专利名称：一种具提升光明灭比的整合式检光装置的制作方法
技术领域：
本发明为一种具提升光明灭比的整合式检光装置并已应用在发展成熟的都会型网络中，目的将扩充到下一代的局域网络系统(Next-generation access network, NGN)中；分波多任务式被动光网络架构装置具有高带宽、保密性优等优势。本发明适用于光电产业领域中，区域光网络的交换器、路由器与讯源转换器等产品中关键组件的光电组件模块的设计。
背景技术：
1.啁啾管理雷射(Chirp management laser ;CML)为利用一光频谱整形器(optical spectral reshaper;0SR)和雷射操作在特定的啁啾条件,CML的绝热啁啾值必须设定为比特率的一半，如此在每个“O”位会产生相位偏移量为π。OSR的用途如同一个非 常窄的光滤波器，能够增加明灭比，改变啁啾的特性。缺点是需要特殊的光接收机电路或是精确的电路控制操作等条件。2.被动双折射光纤环路,此技术为加入雷射输出端加入一具双折射光纤环路(Birefringent fiber loop;BFL),提升直调雷射的信号质量,其优点是简单且被动性的光纤装置，BFL可降低信号振幅上的瞬时响应、频率啁啾效应，同时提升雷射输出的明灭比，此BFL在1550nm波段10Gb/s速率下，可以有效地增长传输25公里的标准光纤距离；KBFL包括一个3dB稱合器,极化控制器和13. 75m的双折射光纤,光信号经过稱合器后,分成两个方向行进，不同极化光分别进入不同的双折射光纤轴向而传播，再经过双折射光纤后再次复合进行干涉作用，当双折射光纤的长度已经固定，光信号在两个路径之间的相位差可以通过微调雷射输出波长，最小延迟的时间必须超过overshoot发生的期间。缺点是体积大，增加额外的光损耗，增加传输的距离大约只有2倍。3.光延迟干涉法，此技术为雷射输出端加入一光延迟干涉(Optical DelayInterferometer;0DI)装置,相较于光谱滤波器,有较低的光损失,利用光延迟干涉方法，可以抑制光信号的瞬时突波(overshoot)，改善脉波形状，光功率偿付值可以降低ldB，其优点与传输数据速率无关，可以容易制造提供实际系统中使用。ODI装置包括了光纤和50:50光耦合器，缺点在于ODI装置为被动式光学组件，其中的一个光路有一固定的延迟时间，需使用一个TEC温度控制器控制ODI装置保持在室温下工作，而此延迟的光信号将会与另一路径光信号互相干涉，总相位变化量来自两个路径的时间差与经过ODI装置后光信号波长的变动量。然而，实现的问题，ODI装置使用非对称式马赫任德架构，因此需要精确的温度控制改变经ODI的波长变动量，以维持干涉器中需要的相位变动量，才能使信号改善。以上三种方法皆为在发射端做处理，会增加光发射机的体积，增加制造成本，并且难以控制
发明内容
本发明目的为提供一种具提升光明灭比的整合式检光装置，当雷射直接传送高速(>10Gb/s)数据信号时，使用本发明的组件达到降低雷射的瞬时啁啾值，提升光信号的光明灭比值以及延伸传输距离。本发明另一目的为提供一种具提升光明灭比的整合式检光装置，利用下行光再调变反馈式传输(Re-modulation loopback)的技术被提出来使用在分波多任务被动光网络中，达到客户端对波长无选择性，在头端机房(OLT)必须额外使用一个阵列的连续波形式的WDM光源，作为ONU再调变技术的额外注入(seed or probe)光源，除了必须付出成本与系统复杂度增加的代价，另外还需要考虑雷利散射造成的噪声影响，所以可使用传送下行信号的光源，同时用来传送上行信号用，因此下行光信号的光明灭比也不能太大，避免对上行信号形成干扰，但要补偿下行光信号由于降低了光明灭比而形成的功率代价(Powerpenalty)，所以通过本发明的组件可以做光信号质 量复原的动作。本发明另一目的为提供一种具提升光明灭比的整合式检光装置，直接将传输的电信号注入雷射进行调变，作为中央机房的光发射机，具有简单、体积小及价格便宜等优点，但是随着传输速度愈高时，光明灭比也愈小，传输距离也缩短。在每一个客户端接收下行光信号的检光二极管前加入法布里-比洛析光器组件，增强信号质量，析光器的功能为对下行光信号的频谱与光脉波波形作整形，此方法允许下行信号有低明灭比并同时降低雷射的瞬时啁啾值，因此也可以延伸传输距离，可应用于分波多任务被动光网络的系统中，并且仍然可以保持无色光源的操作。本发明中仅采用一种规格的法布里-比洛析光器与检光二极管的结合，即可以用来补偿不同ITU波长的雷射通道。本发明目的更为提供一种具提升光明灭比的整合式检光装置，其设计包括数种装置模式，其一固定光纤金属基座，该固定光纤金属基座具左窗口与右窗口 ；其中，该左窗口与该右窗口内各有准直镜面；析光器基座，该析光器基座系由下往上套入该固定光纤金属基座，并有圆孔设计；法布里-比洛析光器，该法布里-比洛析光器连接在该圆孔设计上。其二，Το-can检光组件(Transistor Outline Can,晶体管外形附金属盖封装)，该To-can检光组件底部有三支接脚，顶部通过中空座体与析光载具底部连接，形成中空容置室；析光载具，该析光载具顶部连接中空通道；该中空通道另一端连接光纤蕊心开口，且该中空通道内部为一陶瓷套筒；法布里-比洛析光器，该法布里-比洛析光器连接该析光载具底部，在该中空容置室和该中空通道的间。其三，检光元芯片，该检光元芯片焊接在金属基座上；该金属基座具四边支架，并连接析光器置具；该析光器置具，该析光器置具连接加热器；法布里-比洛析光器，该法布里-比洛析光器固定在该析光器置具。其四，检光元芯片，该检光元芯片焊接在金属基座上；该金属基座具四边支架，并连接双层析光器置具；该双层析光器置具层间以数个支柱连接；两个法布里-比洛析光器，该两个法布里-比洛析光器以该双层析光器置具的支柱相间隔，形成共振空间。本发明的一种具提升光明灭比的整合式检光装置的优点如下1.法布里-比洛析光器体积小、容易大量地制作，并且可以与检光器进行积体化制作，视需要可以加入温度控制的设计。2.法布里-比洛析光具有周期性的频谱特性，参见图1所示，为法布里-比洛析光周期性频谱特性示意图，将其对应ITU标准雷射通道，所以同一规格的析光器与检光二极管结合，可以适用任何一个客户端，降低制造成本。3.参见图2所示，为绝热啁啾效应示意图，如图所示在10Gb/s速率的下行传输信号是使用直接调变雷射光源来做传送，直调雷射的输出光信号串行带有一绝热啁啾值，可以分解为两个带有无穷大明灭比的位串行的组合；参见图3所示，为未经过与经过法布里-比洛析光器的光谱分布的差异关系图，比较未经过与经过法布里-比洛析光器，进入光接收机的光谱分布的差异，经过法布里-比洛析光器后，有频谱削减的功用，进而抑制信号”0”准位，提升光明灭比。4.参见图4及图5，分别为法布里-比洛析光器对频率啁啾抑制关系图和法布里-比洛析光器对频率啁啾抑制关系图，如图所示设定不同准位的光明灭比(ER)，观察法布里-比洛析光器对频率啁啾抑制的效果，与增强光明灭比的结果。
图1为法布里-比洛析光周期性频谱特性示意图；
图2为绝热嗎嗽效应不意图；图3为未经过与经过法布里-比洛析光器的光谱分布的差异关系图；图4为法布里-比洛析光器对频率啁啾抑制关系图；图5为法布里-比洛析光器对频率啁啾抑制关系图；图6为一般检光二极管的标准封装形式的结构图；图7为法布里-比洛析光器的结构图；图8为法布里-比洛析光器的结构图；图9为法布里-比洛析光器的结构图；图10为法布里-比洛析光器的结构图；主要附图标记11检光组件的ROSA封装；12三支接脚；13中空座体；14中空通道的对接端；15陶瓷套筒；16光纤端子；17光纤尾巴；21固定光纤金属基座；22准直镜面；23直向可旋转的析光器基座；24法布里-比洛析光器；31检光组件的TO-can封装；32内嵌法布里-比洛析光器；33析光载具的底部；41检光组件芯片；42金属基座；43 支架；
44法布里-比洛析光器置具；45加热器；51共振腔体；52双层置具；53中间支柱。
具体实施方式
为能更进一步了解本发明的技术内容，以一较佳具体实施例配合说明如下。1.光纤式连接请参阅图5，如图所示系为一般检光二极管的标准封装形式的结构图，包括检光组件先封装成ROSA样式11，有三支接脚12得以连接检光组件输出信号到电路板上，套上一个中空座体13，再加上一个中空通道的对接端14，内圈含有一个陶瓷套筒15，用来固定住光纤端子16，上胶后固定后呈现光纤尾巴17 (Pigtail)的光输入端。请参图7，如图所示为将光信号整形后连接到检光二极管的法布里-比洛析光器的结构图，其中也必须包装成输入输出端口都是光纤尾巴17形式包括固定光纤金属基座21,左右窗口提供光纤直接插入对准,光纤端子16表面必须有准直镜面22,另一个直向可旋转的析光器基座23，由下往上套入此光纤基座，中央有一圆孔设计使光穿透，法布里-比洛析光器24可以黏住在圆孔上，基座下方是一个螺纹的设计，可以通过一个螺丝转轴稍微控制左右入射光角度，可以提供作中心波长的微调动作，也可以稍微改变析光器的带宽与中心波长位置等功能。2.固定积体化封装形式请参阅图8，如图所示系为固定积体化封装形式的法布里-比洛析光器的侧视剖面分解结构图。其中包括一个先封装成TO-can的检光组件31、内嵌法布里-比洛析光器32的析光载具的底部33与具有中空通道的对接端。本发明其主要目的系通过一个中空座体13多加析光器载具33，此基部内为形成有一中空容置室，在容置室与通道的间的基部加入法布里-比洛析光器32，而座体上方则为一具中空通道的对接端14，并在通道顶端形成有一供光纤蕊心推入的开口结构。同时法布里-比洛析光器32为选择与光纤蕊的折射率极为接近的材质所制成，如此，即可使光纤蕊射出的光信号，完全进入收容在座体下方TO-canl内检光组件被接受到，有效消除反射光噪声，由在法布里-比洛析光器32两面均为平行面，没有八度角的斜面，所以光耦合的损耗也因而减少，此外，法布里-比洛析光器32的厚度一般为O. Γ0. 3mm，所以不会增加光接收模块的体积。3.热电与压电控制式积体化设计请参阅图9，如图所示为热电与压电控制式积体化的法布里-比洛析光器结构图，其中包括检光组件芯片41，焊在金属基座42上，并且有四边的支架43，用来连接法布里-比洛析光器置具44，该法布里-比洛析光器置具44为一具导热性佳的置具，可以固定法布里-比洛析光器24，通过加热器45将电流的注入，改变置具温度进而变化析光器的操作温度。请参阅图10，如图所示为第二种电与压电控制式积体化的法布里-比洛析光器结构图，此控制必须使用空气作为共振腔体51，而不是利用析光器两面的镀膜反射率的设计，形成频谱周期性的特性，所以必须采用两个法布里-比洛析光器24，其双层置具52中间支柱53系使用压电材料制成，所以两个法布里-比洛析光器的间的距离可以通过电压稍作调节其长度，进而微调其波长位置。此两种设计系针对接收的光信号想作波长微调的功能，所以选择折射率接近光纤蕊的法布里-比洛析光器，可以利用温度控制稍微改变折射率，变化少量的波长位移，达到最佳的信号质量。一种具提升光明灭比的整合式检光装置，包括固定光纤金属基座21，该固定光纤金属基座21具左窗口与右窗口 ；其中，该左窗口与该右窗口内各有一准直镜面22，该左窗口与右窗口系提供光纤直接插入对准。析光器基座，该析光器基座系由下往上套入该固定光纤金属基座21，并有圆孔设计，此底座具有螺纹设计并以螺丝转轴控制螺丝转轴，系通过选转控制左右入射光角度、中心波长位置、析光器带宽。法布里-比洛析光器连接在该圆孔设计上。一种具提升光明灭比的整合式检光装置，包括TO-can检光组件，该To-can检光组件底部有三支接脚12，顶部通过中空座体13与析光载具底部连接，形成中空容置室；该中 空通道另一端连接光纤蕊心开口，且该中空通道内部为陶瓷套筒15 ;该法布里-比洛析光器连接该析光载具底部，在在该中空容置室和该中空通道的间。其中该法布里-比洛析光器的材质，为包括二氧化硅的材质，厚度为O. Γ0. 3_。一种具提升光明灭比的整合式检光装置，包括一检光组件芯片41，该检光元芯片焊接在金属基座上；该金属基座具有四边支架43，并连接析光器置具；该析光器置具连接加热器42 ;及法布里-比洛析光器，该法布里-比洛析光器固定在该析光器置具。其中该加热器45通过电流注入，控制析光器的操作温度。一种具提升光明灭比的整合式检光装置，包括一检光组件芯片41，该检光元芯片焊接在金属基座上；该金属基座具四边支架43，连接一双层析光器置具；此双层析光器置具，该双层析光器置具层间以数个压电材料的支柱连接。两个法布里-比洛析光器，该两个法布里-比洛析光器以该双层析光器置具的支柱相间隔，行成一共振空间，此法布里-比洛析光器通过电压控制距离、波长，且其基板系使用二氧化硅材料经光学薄膜镀膜制成的光纤光栅、薄膜滤波片，带宽系为3dB带宽范围在12G 20GHz间较佳。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对在本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属在本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，包括固定光纤金属基座，所述固定光纤金属基座包括左窗口与右窗口；其中，所述左窗口与所述右窗口内各有准直镜面；析光器基座，所述析光器基座由下往上套入所述固定光纤金属基座，并有一圆孔；及法布里-比洛析光器，所述法布里-比洛析光器连接在所述圆孔上。
2.根据权利要求1所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述左窗口与所述右窗口提供光纤直接插入对准。
3.根据权利要求1所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述析光器基座底座具有螺纹并以螺丝转轴控制。
4.根据权利要求3所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述螺丝转轴通过旋转控制左右入射光角度、中心波长位置、析光器带宽。
5.一种具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，包括TO-can检光组件，所述To-can检光组件底部有三支接脚，顶部通过中空座体与析光载具底部连接，形成中空容置室；所述析光载具顶部连接中空通道，所述中空通道另一端连接光纤蕊心开口，且所述中空通道内部为陶瓷套筒 '及法布里-比洛析光器，所述法布里-比洛析光器连接所述析光载具底部，在所述中空容置室和所述中空通道之间。
6.根据权利要求5所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述法布里-比洛析光器的材质，为包括二氧化硅的材质。
7.根据权利要求6所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，所述法布里-比洛析光器的厚度为O. Γ0. 3mm。
8.一种具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，包括检光组件芯片，所述检光元芯片焊接在金属基座上；所述金属基座具有四边支架，并连接析光器置具；所述析光器置具连接加热器；及法布里-比洛析光器，所述法布里-比洛析光器固定在所述析光器置具。
9.根据权利要求8所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，所述加热器通过电流注入，控制析光器的操作温度。
10.一种具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，包括检光组件芯片，所述检光元芯片焊接在金属基座上；所述金属基座具四边支架，连接双层析光器置具；双层析光器置具，所述双层析光器置具层间以数个支柱连接；及两个法布里-比洛析光器，所述两个法布里-比洛析光器以所述双层析光器置具的支柱相间隔，行成一共振空间。
11.根据权利要求10所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，所述支柱为压电材料支柱。
12.根据权利要求10所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述两个法布里-比洛析光器通过电压控制距离、波长。
13.根据权利要求10所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述法布里-比洛析光器的基板为使用二氧化硅材料经光学薄膜镀膜制成的基板。
14.根据权利要求10所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述法布里-比洛析光器为光纤光栅、薄膜滤波片。
15.根据权利要求10所述的具提升光明灭比的整合式检光装置，其特征在于，其中所述法布里-比洛析光器的带宽为3dB带宽，范围在12G 20GHz之间。
全文摘要
本发明为一种具光明灭比提升的检光器装置，结合检光二极管与具周期性频谱特性的被动光学组件，设计数款积体化检光器的组合方式。本发明目的为对入射光信号的光明灭比做提升、光信号频谱的整形以及增强信号质量等功用，另外可针对点对点直接调变传输系统对信号的质量做提升。本发明的光学组件具有体积小，价格低廉，可大量地制作，并易在与检光二极管积体化等优点。
文档编号H04B10/67GK103023576SQ20121052478
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年10月1日
发明者林淑娟, 李三良, 柯孙坚, 黄英勋, 林恭政 申请人:中华电信股份有限公司