光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例公開了一種光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器，其中，包括：公共波導(dǎo)，用于接入第一和第二波長的光信號，輸出第三波長的光信號，接入第四波長的光信號和輸出第四波長的反射光信號；反射器，用于反射第四波長的光信號，透射第一、第二和第三波長的光信號；上行波導(dǎo)，用于接入第三波長的光信號并傳輸給多模干涉耦合器；多模干涉耦合器，用于將第一和第二波長的光信號耦合至下行波導(dǎo)，以及將第三波長的光信號耦合至公共波導(dǎo)；下行波導(dǎo)，用于輸出第一波長和第二波長的光信號至馬赫曾德干涉儀；馬赫曾德干涉儀，用于分離第一波長和第二波長的光信號。本發(fā)明實(shí)施例的單纖三向復(fù)用器結(jié)構(gòu)緊湊、工藝步驟簡單同時(shí)集成反射器功能。
【專利說明】光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及光纖通信技術(shù)與集成光電子技術(shù)，尤其是一種光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成 反射器的單纖三向復(fù)用器。

【背景技術(shù)】
[0002] 近十幾年來，隨著各種高帶寬業(yè)務(wù)和應(yīng)用的發(fā)展，對寬帶網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求越來越 高。傳統(tǒng)的基于銅纜數(shù)字用戶線路（DigitalSubscriberLine,DSL)技術(shù)的寬帶接入方式 已經(jīng)無法滿足日益增長的帶寬需求，以無源光網(wǎng)絡(luò)（PassiveOpticalNetwork,Ρ0Ν)為核 心構(gòu)成的光纖到戶（FiberToTheHome，F(xiàn)TTH)技術(shù)已經(jīng)成為接入網(wǎng)的主流技術(shù)方案。單 纖三向復(fù)用器是PON用戶端的光網(wǎng)絡(luò)單元（OpticalNetworkUnit,0NU)的核心器件，它的 主要功能是對上下行三種波長的光信號進(jìn)行輸入輸出耦合和波分復(fù)用。以典型的以太網(wǎng) 無源光網(wǎng)絡(luò)（EthernetPassiveOpticalNetwork，ΕΡ0Ν)和吉比特?zé)o源光網(wǎng)絡(luò)（Gigabit PassiveOpticalNetwork，GP0N)技術(shù)規(guī)范為例，兩者均米用 1310nm、1490nm、1550nm三種 波長的分配方案。其中，波長為1310nm的光信號用于客戶端數(shù)據(jù)信號上行，波長為1490nm 的光信號用于數(shù)據(jù)信號下行，波長為1550nm的光信號用于模擬視頻信號下行。單纖三向 復(fù)用器將三種波長的光信號復(fù)用到同一根光纖中，實(shí)現(xiàn)了用戶端ONU和局端光線路終端 (OLT)的通信。目前商用的單纖三向復(fù)用器由分立器件所構(gòu)成，存在封裝工藝復(fù)雜、成本較 高等缺點(diǎn)。而另外一種基于平面光波導(dǎo)技術(shù)（PLC)的單纖三向復(fù)用器由于芯層和包層材料 均為不同摻雜的二氧化硅，使得芯層和包層之間的折射率差異很小，導(dǎo)致器件尺寸仍較大， 同樣難以降低生產(chǎn)成本。
[0003] 光時(shí)域反射儀（OTDR)利用光信號在光纖中的瑞利散射和菲涅爾反射來表征光纖 鏈路的特性，可以進(jìn)行鏈路損耗分析和故障準(zhǔn)確定位等功能。PON中的OTDR工作波長一般 為1625nm或1650nm。但是，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，一般的用戶端的光終端對 OTDR的光脈沖缺乏有效的反射機(jī)制，導(dǎo)致對光配線網(wǎng)絡(luò)中分光器后的損耗和故障事件無法 檢測，無法實(shí)現(xiàn)端到端的鏈路檢測功能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例所要解決的一個(gè)技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有技術(shù)基于分立器件的單纖三 向復(fù)用器尺寸較大、制作和封裝工藝步驟復(fù)雜、生產(chǎn)成本較大等問題，提供一種光網(wǎng)絡(luò)單元 與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器，以實(shí)現(xiàn)單纖三向復(fù)用器結(jié)構(gòu)緊湊、工藝步驟簡單同 時(shí)集成反射器功能，同時(shí)可以通過反射器反射OTDR的工作波長，使得OTDR可以基于反射波 長計(jì)算端到端的光鏈路損耗以及故障定位。
[0005] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器，包括依次連接的公 共波導(dǎo)、反射器、多模干涉耦合器、下行波導(dǎo)、馬赫曾德干涉儀與第一輸出波導(dǎo)，以及與馬赫 曾德干涉儀連接且與第一輸出波導(dǎo)位于馬赫曾德干涉儀同側(cè)的第二輸出波導(dǎo)，和與多模干 涉耦合器連接且與下行波導(dǎo)位于多模干涉耦合器同側(cè)的上行波導(dǎo)；其中：
[0006] 公共波導(dǎo)，用于接入第一波長和第二波長的光信號，輸出經(jīng)過反射器傳輸?shù)牡谌?波長的光信號，并接入第四波長的光信號和輸出經(jīng)由反射器反射的第四波長的反射光信 號；
[0007] 反射器，用于反射第四波長的光信號，以及透射第一波長、第二波長和第三波長的 光信號；
[0008] 上行波導(dǎo)，用于接入第三波長的光信號并傳輸給多模干涉耦合器；
[0009] 多模干涉耦合器，用于將第一波長和第二波長的光信號耦合至下行波導(dǎo)，以及將 第三波長的光信號耦合至公共波導(dǎo)；
[0010] 下行波導(dǎo)，用于輸出第一波長和第二波長的光信號至馬赫曾德干涉儀；
[0011] 馬赫曾德干涉儀，用于分離第一波長和第二波長的光信號；
[0012] 第一輸出波導(dǎo)，用于輸出第一波長的光信號；
[0013] 第二輸出波導(dǎo)，用于輸出第二波長的光信號。
[0014] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述馬赫曾德干涉儀包括一個(gè)1X2 分束器、一個(gè)2X2分束器、以及處于1X2分束器與2X2分束器之間的第一相位延遲波導(dǎo) 和第二相位延遲波導(dǎo)；其中：
[0015] 1X2分束器，用于將第一波長和第二波長的光信號分成兩路光信號分別送入第一 相位延遲波導(dǎo)和第二相位延遲波導(dǎo)；
[0016] 第一相位延遲波導(dǎo)和第二相位延遲波導(dǎo)，分別用于第一波長和第二波長的光信號 進(jìn)行不同的相位延遲后送入2X2分束器；
[0017] 2X2分束器，用于根據(jù)不同的相位延遲，將第一波長和第二波長的光信號進(jìn)行分 離后分別送入第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)。
[0018] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述反射器設(shè)置于所述公共波導(dǎo) 中。
[0019] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述單纖三向復(fù)用器通過對絕緣體 上硅的頂層硅進(jìn)行刻蝕形成。
[0020] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述反射器具體為通過對公共波導(dǎo) 頂部進(jìn)行淺刻蝕所形成的光柵。
[0021] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述光柵具體為布拉格光柵。
[0022] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，所述第一波長、第二波長和第三波 長的光信號具體為業(yè)務(wù)波長的光信號；
[0023] 第四波長具體為光時(shí)域反射儀OTDR的工作波長。
[0024] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，第一波長的光信號具體為下行數(shù)據(jù) 信號；
[0025] 第二波長的光信號具體為模擬視頻信號；
[0026] 第三波長的光信號具體為上行數(shù)據(jù)信號。
[0027] 在上述單纖三向復(fù)用器的一個(gè)具體實(shí)施例中，第一波長具體為1490nm;
[0028] 第二波長具體為1550nm;
[0029] 第三波長具體為1310nm;
[0030] 第四波長具體為1625nm或者1650nm。
[0031] 本發(fā)明實(shí)施例提供的一種光網(wǎng)絡(luò)單元，耦合設(shè)置有本發(fā)明上述任意實(shí)施例所述的 單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器。
[0032] 基于本發(fā)明上述實(shí)施例提供的光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器， 將單纖三向復(fù)用器和反射器單片集成到同一個(gè)器件中，可以顯著提高ONU的功能集成度， 同時(shí)可以顯著降低成本，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)，制作工藝步驟簡單。另外，該單纖 三向復(fù)用器可以對采用OTDR波長的第四波長進(jìn)行反射，使得OTDR通過檢測反射器反射回 來的光脈沖強(qiáng)度就可以精確計(jì)算端到端的光鏈路損耗以及故障定位；同時(shí)可以透射三種業(yè) 務(wù)波長，對正常業(yè)務(wù)不產(chǎn)生影響。
[0033] 下面通過附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0034] 構(gòu)成說明書的一部分的附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，并且連同描述一起用于解釋 本發(fā)明的原理。
[0035] 參照附圖，根據(jù)下面的詳細(xì)描述，可以更加清楚地理解本發(fā)明，其中：
[0036] 圖1為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖2為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖3為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 附圖標(biāo)記說明
[0040] 11 公共波導(dǎo) 12 反射器 13 多模千涉耦合器 14 上行波導(dǎo)
[0041] 15 下行波導(dǎo) 16 馬赫曾德干涉儀 161 IX2分束器 162 第一相位延遲波導(dǎo) 163 第二相位延遲波導(dǎo) 164 2X2分束器 17 第一輸出波導(dǎo) 18 第二輸出波導(dǎo) 19 絕緣體上硅 20 頂層硅

【具體實(shí)施方式】
[0042] 現(xiàn)在將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例。應(yīng)注意到：除非另外具 體說明，否則在這些實(shí)施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本 發(fā)明的范圍。
[0043] 同時(shí)，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個(gè)部分的尺寸并不是按照實(shí)際 的比例關(guān)系繪制的。
[0044] 以下對至少一個(gè)示例性實(shí)施例的描述實(shí)際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明 及其應(yīng)用或使用的任何限制。
[0045] 對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適 當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為說明書的一部分。
[0046] 在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不 是作為限制。因此，示例性實(shí)施例的其它示例可以具有不同的值。
[0047] 應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一 個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0048] 本說明書所附圖所顯示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等屬性，均僅用于配合本說明書所闡述 的實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具有技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié) 構(gòu)的修飾、布局方式、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所 能達(dá)到的目的的前提下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容的涵蓋范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明 書中所引用的如"上"、"下"、及"第一"、"第二"、"第三"、"第四"等用語，僅為用于敘述的明 了，而并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi) 容下，也同樣視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
[0049] 在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，OTDR工作波長一般為1625nm或1650nm，與 網(wǎng)絡(luò)中的上述三種業(yè)務(wù)波長1310nm、1490nm、1550nm不沖突。并且，由于一般的用戶端的光 終端對OTDR的光脈沖缺乏有效的反射機(jī)制，導(dǎo)致對光配線網(wǎng)絡(luò)中分光器后的損耗和故障 事件無法檢測，無法實(shí)現(xiàn)端到端的鏈路檢測功能。為了提高OTDR對光鏈路端到端性能的探 測靈敏度，可以考慮在ONU側(cè)安裝一個(gè)反射器，將OTDR的工作波長（1625nm或1650nm)以 接近100%的反射率反射回0TDR，而正常的業(yè)務(wù)波長（1310nm、1490nm、1550nm)仍能以很小 的衰減通過這個(gè)反射器。OTDR通過檢測這個(gè)反射器反射回來的光脈沖強(qiáng)度就可以精確計(jì)算 端到端的光鏈路損耗以及故障定位。
[0050] 圖1為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖 1所示，該實(shí)施例單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器包括依次連接的公共波導(dǎo)11、反射器 12、多模干涉耦合器13、下行波導(dǎo)15、馬赫曾德干涉儀16與第一輸出波導(dǎo)17,以及與馬赫曾 德干涉儀16連接且與第一輸出波導(dǎo)17位于馬赫曾德干涉儀16同側(cè)的第二輸出波導(dǎo)18，
[0051] 和與多模干涉耦合器13連接且與下行波導(dǎo)15位于多模干涉耦合器13同側(cè)的上 行波導(dǎo)14。其中：
[0052] 公共波導(dǎo)11，用于接入第一波長和第二波長的光信號，輸出經(jīng)過反射器12傳輸?shù)?第三波長的光信號，并接入第四波長的光信號和輸出經(jīng)由反射器12反射的第四波長的反 射光信號。
[0053] 反射器12,用于反射第四波長的光信號，以及透射第一波長、第二波長和第三波長 的光信號。
[0054] 上行波導(dǎo)14,用于接入第三波長的光信號并傳輸給多模干涉耦合器13。
[0055] 多模干涉稱合器13,用于通過多模干涉（MMI)原理，將第一波長和第二波長的光 信號耦合至下行波導(dǎo)15,以及將第三波長的光信號耦合至公共波導(dǎo)11。
[0056] 下行波導(dǎo)15,用于輸出第一波長和第二波長的光信號至馬赫曾德干涉儀16。
[0057] 馬赫曾德干涉儀16,用于分離第一波長和第二波長的光信號。
[0058] 第一輸出波導(dǎo)17,用于輸出第一波長的光信號。
[0059] 第二輸出波導(dǎo)18,用于輸出第二波長的光信號。
[0060] 本發(fā)明上述實(shí)施例提供的光網(wǎng)絡(luò)單元與單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器，將單 纖三向復(fù)用器和反射器進(jìn)行單片集成，顯著提高了ONU的功能集成度，有效降低了生產(chǎn)成 本，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小巧等優(yōu)點(diǎn)，制作工藝步驟簡單。另外，該單纖三向復(fù)用器可以對采 用OTDR波長的第四波長進(jìn)行反射，使得OTDR通過檢測反射器反射回來的光脈沖強(qiáng)度就可 以精確計(jì)算端到端的光鏈路損耗以及故障定位；同時(shí)可以透射三種業(yè)務(wù)波長。
[0061] 圖2為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。圖 3為本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器又一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。參見圖2與圖 3,在本發(fā)明單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器的另一個(gè)實(shí)施例中，馬赫曾德干涉儀16具 體可以包括一個(gè)IX2分束器161、一個(gè)2X2分束器164、以及處于IX2分束器161與2X2 分束器164之間的第一相位延遲波導(dǎo)162和第二相位延遲波導(dǎo)163。其中：
[0062] 1X2分束器161，用于將第一波長和第二波長的光信號分成兩路光信號分別送入 第一相位延遲波導(dǎo)162和第二相位延遲波導(dǎo)163。
[0063] 第一相位延遲波導(dǎo)162和第二相位延遲波導(dǎo)163,分別用于第一波長和第二波長 的光信號進(jìn)行不同的相位延遲后送入2X2分束器164。
[0064] 2X2分束器164,用于根據(jù)不同的相位延遲，將第一波長和第二波長的光信號進(jìn) 行分離后分別送入第一輸出波導(dǎo)17和第二輸出波導(dǎo)18。
[0065] 第一波長和第二波長的光信號通過IX2分束器161后分成兩路光信號，分別經(jīng)過 第一相位延遲波導(dǎo)162和第二相位延遲波導(dǎo)163后進(jìn)入2X2分束器164,由于兩路光信號 獲得了不同的相位延遲，因而經(jīng)過矢量疊加后，會分別從兩個(gè)輸出波導(dǎo)輸出。具體實(shí)現(xiàn)原理 如下：
[0066] 設(shè)1X2分束器161的光場傳輸矩陣為：

【權(quán)利要求】
1. 一種單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，包括依次連接的公共波導(dǎo)、反 射器、多模干涉耦合器、下行波導(dǎo)、馬赫曾德干涉儀與第一輸出波導(dǎo)，以及與馬赫曾德干涉 儀連接且與第一輸出波導(dǎo)位于馬赫曾德干涉儀同側(cè)的第二輸出波導(dǎo)，和與多模干涉耦合器 連接且與下行波導(dǎo)位于多模干涉耦合器同側(cè)的上行波導(dǎo)；其中： 公共波導(dǎo)，用于接入第一波長和第二波長的光信號，輸出經(jīng)過反射器傳輸?shù)牡谌ㄩL 的光信號，并接入第四波長的光信號和輸出經(jīng)由反射器反射的第四波長的反射光信號； 反射器，用于反射第四波長的光信號，以及透射第一波長、第二波長和第三波長的光信 號； 上行波導(dǎo)，用于接入第三波長的光信號并傳輸給多模干涉耦合器； 多模干涉耦合器，用于將第一波長和第二波長的光信號耦合至下行波導(dǎo)，以及將第三 波長的光信號耦合至公共波導(dǎo)； 下行波導(dǎo)，用于輸出第一波長和第二波長的光信號至馬赫曾德干涉儀； 馬赫曾德干涉儀，用于分離第一波長和第二波長的光信號； 第一輸出波導(dǎo)，用于輸出第一波長的光信號； 第二輸出波導(dǎo)，用于輸出第二波長的光信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，所述馬赫曾德干涉儀包括一 個(gè)1 X2分束器、一個(gè)2X2分束器、以及處于1 X2分束器與2X2分束器之間的第一相位延 遲波導(dǎo)和第二相位延遲波導(dǎo)；其中： 1X 2分束器，用于將第一波長和第二波長的光信號分成兩路光信號分別送入第一相位 延遲波導(dǎo)和第二相位延遲波導(dǎo)； 第一相位延遲波導(dǎo)和第二相位延遲波導(dǎo)，分別用于第一波長和第二波長的光信號進(jìn)行 不同的相位延遲后送入2X2分束器； 2X2分束器，用于根據(jù)不同的相位延遲，將第一波長和第二波長的光信號進(jìn)行分離后 分別送入第一輸出波導(dǎo)和第二輸出波導(dǎo)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，所述反射器12設(shè)置于所述公 共波導(dǎo)中。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，所述單纖三向復(fù)用器通過對 絕緣體上硅的頂層硅進(jìn)行刻蝕形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，所述反射器具體為通過對公 共波導(dǎo)頂部進(jìn)行淺刻蝕所形成的光柵。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，所述光柵具體為布拉格光柵。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第一波長、第二波長和 第三波長的光信號具體為業(yè)務(wù)波長的光信號； 第四波長具體為光時(shí)域反射儀OTDR的工作波長。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，第一波長的光信號具體為下 行數(shù)據(jù)信號； 第二波長的光信號具體為模擬視頻信號； 第三波長的光信號具體為上行數(shù)據(jù)信號。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的單纖三向復(fù)用器，其特征在于，第一波長具體為1490nm; 第二波長具體為1550nm ; 第三波長具體為1310nm ; 第四波長具體為1625nm或者1650nm。
10. -種光網(wǎng)絡(luò)單元，其特征在于，所述光網(wǎng)絡(luò)單元中耦合設(shè)置有權(quán)利要求1至9任意 一項(xiàng)所述的單片集成反射器的單纖三向復(fù)用器。
【文檔編號】H04B10/40GK104426604SQ201310409323
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】金嘉亮, 蔣銘, 沈成彬 申請人:中國電信股份有限公司