媒介控制单元与接触端导电体位于壳体内的一端相连；电源调理模块一端与物理媒介控制单元连接，用于为物理媒介控制单元供电，另一端与接触端导电体位于壳体内的一端相连，用于接收外部供电。

所述光纤锁紧器、BOSA和物理媒介控制单元均有两个，实现冗余设计。

所述PCB基板为OLT模式或ONU模式。

BOSA内部集成有光源和光电转换器，所述光源一端通过光纤锁紧器与光纤连接，光源另一端通过光电转换器与物理媒介控制单元连接。

PCB基板为OLT模式时，光源发射波长为1550nm、光电转换器接收波长为1310nm；PCB基板为ONU模式时，光源发射波长为1310nm、光电转换器接收波长为1550nm。

PCB基板为OLT模式时，物理媒介控制单元选用MAX3738；PCB基板为ONU模式时，物理媒介控制单元选用MAX3710。

所述光纤锁紧器为弹簧-卡扣式光纤锁紧器。

所述电源调理模块由LDO模块和阻容滤波电路构成，阻容滤波电路一端与接触端导电体连接，另一端与LDO模块连接，LDO模块的另一端与物理媒介控制单元连接。

所述LDO模块选用SP6201芯片实现。

所述壳体尺寸不大于50mm×60mm×15mm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型在TDM-PON总线体制下,设计了集成BOSA、物理媒介控制单元的有源光电连接器，实现了连接器内部的光电变换，连接器对外采用多路差分信号传输通路实现数据交互，避免了工业现场对光缆连接器端面的维护，实现了光缆端面的隔离，且有效减小了体积，提高了灵活性和可靠性。

(2)本实用新型内部采用双冗余设计，两路光电转换通路互为热备份，能够满足双冗余光纤总线设计需求。

(3)本实用新型供电输入和数据传输采用同一接触端导电体，无需单独配置电源模块，具有功耗低、体积小、接口速率高、方便使用的优点。

附图说明

图1为本实用新型框架图；

图2为有源光电连接器与单机连接关系示意图；

图3为有源光电连接器在TDM-PON总线网络的应用。

具体实施方式

为了适应TDM-PON光纤总线通信体制，解决工业场景及野外环境下的光缆连接问题，提高光缆连接端面的可靠性，本发明设计了一种适用于TDM-PON光纤总线通信体制的有源光电连接器。本发明能够提供双冗余光缆通道和连接器工作状态检测功能。本发明将两路光发射接收组件(BOSA)、高速电接触件(接触端导电体)和两路光纤锁紧器集成于一个连接器壳体内部。由于光缆连接端面在生产过程中被封闭在有源连接器内部，使用过程无需再进行接插，所以无须技术人员在工程现场完成光缆端面连接作业，具有使用方便、集成度高的特点。

如图1所示，本发明的有源光电连接器，包括壳体1、光纤锁紧器2、PCB基板和接触端导电体6。PCB基板7上设置有光电变换电路，包括BOSA 3、物理媒介控制单元4和电源调理模块5。

壳体1用来封装和固定PCB基板7、光纤锁紧器2和接触端导电体6，且接触端导电体6一端露出壳体1，实现与外部设备的连接。壳体尺寸不大于50mm×60mm×15mm。

光纤锁紧器2一端用于将光纤固定在壳体1内，另一端与BOSA3一端连接，具体可选用弹簧-卡扣式光纤锁紧装置。BOSA 3另一端与物理媒介控制单元相连，物理媒介控制单元与接触端导电体位于壳体1内的一端相连；电源调理模块5一端与物理媒介控制单元4连接，用于为物理媒介控制单元4供电，另一端与接触端导电体位于壳体1内的一端相连，用于接收外部供电。BOSA内部主要集成了光源(LD)和光电转换器(PD)。

物理媒介控制单元包括放大器和模数转换单元；放大器输入端与BOSA连接，放大器输出端与模数转换单元输入端连接，模数转换单元输出端与接触端导电体位于壳体1内的一端相连。

具体地，有源光电连接器一端设置插针式接触端导电体，单机一端设置插孔式接触端导电体，两者对接以实现数据高速交换，控制信号和供电输入。为了实现双冗余光路收发功能，需要设置两个光纤锁紧器，每个光纤锁紧器与一根光纤相连。接触端导电体实现有源连接器与外部设备的数据高速交换，控制信号和供电输入。为了保证接触端导电体多路差分信号传输质量，选用HSJ-28TJL电连接器插头，以满足通信速率和通信距离的要求。密封壳体将PCB基板、光纤锁紧器和接触端导电体固定在一个封闭空间中。壳体可采用冲压成型的方式加工，生产工艺简单且成本较低。

针对TDM-PON光纤总线共享物理介质的通信模式，需要提供适配OLT模式和ONU模式的有源光电连接器。两种不同模式有源光电连接器的区别主要体现在PCB基板上，下面具体论述OLT模式和ONU模式的有源连接器PCB基板的实施方案。

1)OLT模式PCB基板

OLT模式PCB基板上设置了两路光电变换电路，每一路光电变换电路包括BOSA和物理介质控制单元。具体地，BOSA选用GDZ-RD-GF-43，LD发射波长为1550nm、PD接收波长为1310nm的光电变换器件；物理媒介控制单元选用MAX3738，该模块使用3.3V电源。

电源调理模块由LDO模块和阻容滤波电路构成，其中，LDO模块选用SP6201，输入电压2.5-7V，输出电压3.3V，稳压精度2％。

2)ONU模式PCB基板

ONU模式PCB基板上设置了两路光电变换电路，每一路光电变换电路包括BOSA和物理媒介控制单元。具体地，BOSA选用GDZ-RD-GF-44,LD发射波长为1310nm、PD接收波长为1550nm的光电变换器件；物理媒介控制单元选用MAX3710，该模块使用3.3V电源。

电源调理模块由LDO模块和阻容滤波电路构成，其中，阻容滤波电路接收外部供电，并对接收的外部供电进行杂波等的滤除。LDO模块选用SP6201，输入电压2.5-7V，输出电压3.3V，稳压精度2％。

如图3所示，在TDM-PON光纤总线NC端设置OLT模式有源光电连接器，NT端设置ONU模式有源光电连接器。在TDM-PON光纤网络中，需要设置一个OLT模式有源光电连接器，ONU模式有源光电连接器数量由NT节点的数量决定。所有有源光电连接器的一端连接单机(NC或NT)，另一端连接光纤，连接器分离面处为接触端导电体，光纤连接端面封闭在有源光电连接器内部，从而避免了对光纤连接端面的维护作业，让光纤网络的使用更加方便。

下面介绍本发明所设计的有源光电连接器工作原理。

本发明所设计的有源光电连接器通过接触端导电体与单机上的导电体相连。通过接触端导电体提供的多路差分信号传输通道、控制信号通路、供电输入端，PCB基板可以实现与单机的高速数据交换，控制指令获取和供电输入等功能。PCB基板得到数据后，BOSA在物理媒介控制单元的控制下，利用内部集成的LD产生光信号并耦合到光纤网络中，实现电信号向光信号的转换。同时，PCB基板通过BOSA内部集成的PD接收光纤传输的光信号，并转换为电压量输出到物理媒介控制单元。物理媒介控制单元对该电压量进行放大和模/数转换后通过接触端导电体的差分信号通道传输到单机端，实现光信号向电信号的转换。物理媒介控制单元在完成BOSA控制基础上，还可以通过接触端导电体的控制通路实现对有源光电连接器参数配置和状态监测。

本实用新型所提出的有源电连接器通过PCB基板上集成有源光电变换器件的方式，实现了连接器内部的光电变换，连接器对外采用多路差分信号传输通路实现数据交互，避免了工业现场对光缆连接器端面的维护，并解决了光模块在单机内部的布局难题，提升了TDM-PON通信网络的可靠性、灵活性，且成本较低。

本实用新型未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。