[發明專利]一種用于光纖到戶的單片集成單纖多向收發器

無效

• 申請號: 200810063677.4
• 申請日: 2008-06-24
• 公開（公告）號: CN101309115A
• 公開（公告）日: 2008-11-19
• 發明（設計）人: 王磊;張麗;何建軍
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: H04B10/14
• 分類號: H04B10/14;H04B10/20;G02B6/26
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司
• 代理人: 林懷禹

技術領域

本發明涉及單纖雙向收發器，尤其是涉及一種用于光纖到戶的單片集成單纖雙向收發器。

背景技術

隨著視頻點播、網絡游戲和IPTV等高帶寬業務的出現，用戶對接入帶寬的需求將進一步增加，現有的以ADSL為主的寬帶接入方式已經很難滿足用戶對高帶寬、雙向傳輸能力以及安全性等方面的要求。FTTH(光纖到戶)作為光纖接入網發展的一種最終形式，能充分發揮光纖網絡的巨大潛力，徹底解決用戶接入的帶寬問題。

FTTH應用中，主要采用兩種技術。一種是點到點光接入技術(P2P技術)，另一種是點到多點的PON技術(無源光網絡技術)，如圖1所示。其中，PON技術是業界公認的實現FTTH的最佳方案。它能夠提供集數據、語音、視頻于一體的三重業務功能，實現三網融合。

在OLT(光線路終端)和多個ONU(光網絡單元)連接的點到多點模式下，局端設備的共享能使其成本隨用戶數量的增多而明顯降低。而用戶端ONU，尤其是其核心器件單纖雙向收發器(diplexer)和單纖三向復用器(triplexer)的成本的降低則是光纖到戶(FTTH)能否普及推廣的關鍵因素。

單纖三向收發器是將一根光纖里的兩個不同波長的輸入光信號分別耦合到一個數字信號接收器和一個模擬信號接收器，同時將一個數字信號發射器發射的光信號耦合到同一根光纖，是當前FTTH系統發展中急需的一種基本元器件。通常用戶終端接收的數字信號波長在1490nm，模擬信號波長在1550nm，而發射的數字信號的波長在1310nm。在有些系統中不需要使用模擬信號信道，因而只需要單纖雙向收發器，即分別在1490nm和1310nm波長收發數字信號。

目前商品化的單纖雙向收發器和單纖三向復用器主要采用分立光學元件組裝而成，包括濾波器、半導體激光器、探測器、準直器等器件，通常采用TO-CAN封裝形式。這種技術的缺點是體積大，元件數目多達數十片，耦合的次數較多，組裝對準復雜，需要較多人工，在大批量生產時成本不易進一步降低。另外存在很大的光學和電學干擾，使得器件整體的性能劣化。

另一種背景技術為混合集成芯片，是由半導體激光器、探測器芯片、平面光波導、介質膜濾光片構成。它的優點是體積進一步減小，平面波導光路穩定，耦合次數大量減少，適合于大規模生產。但平面波導耦合封裝技術起點高，操作技能強等特點使得波導的耦合成本較高。

在有源材料(如磷化銦)中實現單片集成是一種理想的方法，它是在有源材料中把分光功能的波導(如對1310nm、1490nm和1550nm波長實現衍射分離)和激光器、探測器集成在一起。集成度高，封裝成本更低。

一個單片集成單纖雙向收發器的背景技術如A.Behfar，M.Green，A.Morrow等在他們的文章“Monolithically?Integrated?Diplexer?Chip?for?PON?Applications”Optical?Fiber?Communication?Conference，vol.2，pp.3，2005中所描述，如圖2所示。該器件是在InP襯底上，生長InGaAs的PIN探測器，用于接收1490nm下行光信號。再在探測器上通過金屬有機物氣相沉積(MOCVD)依次生長出探測器吸收層以及多量子阱激光層。激光器采用傳統的法布里-泊羅腔(FP腔)結構，FP腔的前端面制作成45°斜面，使1310nm上行激光經該斜面反射后垂直向上出射，經透鏡進入光纖，該透鏡同時還可以將下行1490nm光束經擴束投射到器件上，光束可以透過激光層并被下面的吸收層吸收，從而產生電信號。該芯片將水平腔面發射激光器(HCSEL^TM)，監測二極管(MPD)和高速接收器整合成一個低成本解決方案。但上下行光束需通過準直透鏡耦合進出光纖，分立元件的使用降低了集成度，使器件的封裝變得復雜，此外，垂直耦合設計決定了該方案難以擴展到單纖三向復用器件。