一體式光收發(fā)組件的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種一體式光收發(fā)組件，所述一體式光收發(fā)組件包括光芯片、光發(fā)射器件、光耦合器件、光接收器件和光波導層，其中，所述光芯片的表面設(shè)置有隔離槽，所述隔離槽從所述光芯片的一側(cè)延伸到另一側(cè)，并且將所述光芯片分隔成在空間上相互獨立的接收器區(qū)域和發(fā)射器區(qū)域，其中所述光發(fā)射器件和所述光耦合器件設(shè)置在所述發(fā)射器區(qū)域，且所述光接收器件設(shè)置在所述光接收區(qū)域，所述光耦合器件通過所述光波導層分別與所述光發(fā)射器件和所述光接收器件相互連接。
【專利說明】一體式光收發(fā)組件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及光纖通信技術(shù)，特別地，涉及一種適用于無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的一體式光收發(fā)組件。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著用戶對帶寬需求的不斷增長，傳統(tǒng)的銅線寬帶接入系統(tǒng)越來越面臨著帶寬瓶頸；與此同時，帶寬容量巨大的光纖通信技術(shù)日益成熟，應用成本逐年下降，因此，光纖接入網(wǎng)逐漸成為下一代寬帶接入網(wǎng)的有力競爭者，其中，無源光網(wǎng)絡(luò)(Passive OpticalNetwork, PON)系統(tǒng)由于其點到多點的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)以及系統(tǒng)通過無源器件連接等優(yōu)勢，成為光纖接入領(lǐng)域運營商最青睞的解決方案。
[0003]—般而言,無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)包括一個位于中心局的光線路終端(Optical LineTerminal, OLT)、多個位于用戶側(cè)的光網(wǎng)絡(luò)單元(Optical Network Unit, 0NU)以及位于所述光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元之間用于進行光信號分支/耦合或者復用/解復用的光分配網(wǎng)絡(luò)(Optical Distribut1n Network, 0DN)。其中，光線路終端和光網(wǎng)絡(luò)單元一般統(tǒng)稱為光接入設(shè)備，其主要是通過光收發(fā)組件進行上下行數(shù)據(jù)的收發(fā)。
[0004]通常，光收發(fā)組件主要包括發(fā)射器件、接收器件和光耦合器件，其中發(fā)射器件用于發(fā)射光信號并通過光耦合器件輸出，而光耦合器件還外部光信號耦合到接收器件進行接收。
[0005]為提高光收發(fā)組件的集成度并且降低器件的整體尺寸，一種相關(guān)技術(shù)是將發(fā)射器件和接收器件制作在同一個半導體光芯片上而形成一體式光收發(fā)組件，不過，目前采用上述結(jié)構(gòu)的一體化光收發(fā)組件，發(fā)射器件發(fā)射的光信號可能會在光芯片內(nèi)部發(fā)生反射或者散射而產(chǎn)生反射光或散射光，而上述發(fā)射光和反射光有可能進入設(shè)置在發(fā)射器件附近的接收器件，從而對接收器件造成串擾，影響接收器件對于正常光信號的接收。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的其中一個目的是為了解決上述問題而提供一體式光收發(fā)組件。
[0007]—種一體式光收發(fā)組件，包括光芯片、光發(fā)射器件、光稱合器件、光接收器件和光波導層，其中，所述光芯片的表面設(shè)置有隔離槽，所述隔離槽從所述光芯片的一側(cè)延伸到另一側(cè)，并且將所述光芯片分隔成在空間上相互獨立的接收器區(qū)域和發(fā)射器區(qū)域，其中所述光發(fā)射器件和所述光耦合器件設(shè)置在所述發(fā)射器區(qū)域，且所述光接收器件設(shè)置在所述光接收區(qū)域，所述光耦合器件通過所述光波導層分別與所述光發(fā)射器件和所述光接收器件相互連接。
[0008]本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件在光芯片設(shè)置隔離槽從而實現(xiàn)發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域的相互獨立，并且通過相應的光路設(shè)計可以實現(xiàn)發(fā)射光和接收光的耦合，由于光發(fā)射器和光接收器在空間上相互獨立，因此可以降低光發(fā)射器件的發(fā)射光由于散射或反射而形成的散射光和反射光對光接收器件造成串擾，保證光接收器件的接收性能；并且，當所述一體式光收發(fā)組件應用在無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，可以有效提高光網(wǎng)絡(luò)單元的光收發(fā)性能，降低由于串擾而造成的誤碼，提升用戶體驗。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]為了更清楚地說明本實用新型實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
[0010]圖1是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件可以適用的無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖2是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件一種實施例的平面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖3是本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0013]下面將對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0014]本申請?zhí)峁┑囊惑w式光收發(fā)組件可以適用于無源光網(wǎng)絡(luò)(PON)系統(tǒng)等點到多點光纖接入網(wǎng)絡(luò)。請參閱圖1，其為本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件可以適用的PON系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。所述PON系統(tǒng)100包括至少一個光線路終端(OLT)設(shè)備110、多個光網(wǎng)絡(luò)單元(ONU)設(shè)備120和位于所述OLT設(shè)備110和所述ONU設(shè)備120之間的光分配網(wǎng)絡(luò)130。其中，從所述OLT設(shè)備110到所述ONU設(shè)備120的方向定義為下行方向；而從所述ONU設(shè)備120到所述OLT設(shè)備110的方向定義為上行方向。
[0015]所述PON系統(tǒng)100可以是不需要任何有源器件來實現(xiàn)所述OLT設(shè)備110和所述ONU設(shè)備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)的通信網(wǎng)絡(luò)。在具體實施例中，所述PON系統(tǒng)110可以為ITU-TG.983系列標準定義的一步傳輸模式無源光網(wǎng)絡(luò)(ATM PON, ΑΡΟΝ)系統(tǒng)或者寬帶無源光網(wǎng)絡(luò)broadband PON, ΒΡ0Ν)系統(tǒng)、ITU-T G.984系列標準定義的吉比特無源光網(wǎng)絡(luò)(GagabitP0N，GP0N)、IEEE802.3ah標準定義的以太網(wǎng)無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)(Ethernet PON, ΕΡ0Ν)或者下一代無源光網(wǎng)絡(luò)(比如XGPON或者10G EPON等)。上述標準定義的各種PON系統(tǒng)的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在本申請文件中。
[0016]所述OLT設(shè)備110通常位于中心局(Central Office, CO)位置，其可以統(tǒng)一管理所述多個ONU設(shè)備120。所述OLT設(shè)備110可以充當所述ONU設(shè)備120與上層網(wǎng)絡(luò)之間的媒介，將從所述上層網(wǎng)絡(luò)接收到的數(shù)據(jù)作為下行數(shù)據(jù)并通過所述光分配網(wǎng)絡(luò)130轉(zhuǎn)發(fā)給所述ONU設(shè)備120，以及將從所述ONU設(shè)備120接收到的上行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到所述上層網(wǎng)絡(luò)。
[0017]所述ONU設(shè)備120可以分布式地設(shè)置在用戶駐地位置。所述ONU設(shè)備120為實現(xiàn)所述OLT設(shè)備110和用戶設(shè)備進行通信的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，具體地，其可以充當所述OLT設(shè)備110與用戶設(shè)備之間的媒介，比如將從用戶設(shè)備接收到數(shù)據(jù)作為上行數(shù)據(jù)并通過所述光分配網(wǎng)絡(luò)130轉(zhuǎn)發(fā)到所述OLT設(shè)備110，以及將從所述OLT設(shè)備110接收到的下行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶設(shè)備。應當理解，所述ONU設(shè)備120與光網(wǎng)絡(luò)終端(Optical Network Terminal, 0NT)設(shè)備結(jié)構(gòu)相近，因此，在本申請文件提供的方案中，所述ONU設(shè)備120與ONT設(shè)備之間可以互換，為便于描述，以下統(tǒng)稱為ONU設(shè)備120。
[0018]所述ONU設(shè)備120可以通過設(shè)置在其內(nèi)部或者與其相連接的光收發(fā)組件121進行上行光信號的發(fā)射和下行光信號的接收，所述光收發(fā)組件121可以采用本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件來實現(xiàn)，其具體結(jié)構(gòu)將在下面結(jié)合圖2進行描述。
[0019]所述光分配網(wǎng)絡(luò)130為數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，其可以包括光纖、光耦合器、光分路器和/或其他光器件。所述光纖、所述光耦合器、所述光分路器和/或所述其他光器件可以均為無源器件，即無需電源支持便可以實現(xiàn)所述OLT設(shè)備110和所述ONU設(shè)備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)的器件。在圖1所示的PON系統(tǒng)100中，所述光分配網(wǎng)絡(luò)130具體配置成采用兩級分光結(jié)構(gòu)；可替代地，所述光分配網(wǎng)絡(luò)130也可以采用單級分光或者多級分光等其他任何點到多點的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
[0020]具體地，在圖1所示的實施例中，所述光分配網(wǎng)絡(luò)130采用兩級分光結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)所述OLT設(shè)備110和所述ONU設(shè)備120之間的數(shù)據(jù)分發(fā)。所述光分配網(wǎng)絡(luò)130包括第一級分光器131和多個第二級分光器132。其中，所述第一級分光器131的公共端通過主干光纖(Trunk Fiber)連接到所述OLT設(shè)備110,且其分支端分別通過分布光纖(DistributedFiber)對應地連接到所述第二級分光器132的公共端，每一個第二級分光器132的分支端進一步通過分支光纖(Branch Fiber)連接到對應的ONU設(shè)備120。
[0021]在下行方向，所述OLT設(shè)備110發(fā)送的下行光信號先經(jīng)過所述第一級分光器131進行第一級分光之后，再通過所述第二級分光器132進行第二級分光，從而產(chǎn)生多路下行光信號并分別輸出給所述ONU設(shè)備120，并且被所述ONU設(shè)備120的光收發(fā)組件121接收；在上行方向，所述ONU設(shè)備120的的光收發(fā)組件121發(fā)送的上行光信號依次通過所述第二級分光器132和所述第一級分光器131進行合路之后，形成一路上行光信號并輸出到所述OLT設(shè)備110。在具體實施例中，可選地，所述第一級分光器131可以部署在距離中心局較近的光纖配線架(Optical Distribut1n Frame, 0DF),而所述第二級分光器132可以部署在遠端節(jié)點(Remote Node, RN)。
[0022]請參閱圖2和圖3，其為本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件一種實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。所述一體式光收發(fā)組件200可以適用于圖1所述的PON系統(tǒng)100的ONU設(shè)備120，并且作為所述ONU設(shè)備120的光收發(fā)組件121。所述一體式光收發(fā)組件200可以包括光芯片210、光耦合器件220、光發(fā)射器件230、光接收器件240、光波導層250和濾波器件270。
[0023]其中，所述光芯片210可以為半導體材料制作而成的芯片襯底，比如磷化銦(InP)襯底。所述光芯片210可以具有多邊形平面結(jié)構(gòu)，比如，在本實施例中，所述光芯片210可以為將矩形平面的半導體襯底的其中一側(cè)的兩個角落移除而得到兩個斜面，圖2所示的第一斜面211和第二斜面212。其中,所述第一斜面211位于所述光芯片210的第一側(cè)面211和第二側(cè)面212之間，而所述第二斜面212位于所述光芯片210的第一側(cè)面211和第三側(cè)面213之間，并且所述第二側(cè)面212和所述第三側(cè)面213之間還通過第四側(cè)面214相連接。
[0024]具體地,所述光芯片210的第一側(cè)面211、第一斜面215、第二側(cè)面212、第四側(cè)面214、第三側(cè)面213、第二斜面212依次相連，并且均垂直于所述光芯片210的底面218。其中，所述第一側(cè)面211與所述第四側(cè)面214平行相對，而所述第二側(cè)面212和所述第三側(cè)面213平行相對，并且，所述第一側(cè)面211和所述第四側(cè)面214還與所述第二側(cè)面212和所述第三側(cè)面213相互垂直。另外，所述第一斜面215與所述第二側(cè)面212和所述第一側(cè)面211之間的夾角可以均為135°，而所述第二斜面216與所述第三側(cè)面213和所述第一側(cè)面211之間的夾角也可以為135°，也即是說，所述第一斜面215和所述第二斜面216彼此之間相互垂直。
[0025]并且，所述光芯片210的表面還形成有隔離槽280，所述隔離槽280可以從所述第一側(cè)面211延伸到所述第四側(cè)面214，且其延伸方向可以與所述光芯片210的第二側(cè)面212和第三側(cè)面213相平行。所述隔離槽280可以將所述光芯片210的表面分割成兩個相互獨立的區(qū)域，即發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域，二者分別用于設(shè)置所述光發(fā)射器件230和所述光接收器件240 ;由于所述光發(fā)射器件230和所述光接收器件240設(shè)置在相互獨立的區(qū)域，因此可以有效降低二者之間的相互串擾。
[0026]具體地，在本實施例中，所述光發(fā)射器件230設(shè)置在所述光芯片210的發(fā)射器區(qū)域鄰近所述第二側(cè)面212的位置，而所述光耦合器件220設(shè)置在所述光芯片210的光發(fā)射區(qū)域鄰近所述第四側(cè)面214的位置；所述光接收器件240設(shè)置在所述光芯片210的光接收區(qū)域鄰近所述第四側(cè)面214的位置。
[0027]所述光發(fā)射器件230可以包括相互間隔設(shè)置的激光器231和背光探測器232，其中所述激光器231可以為分布反饋式(Distributed Feedback, DFB)激光器,所述背光探測器232可以為監(jiān)控光探測器(Monitor Photo-detector，mPD)，其設(shè)置在所述激光器231的背面，用于檢測所述激光器231的背光。所述光接收器件240可以為光電探測器(Photodetector, F1D),而所述光稱合器件220可以為波分復用器(Wavelength Divis1nMultiplexer, WDM)，其可以與外部光纖進行對接，從而實現(xiàn)將所述光發(fā)射器件230的發(fā)射光耦合到所述外部光纖，并且來自所述外部光纖的光信號作為接收光耦合到所述光接收器件 240。
[0028]在本實施例中，由于所述光芯片210的發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域相互獨立，因此所述光發(fā)射器件230、所述光接收器件240和所述光耦合器件220可以制作在所述光芯片210表面的同一層。具體地，所述激光器231、所述背光探測器232和所述光耦合器件250可以通過在所述光芯片210的發(fā)射器區(qū)域外延生長而成，而所述光接收器件240可以通過在所述光芯片210的光接收區(qū)域外延生長而成。
[0029]所述光波導層250為形成在所述光芯片210的表面的無源光波導層，其可以采用折射率較高且吸收峰較短的磷砷化銦鎵(InGaAsP)制作而成。在本實施例中，所述光波導層250可以包括第一光波導251、第二光波導252和第三光波導253。其中，所述第一光波導251和所述第二光波導252均形成在所述光芯片210的發(fā)射器區(qū)域，并且二者的延伸方向可以均與所述光芯片210的第二側(cè)面212相平行；而所述第三光波導253可以設(shè)置在所述光芯片210的接收器區(qū)域，且其延伸方向可以與所述光芯片210的第三側(cè)面213相平行。
[0030]所述第一光波導251連接在所述激光器231和所述光耦合器件220之間，用于將所述激光器231的發(fā)射光輸出給所述光稱合器件220。所述第二光波導252的一端連接到所述光耦合器件220，另一端從所述光芯片210的發(fā)射器區(qū)域表面延伸到所述光芯片210的第一斜面215。所述第三光波導253的一端連接到所述光接收器件240，另一端從所述光芯片210的接收器區(qū)域表面延伸到所述光芯片210的第二斜面216。并且，所述第三光波導253與所述第二斜面216相接的末端與所述第二光波導252與所述第一斜面215相接的末端彼此相對，且二者之間還可以設(shè)置有所述濾波器件270。具體地，所述濾波器件270可以設(shè)置在所述光芯片210表面的隔離槽280鄰近所述第一側(cè)面211的位置，其可以進一步濾除進入所述接收器區(qū)域的串擾光。
[0031]所述光芯片210的第一斜面215和第二斜面216可以作為反射面，比如，所述第一斜面215和所述第二斜面216的表面可以設(shè)置有高反射膜，并且所述光芯片210在所述第一斜面215和所述第二斜面216之間的區(qū)域可以設(shè)置有光波導材料。具體地，所述光耦合器220從外部接收到的光信號可以通過所述第二光波導252傳輸?shù)剿龅谝恍泵?15,并被所述第一斜面215反射到所述第二斜面216并且進入所述第三光波導253，所述第三光波導253進一步將所述光信號傳輸?shù)剿龉饨邮掌骷?40，從而實現(xiàn)光接收功能。
[0032]本實用新型提供的一體式光收發(fā)組件在光芯片設(shè)置隔離槽從而實現(xiàn)發(fā)射器區(qū)域和接收器區(qū)域的相互獨立，并且通過相應的光路設(shè)計可以實現(xiàn)發(fā)射光和接收光的耦合，由于光發(fā)射器和光接收器在空間上相互獨立，因此可以降低光發(fā)射器件的發(fā)射光由于散射或反射而形成的散射光和反射光對光接收器件造成串擾，保證光接收器件的接收性能；并且，當所述一體式光收發(fā)組件應用在無源光網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時，可以有效提高光網(wǎng)絡(luò)單元的光收發(fā)性能，降低由于串擾而造成的誤碼，提升用戶體驗。
[0033]以上所述僅為本實用新型的實施例，并非因此限制本實用新型的專利范圍，凡是利用本實用新型說明書內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其它相關(guān)的【技術(shù)領(lǐng)域】，均同理包括在本實用新型的專利保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種一體式光收發(fā)組件，其特征在于，包括光芯片、光發(fā)射器件、光耦合器件、光接收器件和光波導層，其中，所述光芯片的表面設(shè)置有隔離槽，所述隔離槽從所述光芯片的一側(cè)延伸到另一側(cè)，并且將所述光芯片分隔成在空間上相互獨立的接收器區(qū)域和發(fā)射器區(qū)域，其中所述光發(fā)射器件和所述光耦合器件設(shè)置在所述光芯片的發(fā)射器區(qū)域，所述光接收器件設(shè)置在所述光接收區(qū)域，所述光耦合器件通過所述光波導層分別與所述光發(fā)射器件和所述光接收器件相互連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，還包括濾波器件，其中所述濾波器件設(shè)置在所述隔離槽。
3.如權(quán)利要求2所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述光波導層包括第一光波導，且所述第一光波導連接在所述光發(fā)射器件和所述光耦合器件之間。
4.如權(quán)利要求2所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述光接收器件和所述光耦合器件鄰近所述光芯片的同一側(cè)面設(shè)置，且所述隔離槽位于所述光接收器件和所述光耦合器件之間。
5.如權(quán)利要求4所述的一體式光收發(fā)組件,其特征在于，且所述光芯片包括第一斜面和第二斜面，所述第一斜面和所述第二斜面分別位于所述隔離槽的兩側(cè)，并且二者均遠離所述光接收器件和所述光耦合器件所鄰近的側(cè)面。
6.如權(quán)利要求5所述的一體式光收發(fā)組件,其特征在于，所述光波導層還包括第二光波導和第三光波導，所述第二光波導和所述第三光波導均與所述隔離槽平行，其中所述第二光波導一端連接到所述光耦合器件，另一端延伸到所述第一斜面；所述第三光波導一端連接到所述光接收器件，另一端延伸到所述第二斜面。
7.如權(quán)利要求6所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第三光波導與所述第二斜面相接的末端與所述第二光波導與所述第一斜面相接的末端彼此相對，且所述濾波器件設(shè)置在所述第三光波導與所述第二斜面相接的末端和所述第二光波導與所述第一斜面相接的末端之間。
8.如權(quán)利要求7所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一斜面和所述第二斜面均為反射面。
9.如權(quán)利要求8所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一斜面和所述第二斜面之間相互垂直。
10.如權(quán)利要求9所述的一體式光收發(fā)組件，其特征在于，所述第一斜面和所述第二斜面均與其同所述光芯片相連接的側(cè)面具有135°的夾角。
【文檔編號】H04B10/40GK203942534SQ201420362499
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年7月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月2日
【發(fā)明者】潘國新 申請人:潘國新