一种外置滤波单纤双向硅光BOX器件的制作方法

一种外置滤波单纤双向硅光box器件
技术领域
1.本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种外置滤波单纤双向硅光box器件。


背景技术：

2.近年来，4g到5g移动通信网络进入人们生活，随着应用和场景愈发丰富，从终端的视频数据到物联网，促使需求快速提升，对相应网络通信技术也有着更高的要求，如器件(光模块)尺寸小、带宽大、速率高、时延小、高稳定性和低成本。另一方面，除网络体验的需求，还有当前节能减排的政策导向，低功耗也必然是产品的重要指标之一。
3.现有的光收发器件采用光分路器将光信号从一根主光纤中分至多条子光纤中，主光纤的光会同时通过多条子光纤，且所有子光纤的光必须同向，传输损耗大，无隔离度，无法满足同时双向且通道选择性通过特定波长的光，同时现有的光收发器件将适配器嵌入光路结构中，适配器位置无法根据光模块需要调整，光器件芯片布局无法根据耦合和差分阻抗性能需要而灵活调整，局限性很大。
4.因此，需要对现有的光收发器件进行改进，以解决局限性大及无法满足同时双向且通道选择性通过特定波长的光的问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种外置滤波单纤双向硅光box器件，以解决现有光收发器件局限性大及无法满足同时双向且通道选择性通过特定波长的光的问题。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
7.一种外置滤波单纤双向硅光box器件，其包括基座、光发射模块、光滤波模块、适配器、接收端口和传输光纤组件，所述光发射模块设于所述基座内，所述适配器和光滤波模块均设于所述基座外，所述光滤波模块包括壳体、滤波芯片和波导通道，所述波导通道包括相互独立的第一通道和第二通道，所述传输光纤组件包括与所述光发射模块和光滤波模块相连的第一光纤和与所述光滤波模块和适配器相连的第二光纤；
8.所述光发射模块发射的第一光束通过第一光纤传输至所述光滤波模块的滤波芯片后，折射进入所述第一通道，再通过所述第二光纤传输至所述适配器输出；
9.第二光束依次经所述适配器和第二光纤传输至所述光滤波模块的滤波芯片后，折射进入所述第二通道，再通过所述第一光纤传输至所述接收端口，所述第一通道与滤波芯片的夹角与所述第一光束经过滤波芯片折射后形成的折射角相同，所述第二通道与滤波芯片的夹角与所述第二光束经过滤波芯片折射后形成的折射角相同。
10.较佳地，所述第一光纤设有第一子光纤和第二子光纤，所述光发射模块包括硅光调制器，所述第一子光纤耦合连接所述硅光调制器，所述第二子光纤耦合所述接收端口。
11.较佳地，所述光滤波模块为滤波器，所述滤波器两端均设有第一收发端口，所述第一收发端口用于接收所述第一光束和第二光束，并将处理后的第一光束和第二光束射出。
12.较佳地，所述适配器上设有第二收发端口，所述第二收发端口用于发射所述第二
光束及接收所述滤波器处理后的第一光束。
13.较佳地，所述第一光纤和第二光纤均为单模光纤。
14.较佳地，所述光发射模块还包括激光器，所述第一光束通过所述激光器的发射端射出，并通过所述硅光调制器的入光端耦合至所述硅光调制器。
15.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括用于隔离第一光束和第二光束的隔离器，所述隔离器设于所述激光器和硅光调制器之间。
16.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括硅光探测器，所述硅光探测器接收所述第二光束，并将所述第二光束的光信号转换为电信号。
17.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括用于放大所述电信号的跨阻放大器，所述跨阻放大器的一端与所述硅光探测器直接耦合相连，所述跨阻放大器的另一端与所述接收端口相连。
18.较佳地，所述硅光探测器和跨阻放大器均设于所述基座内。
19.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括散热件，所述散热件为半导体制冷器。
20.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括热敏电阻，所述热敏电阻用于监控激光器的工作温度。
21.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括背光探测器，所述背光探测器用于监控激光器的发光效率。
22.较佳地，所述外置滤波单纤双向硅光box器件还包括汇聚透镜，所述汇聚透镜设于所述激光器和隔离器之间。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果：
24.本发明提供的外置滤波单纤双向硅光box器件将适配器与光路结构分离，适配器的位置可根据光模块需要调整，光器件芯片布局可根据耦合和差分阻抗性能需要而灵活调整，局限性小，此外，光滤波模块根据不同波长的光束经过滤波芯片折射后折射角的不同设计与这些光束相匹配的通道，使得不同波长的光束会经过滤波芯片折射后沿不同通道输出，具有低插入损耗和高隔离度，实现了同时双向且通道选择性通过特定波长的光。
附图说明
25.图1是本发明提供的外置滤波单纤双向硅光box器件的结构示意图；
26.图2是本发明的外置滤波单纤双向硅光box器件的第一光束的光路示意图；
27.图3是本发明的外置滤波单纤双向硅光box器件的第二光束的光路示意图。
28.图示说明：适配器1、半导体制冷器2、激光器3、汇聚透镜4、隔离器5、滤波器6、硅光调制器7、跨阻放大器8、硅光探测器9、第二子光纤10、第二光纤11、热敏电阻12、背光探测器13、第一子光纤14、基座15、接收端口16。
具体实施方式
29.为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通
技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
30.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
31.请参阅图1-图3所示，本实施例的外置滤波单纤双向硅光box器件包括基座15、光发射模块、光滤波模块、适配器1、接收端口16和传输光纤组件，其中，接收端口16用于信号传输，光发射模块设于基座15内，适配器1和光滤波模块均设于基座15外。
32.光滤波模块包括壳体、滤波芯片和波导通道，波导通道包括相互独立的第一通道和第二通道，传输光纤组件包括与光发射模块和光滤波模块相连的第一光纤和与光滤波模块和适配器1相连的第二光纤11。
33.光发射模块发射的第一光束通过第一光纤传输至光滤波模块的滤波芯片后，折射进入第一通道，再通过第二光纤11传输至适配器1输出。
34.第二光束依次经适配器1和第二光纤11传输至光滤波模块的滤波芯片后，再通过第一光纤传输至接收端口16，第一通道与滤波芯片的夹角与第一光束经过滤波芯片折射后形成的折射角相同，第二通道与滤波芯片的夹角与第二光束经过滤波芯片折射后形成的折射角相同。
35.需要说明的是，本发明提供的外置滤波单纤双向硅光box器件的光发射模块设于基座15内，适配器1和光滤波模块设于基座15外，适配器1不仅能接收第一光束还能发射第二光束，第一光束和第二光束均通过光纤进行传输，工艺简单且更加灵活，局限性小，光滤波模块根据不同波长的光束在滤波芯片折射角不同设计与这些光束相匹配的通道，使得滤波芯片耦合的不同波长的光束会经过滤波芯片折射后沿不同通道输出，插入损耗低于0.5db，具有低插入损耗的特点，实现了同时双向且通道选择性通过特定波长的光。
36.同时需要强调的是，第一光束和第二光束虽然在滤波芯片形成的折射角不同，但无法避免小部分的第一光束经过滤波芯片折射后会随着第二光束进入第二通道，为了防止第一光束对第二光束造成干扰，可以在第二通道进一步设置滤波芯片，从而利用该滤波芯片对第一光束和第二光束进一步区分。经多次实验测得，本发明在单次滤波后隔离度就有23db，而在两次滤波后隔离度还会提升至42db，因此本发明具有高隔离度的特点。
37.具体的，第一光纤设有第一子光纤14和第二子光纤10，光发射模块包括硅光调制器7，第一子光纤14耦合硅光调制器7，第二子光纤10耦合接收端口16。本实施例的第一光束通过第一光纤的第一子光纤14传输一定距离后会汇入第一光纤，第二光束通过第一光纤传输一定距离后会进入第一光纤的第二子光纤10，当然，需要强调的是，本发明的光纤与滤波芯片通过横截面固体接触式耦合，并密封封装,性能不受温度等外界条件而明显变化。
38.具体的，光滤波模块为滤波器6，滤波器6两端各设有第一收发端口，第一收发端口用于接收第一光束和第二光束，并将处理后的第一光束和第二光束射出。
39.具体的，适配器1上设有第二收发端口，第二收发端口用于发射第二光束及接收滤波器6处理后的第一光束。
40.本实施例的光滤波模块选用滤波器6，滤波器6两端各设有第一收发端口，适配器1上设有第二收发端口，第一收发端口用于接收第一光束和第二光束，并将处理后的第一光束和第二光束射出，第二收发端口用于发射第二光束及接收滤波器6处理后的第一光束，具有小型化、微型化特点。
41.具体的，第一光纤和第二光纤11均为单模光纤，单模光纤的传输损耗、传输色散都比较小，传输损耗小可以使得信号在光纤中传输的距离更远一些，传输色散小有利于高速大容量的数据的传输。
42.光发射模块还包括激光器3，第一光束通过激光器3的发射端射出，并通过硅光调制器7的入光端耦合至硅光调制器7，本发明的硅光调制器7的入光端是针对激光器3模场匹配进行设计的，激光器3与硅光调制器7直接进行耦合，这样可节省器件内部空间，使器件体积更小，同时实现高效耦合。
43.外置滤波单纤双向硅光box器件还包括用于隔离第一光束和第二光束的隔离器5，隔离器5设于激光器3和硅光调制器7之间，隔离器5的隔离度越大隔离效果越好，隔离器5的隔离度越小隔离效果越差。
44.具体的，外置滤波单纤双向硅光box器件还包括硅光探测器9，硅光探测器9接收第二光束，并将第二光束的光信号转换为电信号。
45.具体的，外置滤波单纤双向硅光box器件还包括用于放大电信号的跨阻放大器8，跨阻放大器8的一端与硅光探测器9直接耦合相连，跨阻放大器8的另一端与接收端口16相连，硅光探测器9和跨阻放大器8均设于基座15内。
46.需要说明的是，硅光探测器9包括耦合器和光探测结构，耦合器与适配器1通过第二光纤11连接，光探测结构的输出端与跨阻放大器8电连接，适配器1发射的第二光束直接进入硅光探测器9，硅光探测器9将光信号转化为电信号后经跨阻放大器8放大，硅光探测器9和跨阻放大器8均设于基座15内，这样可节省器件内部空间，使器件体积更小同时兼具有高稳定性性能。
47.外置滤波单纤双向硅光box器件还包括散热件，该散热件为半导体制冷器2。
48.需要说明的是，为保证激光器3稳定输出光信号，激光器3的工作温度需保持稳定，但是激光器3工作过程不可避免会产生热量，影响激光器3温度，为了减少这种情况的发生，本实施例以半导体制冷器2为散热件，半导体制冷器2能精确调整温度,温度最高可以精确到0.1℃，可靠性高,使用固体器件致冷,，使用寿命长。
49.具体的，为了监控激光器3的工作温度，本发明还贴装了热敏电阻12，不过，在实际应用中还可在光收发器件的外围设计反馈电路，以用于控制激光器3的工作温度。
50.具体的，为了稳定激光器3的发光性能，本发明还贴装了监控激光器3的发光效率的背光探测器13。
51.具体的，外置滤波单纤双向硅光box器件还包括汇聚透镜4，汇聚透镜4设于激光器3和隔离器5之间，保障了第一光束能沿既定光轴方向传播。
52.结合图1-图3可知,本发明提供的外置滤波单纤双向硅光box器件利用不同波长的光在同一滤波芯片的折射角的不同设计与这些光束相匹配的第一通道和第二通道，使得不同波长的光束会经过滤波芯片折射后沿不同通道输出，具有低插入损失和高隔离度，实现了同时双向且通道选择性通过特定波长的光，此外，本发明将适配器1与光路结构分离，解决了传统的自由空间光的适配器1位置与光路须一致，适配器1位置可根据光模块需要调整，光器件芯片布局可根据耦合和差分阻抗性能需要而灵活调整，局限性大大减小。
53.本发明的描述中，需要理解的是，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，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。
54.以上所述，以上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精神和范围。