双向光器件及光电设备的制作方法

本发明涉及光电技术领域，尤其是涉及一种双向光器件及光电设备。

背景技术：

随着光电技术的不断发展，光模块已成为现代光通信网络的重要组成部件。其中，光器件是光模块的核心，而双向(bidirectional，简称bidi)光器件由于接收光信号与发送光信号共用同一根光纤，可以大大节约光纤成本，因而广泛用于无源光纤网络(passiveopticalnetwork，简称pon)及无线通信网络中。

传统的多波长bidi光器件通常采用多只晶体管外形(transistorout-line，简称to)封装的光组件和多组分光器件，形成多通道bidi光器件。如图1所示，在该传统的bidi光器件中，共采用了两个光输出组件1、两个光输入组件2、三个分光器件3和一个反射镜4。可以看出，每增加一个光输出组件1或一个光输入组件2，都需要同时增加一个分光器件3，随着光通道数目的增长，bidi光器件的体积会不断增大，因此现有的bidi光器件存在尺寸较大的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种双向光器件及光电设备，以缓解现有的bidi光器件存在的尺寸较大的问题。

第一方面，本发明实施例提供一种双向光器件，包括光学平台、光纤插座和分光器件；

所述光学平台两侧分别设置有光发射组件和光接收组件；

所述光发射组件输出的光输出信号，在第一光路中经过所述分光器件由所述光纤插座输出；

由所述光纤插座接收到的光输入信号，在第二光路中经过所述分光器件输入所述光接收组件。

进一步的，所述光发射组件包括多个激光二极管、多个准直透镜和光复用器；

多个所述激光二极管输出的光信号分别经过多个所述准直透镜输入所述光复用器，并通过所述光复用器合并为一路光输出信号输出。

进一步的，所述光接收组件包括多个光电二极管、多个准直透镜和光解复用器；

输入至所述光解复用器的光输入信号，通过所述光解复用器分解为多路光信号，分别经过多个所述准直透镜输入多个所述光电二极管。

进一步的，所述分光器件为二向色滤光片；

所述光发射组件输出的光输出信号，在第一光路中被所述二向色滤光片透射；

由所述光纤插座接收到的光输入信号，在第二光路中被所述二向色滤光片反射。

进一步的，所述第一光路包括棱镜；

所述光输出信号经所述棱镜两次反射，再经所述二向色滤光片透射，通过所述光纤插座输出。

进一步的，所述第二光路包括反射镜；

所述光输入信号经所述二向色滤光片反射，再经所述反射镜反射，输入至所述光接收组件。

进一步的，该双向光器件还包括光芯片，所述光发射组件、所述光接收组件与所述光芯片连接。

进一步的，该双向光器件还包括与所述光接收组件连接的跨阻放大器。

进一步的，所述分光器件为环形器。

第二方面，本发明实施例还提供一种光电设备，包括上述的双向光器件。

本发明实施例提供的双向光器件中，包括光学平台、光纤插座和分光器件，在光学平台两侧分别设置有光发射组件和光接收组件。当该双向光器件工作时，光发射组件输出的光输出信号，在第一光路中经过分光器件由光纤插座输出；由光纤插座接收到的光输入信号，在第二光路中经过分光器件输入光接收组件。本发明实施例中利用光学平台和分光器件将光发射组件与光接收组件及其光路分开，使得所有的光路共用一个分光器件。当光通道的数目需要增加时，可以在光发射组件或光接收组件中增加，而不需要增加分光器件的数量，因此缓解了现有的bidi光器件存在的尺寸较大的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有的双向光器件的示意图；

图2为本发明实施例提供的双向光器件的光发射组件一侧的示意图；

图3为本发明实施例提供的双向光器件的光接收组件一侧的示意图；

图4为本发明实施例提供的双向光器件的立体示意图；

图5为本发明实施例提供的双向光器件的另一立体示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

随着光电技术的不断发展，光模块已成为现代光通信网络的重要组成部件。其中，光器件是光模块的核心，而bidi光器件由于接收光信号与发送光信号共用同一根光纤，可以大大节约光纤成本，因而广泛用于无源光纤网络pon及无线通信网络中。

传统的多波长bidi光器件通常采用多只to封装的光组件和多组分光器件，形成多通道bidi光器件。在该传统的bidi光器件中，共采用了两个光输出组件、两个光输入组件、三个分光器件和一个反射镜。但是传统to方案存在难以解决的固有问题，如光器件为异性件，形状十分复杂，加工难度高。光组件为多个to组成，外形尺寸大，射频信号扇出十分复杂，且难以与低成本的板上芯片(chiponboard,简称cob)工艺兼容。每增加一个光输出组件或一个光输入组件，都需要同时增加一个分光器件，随着光通道数目的增长，bidi光器件的体积会不断增大，因此现有的bidi光器件存在尺寸较大的问题。

针对上述需求与问题，本发明实施例提供了一种bidi光器件和光电设备，可以有效减小多通道bidi光器件的尺寸，并能够与低成本的cob封装工艺兼容。

如图2至图5所示，本发明实施例提供一种双向光器件，包括光学平台100、光纤插座101和分光器件，光学平台100两侧分别设置有光发射组件和光接收组件，光纤插座101用于连接光纤。

图2和图4示出了光发射组件一侧的各个部分，光发射组件输出的光输出信号，在第一光路中经过分光器件由光纤插座101输出。如3和图5示出了光接收组件一侧的各个部分，由光纤插座101接收到的光输入信号，在第二光路中经过分光器件输入光接收组件。

在一种可能的实施方式中，分光器件为二向色滤光片102。二向色滤光片102能够对不同波长的光发生透射或反射，实现光谱分光。二向色滤光片102通常可分为两类，长通二向色滤光片能够反射低于截止波长的光，同时能够透射高于截止波长的光；短通二向色滤光片与之相反，能够透射低于截止波长的光，同时反射高于截止波长的光。

本发明实施例中，光发射组件输出的光输出信号，在第一光路中被二向色滤光片102透射。由光纤插座101接收到的光输入信号，在第二光路中被二向色滤光片102反射。例如，本实施例中采用的是长通二向色滤光片，那么光输出信号的波长就高于截止波长，光输入信号的波长就低于截止波长。或者，本实施例中采用的是短通二向色滤光片，那么光输出信号的波长就低于截止波长，光输入信号的波长就高于截止波长。

在一种可能的实施方式中，光发射组件包括多个激光二极管(laserdiode简称，ld)21、多个准直透镜22和光复用器(opticalmultiplexer，简称omux)23。多个激光二极管21输出的光信号分别经过多个准直透镜22输入光复用器23，并通过光复用器23合并为一路光输出信号输出。

在一种可能的实施方式中，光接收组件包括多个光电二极管(photodiode，简称pd)31、多个准直透镜32和光解复用器(opticaldemultiplexer，简称odmux)33。输入至光解复用器33的光输入信号，通过光解复用器33分解为多路光信号，分别经过多个准直透镜32输入多个光电二极管31。

激光二极管21是一个半导体二极管，按照pn结材料是否相同，可以把激光二极管分为同质结、单异质结、双异质结和量子阱激光二极管。其中，量子阱激光二极管具有阈值电流低，输出功率高的优点，是目前大部分应用场景中的主流产品。光电二极管31和普通的半导体二极管一样，也是由一个pn结组成的半导体器件，也具有单方向导电特性。光电二极管是在反向电压作用下工作的，没有光照时，反向电流极其微弱，称为暗电流；有光照时，反向电流迅速增大到几十微安，称为光电流。光的强度越大，反向电流也越大。光的变化引起光电二极管31电流变化，因此可以把光信号转换成电信号，成为光电传感器件。

光复用器23能够将一系列载有信息、但波长不同的光信号合成一束，沿着单根光纤传输。相应的，光解复用器33能够将来自单根光纤的各个不同波长的光信号分开。这种技术可以同时在一根光纤上传输多路信号，每一路信号都由某种特定波长的光来传送，也就是一个波长信道。

本发明实施例在同一根光纤中同时让两个或两个以上的光波长信号通过不同光信道各自传输信息，即为光波分复用技术。光波分复用包括频分复用和波分复用，二者无明显区别，因为光波是一种电磁波，光的频率与波长具有单一对应关系。也可以这样理解，光频分复用指光频率的细分，光信道非常密集；光波分复用指光频率的粗分，光信道相隔较远，甚至处于光纤不同窗口。

本发明实施例中利用光学平台100和二向色滤光片102作为分光器件，将光发射组件与光接收组件及其光路分开，使得所有的光路共用一个二向色滤光片102。当光通道的数目需要增加时，可以在光发射组件或光接收组件中增加，而不需要增加二向色滤光片102的数量，因此缓解了现有的双向光器件存在的尺寸较大的问题。

如图2和图4所示，在一种可能的实施方式中，第一光路包括棱镜24，光输出信号经棱镜24两次反射，再经二向色滤光片102透射，通过光纤插座101输出。

如图3和图5所示，在一种可能的实施方式中，第二光路包括反射镜34，光输入信号经二向色滤光片102反射，再经反射镜34反射，输入至光接收组件。

通过在第一光路和第二光路中分别设置棱镜24和反射镜34，使得光输出信号和光输入信号分别被二向色滤光片102透射和反射，实现了一条光纤内的双向光信号的传输。

进一步的，本发明实施例提供的双向光器件，还包括与光接收组件连接的跨阻放大器(trans-impedanceamplifier，简称tia)103。跨阻放大器103是运算放大器之中的一种，因为输出和输入之比的量纲是电阻，所以称为跨阻放大器103，常用作光学传感器的前端放大器，将传感器的输出电流转换为电压。

进一步的，该双向光器件还包括光芯片(图中未示出)，光发射组件中的激光二极管，以及光接收组件中的光电二极管，均与光芯片连接，跨阻放大器103也属于光芯片的一部分。经过每个激光二极管及光电二极管的光信号，都由光芯片进行调制或读取，因此通过设置光芯片降低了射频信号扇出的复杂度，使双向光器件能够与cob工艺兼容。cob工艺中首先在基底表面用导热环氧树脂覆盖硅片安放点，然后将硅片直接安放在基底表面，热处理至硅片牢固地固定在基底为止，随后再用丝焊的方法在硅片和基底之间直接建立电气连接。cob半导体芯片交接贴装在印刷线路板上，芯片与基板的电气连接用引线缝合方法实现，并用树脂覆盖以确保可靠性。

在另一种可能的实施方式中，分光器件也可以采用环形器。环形器是一个多端口器件，其中电磁波的传输只能沿单方向环行，反方向是隔离的。因为光信号也属于一种电磁波，所以环形器可以用作本发明实施例中的分光器件将不同波长的光信号分隔开。

本发明实施例还提供一种光电设备。该光电设备可以是光纤终端盒、光纤接入器、光纤连接器等，其中包括一个或多个上述本发明实施例提供的双向光器件。

本发明实施例提供的光电设备，与上述实施例提供的双向光器件具有相同的技术特征，所以也能解决相同的技术问题，达到相同的技术效果。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统的具体工作过程，可以参考前述装置实施例中的对应过程，在此不再赘述。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。