一种光组件及其工作方法、无源光网络设备

摘要

本发明实施例提供一种光组件及其工作方法、无源光网络设备，涉及光通信技术领域。所述光组件包括光源、光隔离器，还包括分光部、光探测部和光控制部；所述光源发出的光通过所述光隔离器入射至所述分光部，所述分光部使入射至所述分光部的光中的第一发射光入射至光传输介质；所述分光部将来自所述光传输介质的反射光中的第一反射光入射至所述光探测部；所述光探测部接收所述第一反射光、将所述第一反射光转化为电信号；所述光控制部分别与所述光源和所述光探测部相连，计算出从所述光源发光到所述光探测部接收到所述第一反射光的延迟时间。本发明可用于光通信设备。

说明书

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光组件及其工作方法、 无源光网络设备。

背景技术

光通信以其巨大的传输带宽、极低的传输损耗以及抗强电磁干扰 等优点而被广泛应用，尤其是用于宽带接入的PON(Passive Optical  Network，无源光网络)中被广泛应用。

LTE-TDD(Long Term Evolution-Time Division Duplexing，长期 演进-时分双工)、CDMA(Code Division Multiple Access，码分多址) 2000等时分双工的基站不仅需要进行频率同步，还需要进行时间/相位 同步，即各基站需要获知各传输信号之间的时间/相位延迟。另外，由 于PON属于网络的接入层设备，与普通用户联系非常紧密，如果出现 故障则经常需要维护人员能够迅速判断故障的性质、位置，以便及时 修复故障。

针对上述问题，虽然可以使每个基站通过GPS(Global Positioning  System，全球定位系统)来获取时间以实现时间/相位同步，但GPS安 装要求高、成本高且存在安全隐患。也可以采用OTDR(Optical Time  Domain Reflectometer，光时域反射计)，进行对光纤网络的测试、故 障定位、排障，测距等操作，或者将OTDR嵌入到光组件中以简化操 作并降低成本。然而，由于将OTDR嵌入到光组件中对封装技术要求 较高，目前仅能够利用多个TO-can(Transistor-Outline can，同轴封装) 的光组件相组合起来的方法实现OTDR，因此所形成的具有OTDR功 能的光组件集成度低，仅适用于低速光信号的传输和控制，而对于适 用于高速光信号的传输、控制的光组件或采用其它封装的光组件该如 何集成OTDR还没有很好的解决方案。

发明内容

本发明实施例提供一种光组件及其工作方法、无源光网络设备， 能够在多种封装条件下将光时域反射计集成在所述光组件和无源光网 络设备中。

为达上述目的，一方面，本发明实施例提供一种光组件，包括光 源、光隔离器，还包括分光部、光探测部和光控制部；所述光源发出 的光通过所述光隔离器入射至所述分光部，所述分光部使入射至所述 分光部的光中的第一发射光入射至所述光传输介质；所述光隔离器允 许所述光源发出的光通过并阻止来自所述光传输介质的反射光通过； 所述分光部将来自所述光传输介质的反射光中的第一反射光入射至所 述光探测部；所述光探测部接收所述第一反射光、将所述第一反射光 转化为电信号；所述光控制部分别与所述光源和所述光探测部相连， 计算出从所述光源发光到所述光探测部接收到所述第一反射光的延迟 时间。

另一方面，本发明实施例提供一种光组件的工作方法，包括：

将光源发出的光中的第一发射光入射至光传输介质；

探测来自所述光传输介质的反射光中的第一反射光，将所述第一 反射光转化为电信号；

计算出从所述光源发光到探测到所述第一反射光的延迟时间。

另一方面，本发明实施例提供一种无源光网络设备，所述无源光 网络设备包括本发明的实施例提供的光组件。

本发明实施例提供的光组件及其工作方法、无源光网络设备能够 在各种封装条件下将分光部、光探测部和光控制部设置在该封装中从 而形成一体化结构，有利于对高速光信号进行控制和传输，通过所述 分光部将来自光传输介质的反射光中的第一反射光入射至所述光探测 部，所述光探测部接收所述第一反射光并将所述第一反射光转化为电 信号，接着通过所述光控制部计算出从光源发光到所述光探测部接收 到所述第一反射光的延迟时间，从而能够方便地获得光传输过程中的 时间/相位延迟，即实现了光时域反射计的功能，将OTDR集成在多种 封装条件下的光组件中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些 附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的光组件的一种结构示意图；

图2为本发明实施例提供的光组件的另一种结构示意图；

图3为本发明实施例提供的光组件的另一种结构示意图；

图4为本发明实施例提供的光组件的另一种结构示意图；

图5为本发明实施例提供的光组件的另一种结构示意图；

图6为本发明实施例提供的光组件的工作方法的一种流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明的实施例提供一种光组件，光组件可以适用 在基于点到点的10GE(10G以太网，又称万兆以太网)系统的光通信设 备，并且集成有OTDR功能，即本发明实施例提供的光组件可以是具 有嵌入式OTDR(即EOTDR)功能的10GE光组件，其可以在与对端设 备进行通信数据发送/接收的基础上，还可以接收光源的发射光在10GE 光通信系统传输过程中发生反射而返回的反射信号，并由此计算出相 应的延迟时间，实现光通信设备之间的时间同步。

具体地，光组件包括光源2、光隔离器3，还包括分光部4、光探 测部5和光控制部6。光源2发出的光L通过光隔离器3入射至分光部 4，分光部4使入射至分光部4的光L中的第一发射光L1透射至光传 输介质7；光隔离器3允许光源2发出的光L通过并阻止来自光传输介 质7的反射光LR通过；分光部4将来自光传输介质7的反射光LR中 的第一反射光LR1反射至光探测部5；光探测部5接收第一反射光LR1、 将第一反射光LR1转化为电信号；光控制部6分别与光源2和光探测 部5相连，计算出从光源2发光到光探测部5接收到第一反射光LR1 的延迟时间。

本发明实施例提供的光组件能够在各种封装条件下将分光部4、光 探测部5和光控制部6设置在该封装中从而形成一体化结构，有利于 对高速光信号进行控制和传输；通过分光部4将来自光传输介质7的 反射光LR中的第一反射光LR1入射至光探测部5，光探测部5接收第 一反射光LR1并将第一反射光LR1转化为电信号，接着通过光控制部 6计算出从光源2发光到光探测部5接收到第一反射光LR1的延迟时 间，从而能够方便地获得光传输过程中的时间/相位延迟，即实现了光 时域反射计的功能，将OTDR集成在多种封装条件下的光组件中。

在一种替代实施例中，光控制部6也可以不集成在光组件内部， 比如，光控制部6可以是设置在光组件所在的通信设备(如光线路终端) 内部的处理芯片或者其他功能单元。光探测器5在将第一反射光LR1 转化为电信号之后，可以通过光组件的接口将电信号输出给通信设备 内部的光控制部6，光控制部6进而根据第一发射光L1的发射时间和 第一反射光LR1的接收时间，计算得到从光源2发光到光探测部5接 收到第一反射光LR1的延迟时间。

其中，光传输介质7可以为陶瓷插芯、尾纤或者小段光纤等具有 光传导作用的装置。

需要说明的是，分光部4能够将光源2发出的发射光分离为第一 发射光及其他发射光，将来自光传输介质7的反射光分离为第一反射 光及其它反射光，为了更清楚突出地表现本发明，这些其他发射光和 其它反射光均未在图中示出。

可选的，光源2可以为激光器或者LED(Light Emitting Diode，发 光二极管)等光学器件，其中，激光器又可以包括VECSEL (Vertical-External-Cavity Surface-Emitting-Laser，垂直外腔面发射激光 器)或者LD(Laser Diode，激光二极管)等。其中，LD发出的光具 有良好的会聚性，适于进行较长距离的光信号传输，而LED和VECSEL 的发出的光的会聚性较差，只适于进行近距离光传输。

当光的会聚性不理想时，优选的，可以在本实施的光路中加入一 个或多个透镜，以改善光的会聚效果。

例如，如图2所示，本实施例中，分光部4和光探测部5之间还 可以设有第一透镜T1，第一反射光LR1通过第一透镜T1入射至光探 测部5。这样，即使第一反射光LR1在其传输过程中有了一定程度的 发散，经过第一透镜T1的会聚作用后，可以保证有足够强度的光照射 在光探测部5上，从而保证了光探测部5的灵敏性。

可选的，如图3所示，在本发明的一个实施例中，光源2与光隔 离器3之间还设置有第二透镜T2，光源2发出的光L依次通过第二透 镜T2、光隔离器3入射至分光部4。这样，光源2发出的光L能够在 第二透镜T2的聚光作用下形成一窄束光L1从而入射至光传输介质7 中，这对于会聚性较差的光的传输，如LED发出的光的传输具有重要 的作用。

为了进一步加强光组件对光L的会聚作用，可选的，如图4所示， 在本发明的另一个实施例中，光传输介质7和分光部4之间还可以设 有第三透镜T3，分光部4分出的第一发射光L1通过第三透镜T3入射 至光传输介质7，来自光传输介质7的反射光LR通过第三透镜T3入 射至分光部4。可替代的，如图5所示，本实施例中，第三透镜T3也 可以位于光隔离器3和分光部4之间，光源2发出的光L依次通过第 二透镜T2、光隔离器3、第三透镜T3、入射至分光部4。分光部4将 来自光传输介质7的反射光LR中的第一反射光LR1通过第一透镜T1 入射至光探测部5；光探测部5接收第一反射光LR1、将第一反射光 LR1转化为电信号；光控制部6分别与光源2和光探测部5相连，计 算出从光源2发光到光探测部5接收到第一反射光LR1的延迟时间。

本实施例中，第二透镜T2可以先将光源2发出的发散的光进行初 步会聚，例如会聚为平行光，此平行光通过光隔离器3和分光部4后， 再由第三透镜T3对光L1进一步会聚，从而可以高效地将光L1耦合入 光传输介质7。

上述实施例中，分光部4可以为能够将输入光分为至少两部分分 别输出的光学器件，如可以为分光器(splitter)等。由于设置分光部4 的主要目的为将光传输介质7中传输的反射光LR分出一部分用于实现 光时域反射同时又不影响反射光的其它正常应用，因此，只需要将反 射光LR的很小一部分光分出即可。可选的，分光部4输出的第一反射 光LR1与来自光传输介质7的反射光LR的光功率之比的范围可以在1∶ 50至1∶5之间。相应的，当光源发出的光L通过分光部4入射至光传 输介质7时，也会有1∶50至1∶5的光不能入射至光传输介质7。只 要选取合适的比例范围，本发明提供的光组件即可在不影响正常功能 的前提下，将OTDR有效集成在光组件中。

上述实施例中，可选的，光探测部5可以包括光电二极管或者光 电倍增管等，当然也可以包括其它具有光电转换功能的元件，本发明 对此不做限制。

具体的，在光探测部5中，多数光电探测器件都是将光信号转化 为电流信号的器件，因此光探测部5输入至光控制部6的信号可以为 电流信号。为了进一步对电信号进行处理，优选的，光探测部5还可 以通过跨阻放大器等先将电流信号转化为电压信号然后再输入至光控 制部6。

在本发明的一个实施例中，光控制部6可以计算出从光源2发光 到光探测部5接收到第一反射光LR1的延迟时间，从而能够方便地获 得光传输过程中的时间/相位延迟，即实现了光时域反射计的功能。进 一步地，光组件所在的通信设备可以根据该时间/相位延迟进行相应的 处理，从而实现系统中通信设备之间的时间/相位同步。可选的，在本 发明的另一个实施例中，光控制部6还可以根据上述延迟时间以及反 射光LR在光传输介质7中的传播速度，准确地计算出光L在光传输介 质7的何处位置发生了的反射，因此能够据此判断出能够使光在光传 输介质7中发生非预期的反射的故障所出现的具体位置，有利于对光 传输介质故障进行排查和修复。

与前述的光组件相对应，如图6所示，本发明的实施例还提供一 种光组件的工作方法，包括：

S11，将光源发出的光中的第一发射光入射至光传输介质；

S12，探测来自所述光传输介质的反射光中的第一反射光，将所述 第一反射光转化为电信号；

S13，计算出从所述光源发光到探测到所述第一反射光的延迟时 间。

本发明实施例提供的光组件的工作方法，在各种封装条件下，将 分光部、光探测部和光控制部设置在该封装中从而形成一体化结构， 将光源发出的光中的第一发射光入射至光传输介质，并探测来自所述 光传输介质的反射光中的第一反射光，将所述第一反射光转化为电信 号，接着计算出从光源发光到所述光探测部接收到所述第一反射光的 延迟时间，从而能够方便地获得光传输过程中的时间/相位延迟，即实 现了光时域反射计的功能，将OTDR集成在多种封装条件下的光组件 中，从而有利于光组件对高速光信号进行控制和传输。

具体的，步骤S11具体可包括如下步骤：

将所述光源发出的光进行折射会聚；

从折射会聚后的光中分离出第一发射光；

将所述第一发射光入射至所述光传输介质。

可选的，步骤S11也可以具体包括如下步骤：

将所述光源发出的光进行折射会聚；

从折射会聚后的光中分离出第一发射光；

对所述第一发射光进行折射会聚；

将折射会聚后的所述第一发射光入射至所述光传输介质。

这样，光源发出的光在折射会聚后能够形成一窄束光从而入射至 光传输介质中，这对于会聚性较差的光的传输，如LED发出的光的传 输具有重要的作用，能进一步提高光组件的性能。

优选的，步骤S12可具体包括：

将来自所述光传输介质的反射光中的第一反射光进行折射会聚；

将折射会聚后的所述第一反射光入射至光探测部，所述光探测部 用于接收所述第一反射光、将所述第一反射光转化为电信号。

这样，即使第一反射光在其传输过程中有了一定程度的发散，经 过折射会聚作用后，可以保证有足够强度的光照射在光探测部上，从 而保证了光探测部的灵敏性。

在步骤S13之后，还可以根据步骤S13中计算出的延迟时间以及 反射光在光传输介质中的传播速度，准确地计算出光在光传输介质的 何处位置发生了的反射，因此能够据此判断出能够使光在光传输介质 中发生非预期的反射的故障所出现的具体位置，有利于对光传输介质 故障进行排查和修复。

相应的，本发明的实施例还提供一种无源光网络设备，所述无源 光网络设备包括本发明实施例提供的光组件，因此也能达到该光组件 所能达到的有益技术效果，前文已经进行了详细的说明，此处不再赘 述。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部 分流程可以通过计算机程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以 存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述 方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者 光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并 不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范 围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。 因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。