防串扰同轴形光收发一体器件

防串扰同轴形光收发一体器件

技术领域

本发明涉及光通讯领域的核心光器件---光收发一体器件，特别是将发射元器件与接收元器件，以及WDM滤光片封装在一个同轴形的气密封装体TOCAN中。

背景技术

传统的单纤双向光收发器件是将两个独立的发射和接收同轴形封装器件（以下简称TOCAN），以及光纤连接插件，通过装有WDM滤光片的金属构件采用激光焊接等工艺集成在一起。见附图1。

目前市场上正在大量生产的收发一体器件基本上采用了类似技术，其主要缺点是体积较大，加工过程复杂，效率低下，成本下降空间有限。由于其应用规模巨大、成本极为敏感。

将发射和接收部分封装在同一个很小TOCAN的空间内，必将产生非常大的光、电串扰等的问题，以至于使器件无法正常工作。

将发射端，接收端，以及WDM滤波片等集成在很小的同一个TOCAN内部空间时，如何很好的抑制内部所产生的光电串扰，改善输入输出光信号品质和可靠性，成为了一个需要解决的关键问题。

发明内容

本发明可以同时很好的解决单TOCAN内发射和接收之间电串扰和内部散射光干扰的问题。

通过使用本发明中所设计的特殊结构，可以有效隔离发射端和接收端的电信号串扰和光信号串扰，从而改善和提高输入输出光信号的品质和可靠性。

本发明将发射部分和接受部分分隔在两个相对独立的空间内，有效地阻隔了发射和接收之间的电磁串扰。同时，只有在有效区域内的光信号才能通过WDM滤光片到达光电二极管PD，使得其他来自于激光二极管LD的大部分散射杂光不能到达PD的受光区域。

本发明的单纤双向光收发一体器件，由一个TO管座、一个球透镜管帽、LD、PD、TIA、WDM以及所需要电容电阻等构成。见附图2、3、4、5。

附图说明

对于本发明的优点以及独特性，在下面的附图说明中进行了更详细的解释。

附图1：是目前普遍采用的一种技术，将发射部分TOCAN（1）、接收部分TOCAN（2）、光纤插针组件（4）和WDM滤光片（5），利用带有WDM滤光片固定机构的基座（3），通过激光焊接等方法组装在一起。

附图2：内部平面排布图，没有包括WDM滤光片。（1）为TO管座、（2）为管脚、（3）为玻璃绝缘子、（4）为LD及其Submount、（5）为PD、（6）为TIA、（7）为凹陷槽部位、（8）为电容。根据需要还可以摆放电阻，图中未做标示。

附图3：本发明的剖面图。（11）为WDM滤光片、（9）为管帽、（10）为球透镜。

附图4：本发明的WDM滤光片的剖面，以及上下面图。

附图5：本发明的另一种滤光片放置方式。

附图6：光路图。

详细技术说明

在这里结合附图对本发明进行了详细的说明。为了能够简单明了的说明本发明，省略了对各个已知部件功能、及尺寸的详细描述。

图2和图3为利用单个TOCAN替代目前双TOCANBOSA的基本构造的原理示意图。在实际应用中，图2中的管脚(2)排布可以在本图的基础上根据工艺需要进行适当调整，调整的基本原则是便于自动贴片和打线，以及尽可能的缩短打线的长度，减小信号的损耗。

本发明的单TOCAN双向光收发一体器件，由TO管座、球透镜管帽、WDM滤光片、LD、PD、TIA等构成。LD和PD的下面可能会有滤波Submount。凹槽部分（7）内根据需要可以有电容、电阻等，这个部分不作为本发明的内容，在这里不做详细的说明。

图3中，如果TO管座的厚度是1.50mm，凹槽的空间可以满足放置芯片以及打线的要求，而且可以满足管座的气密性及对管脚封接强度的要求。金线的最高处至少要与WDM滤光片之间留有50um的空间。

图4中的WDM滤光片45°斜面部分为镀膜层，该膜层的膜系使LD的入射光向上全反射到玻璃透镜、使来自光纤经过球透镜聚焦的入射光透过滤波片。本图中底面为金属层，改金属层可以是金、银或其他能够起到屏蔽作用的金属。在底层的金属层要留出一个圆形窗口，使得PD能够接收通过球透镜进来的光信号。由于其孔径小于电磁扰波的波长，能够有效的隔离发射端和接收端之间的电串扰。金属层可以使通过蒸镀或涂刷等工艺形成。

图5为另一种实现方式。将滤光片粘贴在金属盖板的45°斜面上。金属盖板的斜面上有一个通孔，通孔的位置位于PD入射光的光路上。该金属板表面镀镍或镀金。

图6为光路示意图。由于本发明中的底面带有屏蔽镀层的WDM滤光片（图4），或带有滤光片的金属盖板（图5），能够有效的阻隔电和光的串扰，使得LD和PD能够进行更加紧凑的排布，不仅满足了器件小型化的要求，而且省去了LD或PD光路上的聚焦透镜。

本发明中所使用的LD，PD，TIA等，都可以采用目前通常在TOSA和ROSA中应用的芯片。采用的球透镜直径为2.0mm，为了提高耦合效率也可以使用镀AR膜的球透镜。

图2和图3所示的本发明中所采用的TO管座，底板（1）材质为铁、铁镍合金或可伐合金，经过冲压而成。管脚（2）材质为铁镍合金或可伐合金。绝缘玻璃（3）为与底座和管脚型匹配的材质。以上材料经高温烧结在一起，再经过镀镍镀、金等表面处理。LD（4）、PD（5）、TIA（6）完成贴片、打线等工艺后，将图4或图5的带有屏蔽功能的WDM滤光片（11）通过到点银胶固定在底板（1）上。管帽（9）为可伐镀镍，球透镜（10）用低温玻璃焊料烧结在管帽上。管帽和底座采用电阻焊焊接在一起。完成的TOCAN通过光纤连接组件与光纤相连，构成一个完整的有效防串扰的同轴形光收发一体器件。

本发明的单TOCAN光收发一体器件和双TOCAN光收发一体器件相比较，有显而易见的优势。不仅材料成本大大降低，由于加工工艺更加简单，可以大幅提高生产效率，降低生产成本。