双向光三工器.pdf

一种双向光三工器，与外部光波导相连，并通过外部光波导接收具有第一和第二波长的第一和第二光信号，并发射具有第三波长的第三光信号。三工器包括：平台，在与外部光波导光连接的第一光路上，具有彼此间隔的第一和第二沟槽；第一滤波器，用于将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路；以及第二滤波器，用于将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路。三工器还包括：第一光接收器，用于检测通过第二光路行进的第一光信号；第二光接收器，用于检测通过第三光路行进的第二光信号；以及光发射器，用于将第三光信号输出到第一光路。在第一和第二沟槽的第一侧对准第一和第二光接收器，并在第一和第二沟槽的第二侧对准光发射器。第一侧与第二侧关于第一和第二沟槽相对。

1.  一种双向光三工器，包括：
平台，在与外部光波导光连接的第一光路上，具有彼此间隔的第一和第二沟槽；
位于第一沟槽的第一滤波器，对其进行设置，以便将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路；
位于第二沟槽的第二滤波器，对其进行设置，以便将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路；
第一光接收器，对其进行设置，以便检测通过第二光路行进的第一光信号；
第二光接收器，对其进行设置，以便检测通过第三光路行进的第二光信号；以及
光发射器，对其进行设置，以便将第三光信号输出到第一光路，其中在第一和第二沟槽的第一侧对准第一和第二光接收器，并在第一和第二沟槽的第二侧对准光发射器，第一侧与第二侧关于第一和第二沟槽相对。

2.  根据权利要求1所述的双向光三工器，其特征在于第一滤波器将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路，并透射具有不同于第一光信号的波长的预定波长的光信号，以及第二滤波器透射通过第一光路行进的第三光信号，并将具有不同于第三光信号的波长的预定波长的光信号反射到第三光路。

3.  根据权利要求1所述的双向光三工器，其特征在于还包括位于第一沟槽的第三滤波器，用于反射通过第三光路行进的第一光信号。

4.  根据权利要求3所述的双向光三工器，其特征在于延伸第一沟槽，与第三光路相交。

5.  根据权利要求1所述的双向光三工器，其特征在于第一滤波器将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路，并透射具有不同于第一光信号的波长的预定波长的光信号，以及第二滤波器将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路，并透射具有不同于第二光信号的波长的预定波长的光信号。

6.  根据权利要求1所述的双向光三工器，其特征在于延伸第一沟槽和第一滤波器，与第三光路相交，其中第一滤波器的第一部分反射通过第一光路行进的第一光信号，并透射具有不同于第一光信号波长的预定波长的光信号，以及第一滤波器的第二部分反射第一光信号，所述第一光信号已经通过了第一滤波器的第一部分并由第二滤波器反射。

7.  一种双向光三工器，包括：
平台，具有第一和第二沟槽，设置第一和第二沟槽，使其在与外部光波导光连接的第一光路上实质上彼此平行；
位于第一沟槽的第一滤波器，对其进行设置，以便将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路；
位于第二沟槽的第二滤波器，对其进行设置，以便将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路；
第一光接收器，对其进行设置，以便检测通过第二光路行进的第一光信号；
第二光接收器，对其进行设置，以便检测通过第三光路行进的第二光信号；以及
光发射器，对其进行设置，以便将第三光信号输出到第一光路，
其中在第一或第二光接收器中的至少一个与光发射器之间对准第一和第二沟槽。

8.  根据权利要求7所述的双向光三工器，其特征在于第一滤波器将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路，并透射具有不同于第一光信号的波长的预定波长的光信号，以及第二滤波器透射通过第一光路行进的第三光信号，并将具有不同于第三光信号的波长的预定波长的光信号反射到第三光路。

9.  根据权利要求7所述的双向光三工器，其特征在于还包括位于第一沟槽的第三滤波器，用于反射通过第三光路行进的第一光信号。

10.  根据权利要求9所述的双向光三工器，其特征在于延伸第一沟槽，与第三光路相交。

11.  根据权利要求7所述的双向光三工器，其特征在于第一滤波器将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路，并透射具有不同于第一光信号的波长的预定波长的光信号，以及第二滤波器将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路，并透射具有不同于第二光信号的波长的预定波长的光信号。

12.  根据权利要求7所述的双向光三工器，其特征在于延伸第一沟槽和第一滤波器，与第三光路相交，其中第一滤波器的第一部分反射通过第一光路行进的第一光信号，并透射具有不同于第一光信号波长的预定波长的光信号，以及第一滤波器的第二部分反射第一光信号，所述第一光信号已经通过了第一滤波器的第一部分并由第二滤波器反射。

双向光三工器
技术领域
本发明涉及FTTx系统(光纤到x，x＝住宅，家庭，商务区等)，更具体地，涉及一种应用于FTTx系统的双向光三工器(triplexer)。
背景技术
FTTH是“光纤到户”的缩写。此外，当用“P”代替FTTH的“H”时，FTTP指“光纤到住宅”。尽管FTTx具有依赖于FTTx的最后一个字母“x”的不同意义，但FTTH和FTTP中的每一个均具有使用光纤将数据发送到与光通信网络相连的终端的相同技术原理。可以将FTTH系统用于组合通信、广播和因特网数据，并用于集成数据、视频和语音信息(称为“三重播放”(triple play))。
双向光三工器处理三个波长的输入/输出信号。包括在订户终端中的ONT(光网络终端)处理具有大约1490nm波长的数字数据信号和具有大约1550nm波长的模拟视频信号，作为输入信号。提供具有大约1310nm波长的数据信号，作为输出信号。将输出信号从ONT发送到OLT(光线路终端)。
图1是示出了传统双向光三工器结构的图。光三工器100包括平台120、第一和第二滤波器(FT)130和140、第一和第二光电二极管-互阻抗放大器(FD-TIA)模块150和160、激光二极管(LD)170和监视PD(MPD)180。
平台120包括与外部光波导110光连接的光路125。第一和第二FT 130、140和LD 170在光路125上彼此间隔。
构造第一滤波器(FT1)130，从而反射通过光路125行进的第一光信号190，第一光信号190是具有1550nm波长的模拟视频信号。第一滤波器130透射具有除1550nm以外的其他波长的光信号。第一滤波器130透射作为具有1490nm波长的数字数据信号的第二光信号195和作为具有1310nm波长的数字数据信号的第三光信号175。
构造第二滤波器(FT2)140，从而透射通过光路125行进的第三光信号175并反射具有与第三光信号175不同的波长的光信号，即，第二光信号195。
激光二极管170输出第三光信号175。监视PD 180监视从激光二极管170输出的第三光信号。
第一滤波器130反射输入到内部光路125的第一光信号190，然后由第一PD-TIA模块150进行检测。第二滤波器140反射由第一滤波器130透射之后输入到第二滤波器140的第二光信号195，然后由第二PD-TIA模块160进行检测。然后，将从激光二极管170输出的、顺序通过第二滤波器140和第一滤波器130透射后的第三光信号175输出到外部光波导110。
但是，上述传统光三工器100的问题在于：由于光三工器100所需的多个元件增大了其中对元件进行集成的平台120的尺寸。
在这种情况下，如果激光二极管170物理上靠近第一或第二PD-TIA模块150或160，以便减小平台120的尺寸，则部件之间会出现光和电串扰。在这种情况下，第一或第二PD-TIA模块150或160可能会错误地认为已经输入了光信号。
此外，由于不能理想地制造滤波器，因此可能会出现串扰。理想地，从第一滤波器130完全反射第一光信号190。但是，如果部分第一光信号190通过了第一滤波器130，则由第二滤波器140将其反射，于是输入到第二PD-TIA模块160。当出现这种情况时，即使实际上第二PD-TIA模块160没有接收到，第二PD-TIA模块160也错误地认为接收到了第二光信号，因此系统出现了故障。
通常，模拟视频信号的强度比数字数据信号的强度(即使会依赖于数据格式而变化)高大约10dB。这意味着不能通过只使用一个滤波器来分离光信号。因此，这需要另一个滤波器必须对于模拟视频信号执行滤波操作。
因此，在本领域中需要改进的双向光三工器。
发明内容
因此，本发明的一个目的是解决现有技术出现的上述问题。
本发明的另一个目的是提供一种改进的双向光三工器。
本发明的另一个目的是减小部件之间的串扰。
本发明的另一个目的是减小平台的尺寸，以便使双向光三工器更小。
本发明的一个实施例涉及一种双向光三工器，与外部光波导相连。该三工器通过外部光波导，接收具有第一和第二波长的第一和第二光信号，并发射具有第三波长的第三光信号。双向光三工器包括：平台，在与外部光波导光连接的第一光路上，具有彼此间隔的第一和第二沟槽；固定于第一沟槽的第一滤波器，用于将通过第一光路行进的第一光信号反射到第二光路；以及固定于第二沟槽的第二滤波器，用于将通过第一光路行进的第二光信号反射到第三光路。双向光三工器还包括：第一光接收器，用于检测通过第二光路行进的第一光信号；第二光接收器，用于检测通过第三光路行进的第二光信号；以及光发射器，用于将第三光信号输出到第一光路。在第一和第二沟槽的第一侧对准第一和第二光接收器，并在第一和第二沟槽的第二侧对准光发射器。第一侧与第二侧关于第一和第二沟槽相对。
附图说明
结合附图，从以下详细的说明中，本发明的以上和其它目的、特点和实施例将更加显而易见，其中：
图1是示出了传统双向光三工器结构的图；
图2是示出了根据本发明第一实施例的双向光三工器的图；
图3是示出了根据本发明第二实施例的双向光三工器的图；
图4是示出了根据本发明第三实施例的双向光三工器的图；
图5a是示出了图4所示第二滤波器地反射特性的曲线图；
图5b是示出了图4所示第二滤波器的反射特性的曲线图；以及
图6是示出了根据本发明第四实施例的双向光三工器的图。
具体实施方式
将参考附图，详细说明本发明的实施例。注意，尽管在不同的图中示出，尽可能利用相同的参考数字表示图中相同或相似的部件。出于清楚和简化的目的，当可能会使本发明的主题不清楚时，省略对这里采用的已知功能和结构的详细说明。
图2是示出了根据本发明第一实施例的双向光三工器200的图。光三工器200包括平台220、第一和第二滤波器230和240、第一和第二光接收器(Rx)250和260和光发射器270。光三工器200可以与外部光波导210相连。此外，光三工器200能够通过外部光波导210，接收可以是具有大约1550nm波长的模拟视频信号的第一光信号280和可以是具有大约1490nm波长的数字数据信号的第二光信号285。此外，光三工器200通过外部光波导210，发射可以是具有大约1310nm波长的数字数据信号的第三光信号275。
平台220包括：与外部光波导210光连接的第一光路221；在第一光路221上彼此间隔的第一和第二沟槽224和225；从第一沟槽224开始延伸的第二光路222；以及从第二沟槽225开始延伸的第三光路223。平台220包括通过切割半导体器件而获得的半导体晶片。在这种情况下，按照以下方式形成第一和第二沟槽224和225：平行于在整个半导体芯片的垂直方向或水平方向形成的切割线，对准第一和第二沟槽224和225，所述切割线用于切割晶片单元中的半导体芯片。
第一滤波器230位于第一沟槽224中。第一滤波器230将通过第一光路221行进的第一光信号280反射到第二光路222。此外，第一滤波器230透射预定波长的光信号，即第二和第三光信号285和275。
第二滤波器240位于第二沟槽225中。第二滤波器240透射通过第一光路221行进的第三光信号275，并将预定波长的光信号，即第二光信号285反射到第三光路223。第一和第二滤波器230和240包括通过在玻璃衬底上堆叠多层薄膜而获得的光学滤波器。
第一光接收器250将通过第二光路222行进的第一光信号280转换为第一电信号。
第二光接收器260将通过第三光路223行进的第二光信号285转换为第二电信号。第一和第二光接收器250和260包括光电二极管或PD-TIA模块。
光发射器270将第三光信号285输出到第一光路221。光发射器270可以包括激光二极管或LD-MPD模块。
第一和第二光接收器250和260可以位于第一和第二沟槽224和225的一侧，而光发射器270可以位于第一和第二沟槽224和225的另一侧。该结构可以用于减小第一和第二光接收器250、260与光发射器270之间的串扰，同时减小直接与光三工器200的尺寸相关的平台220的尺寸。
按照这种方式，光三工器200能够减小光发射器270和第一或第二光接收器250或260之间的任何电和光串扰的问题。但是，在图2所示的结构中，在第一光接收器250和第二光接收器260之间仍然可能存在某些串扰。
第一滤波器230反射从外部光波导210输入到第一光路221的第一光信号280。第一光接收器250检测反射的第一光信号280。第二滤波器240反射由第一滤波器230透射并输入到第二滤波器240的第二光信号285。第二光接收器260检测反射的第二光信号285。从光发射器270输出的第三光信号275顺序通过第二光滤波器240和第一滤波器240，并输出到外部光波导210。
理想地，第一滤波器230完全反射第一光信号280。但是，可能会透射部分第一光信号280。所透射的部分第一光信号280被第二滤波器240反射并行进到第三光路223。行进到第三光路223的这部分第一光信号280引起了对第二光接收器260的串扰现象。与由于第一和第二光接收器250和260之间较近的物理距离所引起的光发射器和光接收器之间的串扰不同，这种串扰现象是由于第一光接收器250要检测的第一光信号280和第二光接收器260要检测的第二光信号285之间的波长差别非常小，因此第一滤波器230不能完全区分波长而引起的。特别地，由于即使会依赖于信号的数据格式而变化，但典型地，模拟信号的强度高于数字信号的大约10dB，因此第二光接收器260的串扰会引起显著的问题。
下面，将根据本发明第二到第四实施例，对解决以上串扰问题的多种方法进行说明。
图3是示出了根据本发明第二实施例的双向光三工器300的图。
光三工器300包括具有第一到第三光路321到323和第一和第二沟槽324和325的平台320、第一到第三滤波器330到350、第一和第二光接收器360和370以及光发射器380。在将光三工器300的结构与图2所示的结构进行比较时，只有一个区别在于光三工器300附加地具有第三滤波器350。因此，省略冗余的描述。
平台320包括与外部光波导310光连接的第一光路321；在第一光路321上彼此间隔的第一和第二沟槽324和325；从第一沟槽324开始延伸的第二光路322；以及从第二沟槽325开始延伸的第三光路323。延伸第一沟槽324，与第三光路323相交，从而使第一沟槽324位于第一光路321和第三光路323之间。
第三滤波器350位于第一沟槽324中，与第一滤波器330成一直线。第三滤波器350透射通过第三光路323行进的第二光信号395。此外，第三滤波器350反射预定波长的光信号，即第一光信号390，该光信号通过第一滤波器330，并由第二滤波器340反射，因此第三滤波器350使通过第三滤波器350反射的第一光信号被排除在第三光路323之外。
由于最终将部分第一光信号390输入到了第二光接收器370，因此其充当了串扰。但是，第一和第三滤波器330和350将这部分反射了两次，从而对其进行了衰减。因此，第一光信号390对第二光接收器370的操作施加了很小的影响。由于第三滤波器350对第三光信号385没有限制，因此从滤波器的生产率和制造成本的角度，第三滤波器350是相对有利的。此外，由于第三滤波器350的沟槽的制造过程不是额外需要的，因此并未大幅度降低滤波器的生产率。
图4是示出了根据本发明第三实施例的双向光三工器400的图。图5a是示出了第二滤波器440的反射特性的曲线图。光三工器400包括具有第一到第三光路421到423和第一和第二沟槽424和425的平台420、第一到第二滤波器430到440、第一和第二光接收器450和460以及光发射器470。在将光三工器400的结构与图2所示的结构进行比较时，只有一个区别在于光三工器400使用了具有不同于图2所示结构特征的第二滤波器440。因此，省略冗余的描述。
第二滤波器440位于第二沟槽425中。第二滤波器440透射通过第一光路421行进的第二光信号485。此外，第二滤波器440透射具有预定波长的光信号，即第一和第三光信号480和475。由于最终将部分第一光信号480输入到第二光接收器460，其充当了串扰。但是，第一和第二滤波器430和440将这部分反射了两次，从而对其进行了衰减。因此，部分第一光信号480对第二光接收器460的操作施加了很小的影响。在这种情况下，由于不必附加地制造滤波器或沟槽以及执行插入滤波器的处理，并且将滤波器类型改变为带通滤波器就足够了，因此这是一种对于平台有利的方法。但是，具体地，由于第一和第二光信号480和485之间存在较小的波长差别，因此制造带通滤波器相对较为困难。此外，带通滤波器具有昂贵的成本，因此可能会增加光三工器的整体成本。
如图5b所示，通过将第一滤波器230的反射曲线510与第二滤波器240的反射曲线520相结合，可以获得第二滤波器440的反射特性。之后，将根据本发明的第四实施例来说明基于上述说明所实现的结构。
图6是示出了根据本发明第四实施例的双向光三工器600的图。光三工器600包括具有第一到第三光路621到623和第一和第二沟槽624和625的平台620、第一到第二滤波器630到640、第一和第二光接收器650和660以及光发射器670。由于光三工器600的结构与图2所示的结构相似，因此省略冗余的描述。
平台620包括：与外部光波导610光连接的第一光路621；在第一光路621上彼此间隔的第一和第二沟槽624和625；从第一沟槽624开始延伸的第二光路622；以及从第二沟槽625开始延伸的第三光路623。延伸第一沟槽624，从而与第三光路623相交，因此第一沟槽624位于第一光路621和第三光路623之间。
第一滤波器630位于第一沟槽624中。第一滤波器630反射通过第一光路621行进的第一光信号680。第一滤波器630透射具有预定波长的光信号，即第二和第三光信号675和685。第一滤波器630反射通过第三光路623行进的第一光信号680，并透射具有预定波长的光信号，即第二光信号685。从第一滤波器630的下部反射已经通过第一滤波器630上部并由第二滤波器640反射的部分第一光信号680，由此使第一光信号680被排除在第三光路623之外。由于最终输入到第二光接收器660的部分第一光信号680充当了串扰，第一滤波器630将其反射了两次，从而对其进行了衰减。因此，部分第一光信号680对第二光接收器660的操作施加了很小的影响。
在光三工器600中，由于不必附加地制造滤波器或沟槽以及执行插入滤波器的处理，因此不会出现用于光三工器600的附加制造成本。由于第一到第三光路621到623按照入射/反射/透射结构与第一滤波器630相连，因此光路设计或多或少会复杂化，并且对于光路的尺寸非常敏感。但是，例如，通过使用多项式曲线设计能够容易地实现光路。
表1示出了与图1所示的传统示例相比，根据本发明第二到第四
实施例的特征。
                               表1