一种用于空间长距离通信的光收发一体化装置的制作方法

1.本实用新型属于光通信技术领域，具体涉及一种用于空间长距离通信的光收发一体化装置。


背景技术：

2.光模块和掺铒光纤放大器(edfa)广泛应用于光通信技术领域，极大推动了光纤系统应用的发展。edfa可实现光功率的放大，从而实现空间长距离通信。其中，前置edfa可低噪声放大所接收光功率，后置edfa可输出大功率光信号。现有的空间激光通信方法主要采用前置低噪声edfa、收发一体光模块和后置大功率edfa组合的方式实现长距离空间通信，会造成空间浪费、热控处理复杂、光纤绕线困难以及重量增加等问题。


技术实现要素：

3.为解决以上现有技术提出的问题，本实用新型提出了一种用于空间长距离通信的光收发一体化装置，该装置包括：低噪声掺铒光纤放大器、收发一体光模块以及大功率掺铒光纤放大器；低噪声掺铒光纤放大器的输出端通过单模光纤与收发一体光模块的输入端连接，收发一体光模块的输出端通过接口与大功率掺铒光纤放大器的输入端连接，构成光收发一体化装置。
4.优选的，低噪声掺铒光纤放大器包括2个pd探测器、2个耦合器、2个隔离器、2个波分复用器、第一接口、980/1480nm泵浦激光器、980nm泵浦激光器以及微处理器控制单元；第一接口的输出端分别与第一pd探测器和第一耦合器连接；第一pd探测器的另一端与微处理器控制单元连接；第一隔离器连接的一端与第一耦合器连接，另一端与第一波分复用器连接；第一波分复用器分别连接第二波分复用器和980nm泵浦激光器；980nm泵浦激光器与微处理器控制单元连接；第二波分复用器分别连接第二隔离器和980/1480nm泵浦激光器；980/1480nm泵浦激光器与微处理器控制单元连接；第二隔离器的另一端与第二耦合器连接；第二耦合器的输出端与第二pd探测器连接，且采用单模光纤与收发一体光模块连接；第二pd探测器的另一端与微处理器控制单元连接，构成低噪声掺铒光纤放大器。
5.进一步的，第一波分复用器与第二波分复用器采用掺铒光纤连接。
6.优选的，大功率掺铒光纤放大器的结构与低噪声掺铒光纤放大器的结构相同。
7.优选的，收发一体光模块包括2个接口、pin/apd探测器、跨组放大器tia、低通滤波器、限幅放大器、线性驱动器、带电可擦可编程只读存储器eeprom、激光器以及激光器驱动；第二接口的输出端与pin/apd探测器连接；跨组放大器tia的分别与pin/apd探测器的输出端和低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端连接限幅放大器的输入端，限幅放大器的输出端连接线性驱动器；线性驱动器的输出端与激光驱动器连接；带电可擦可编程只读存储器eeprom与外接通信单元进行i2c通信；激光驱动器的输出端与激光器连接；激光器上设置有第三接口，构成收发一体光模块。
8.进一步的，第一接口、第二接口以及第三接口均为900μm松套管带fc/apc连接器。
9.优选的，低噪声掺铒光纤放大器用于接收空间中微弱的光信号并进行低噪声放大，提高光信号的探测灵敏度，使光信号的光功率增大；收发一体光模块用于将输入的射频差分电信号转化为空间光信号，实现信号的电光转换；该模块还可以用于将接收的空间光信号转化为射频差分电信号，实现信号的光电转换；大功率掺铒光纤放大器将接收到的信号光进行高功率放大，增大空间光信号的传输距离，实现空间长距离光通信。
10.优选的，光收发一体化装置设置有封装外壳，该封装外壳为长方体结构。
11.进一步的，封装外壳的长为179.8mm～180.2mm；宽为119.8mm～120.1mm；高为19.9mm～20.1mm。
12.有益效果：
13.1.将低噪声edfa、大功率edfa和收发一体光模块进行整合，降低了空间长距离通信的光收发一体化装置的重量，减小了装置所占空间。
14.2.固定了低噪声edfa、大功率edfa和收发一体光模块之间的连接光纤，减小了连接光纤的绕线空间，有效避免了光模块和edfa间光纤的重复连接，避免光纤端面的污染。
15.3.装置散热由同一散热面进行散热，方便进行装置热控。
16.4.装置由同一接口进行数据传输，便于光收发一体化装置的控制和数据读取。
附图说明
17.图1为本实用新型的空间长距离通信光收发一体化装置的示意图；
18.图2为本实用新型的空间长距离通信光收发一体化装置的模块结构图。
具体实施方式
19.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。
20.一种用于空间长距离通信的光收发一体化装置，该装置包括：低噪声掺铒光纤放大器、收发一体光模块以及大功率掺铒光纤放大器；低噪声掺铒光纤放大器的输出端通过单模光纤与收发一体光模块的输入端连接，收发一体光模块的输出端通过接口与大功率掺铒光纤放大器的输入端连接，构成光收发一体化装置。
21.光收发一体化装置的低噪声掺铒光纤放大器、收发一体光模块以及大功率掺铒光纤放大器均焊接固定在处理板上，并按照图1所示的示意图连接各个部件，进行接收光低噪声功率放大、光信号与电信号之间的相互转换以及光信号的高功率放大。
22.光收发一体化装置中将低噪声edfa、收发一体光模块和大功率edfa的内部器件集成化。低噪声edfa部分通过fc/apc接口输入信号光，通过低噪声功率放大后由单模光纤输出至光模块的fc/apc接口，经过光模块的光电转换输出差分射频数据；光模块的射频输入接口输入差分射频信号，经过光模块的电光转换由fc/apc接口输入至大功率edfa，经过大功率放大作用后经fc/apc接口输出大功率信号光。其中，edfa表示掺铒光纤放大器。
23.针对低噪声edfa部分，通过带fc/apc连接器的单模光纤输入信号光，分光后分别连接pd探测器1和耦合器1。耦合器1输出端连接到隔离器1，耦合器1将输入光耦合到接收光
纤，传输至隔离器1。隔离器1输入端与耦合器1输出端相连，隔离入射光的反射光。波分复用1输入端分别连接隔离器1输出端和980nm泵浦激光器1，将不同波长的光汇合在一起，并耦合到光纤中进行传输。波分复用2输入端分别连接波分复用1输出端和980/1480nm泵浦激光器1,并耦合到光纤中进行传输。隔离器2输入端与波分复用2输出端相连，隔离入射光的反射光。耦合器2的输入端连接隔离器2的输出端，耦合器2的输出端分别与pd探测器2输入端和收发一体光模块的输入端相连。微处理控制单元1分别遥测pd探测器1、pd探测器2、980nm泵浦激光器1和980/1480nm泵浦激光器1，进行模拟量上报，并遥控980nm泵浦激光器1和980/1480nm泵浦激光器1的泵浦电流，从而改变低噪声edfa的输出光功率。
24.收发一体光模块包括2个接口、pin/apd探测器、跨组放大器tia、低通滤波器、限幅放大器、线性驱动器、带电可擦可编程只读存储器eeprom、激光器以及激光器驱动；第二接口的输出端与pin/apd探测器连接；跨组放大器tia的分别与pin/apd探测器的输出端和低通滤波器的输入端连接；低通滤波器的输出端连接限幅放大器的输入端，限幅放大器的输出端连接线性驱动器；线性驱动器的输出端与激光驱动器连接；带电可擦可编程只读存储器eeprom与外接通信单元进行i2c通信；激光驱动器的输出端与激光器连接；激光器上设置有第三接口，构成收发一体光模块。
25.针对收发一体光模块部分，eeprom与外接通信单元进行i2c通信。pin/apd探测器经过fc/apc接收到来自低噪声edfa的信号光，并与跨阻放大器(tia)组合将微弱的光信号转换成差分电信号并将信号进行一定强度低噪声放大，并经过低通滤波器、限幅放大器以及线性驱动进行差分信号输出。输入的射频信号经过激光器驱动转化成激光器的驱动电流，驱动激光器发射光信号，完成信号的电光转换。
26.针对大功率edfa部分，输入信号光分光后分别连接pd探测器3和耦合器3。耦合器3输出端连接到隔离器3，耦合器3将输入光耦合到接收光纤，传输至隔离器3。隔离器3输入端与耦合器3输出端相连，隔离入射光的反射光。波分复用3输入端分别连接隔离器3输出端和980nm泵浦激光器2，将不同波长的光汇合在一起，并耦合到光纤中进行传输。波分复用4输入端分别连接波分复用3输出端和980/1480nm泵浦激光器2,并耦合到光纤中进行传输。隔离器4输入端与波分复用4输出端相连，隔离入射光的反射光。耦合器4的输入端连接隔离器4的输出端，耦合器4的输出端分别与pd探测器4输入端和大功率edfa输出端相连。微处理控制单元2分别遥测pd探测器3、pd探测器4、980nm泵浦激光器2和980/1480nm泵浦激光器2，进行模拟量上报，并遥控980nm泵浦激光器2和980/1480nm泵浦激光器2的泵浦电流，从而改变大功率edfa的输出光功率。
27.图2为本实用新型的间长距离通信光收发一体化装置的模块结构图。光纤输入/输出接口均为900μm松套管带fc/apc连接器，通过锥套伸出装置外。供电/控制接口为j30j
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25。edfa的980/1480nm泵浦激光器、980nm泵浦激光器和光模块的激光器为主要发热源，置于装置内部外侧进行统一散热。
28.光收发一体化装置设置有封装外壳。
29.可选的，该封装外壳的结构可以为不规则的空间立体结构，也可以为规则的空间立体结构。
30.优选的，封装外壳包括处理板和封装盖；处理板上集成有光收发一体化装置的所有器件；封装盖用于气密性封装。处理板为长方形结构，在处理板的四个角上分别设置有一
个通孔；通过该通孔将光收发一体化装置固定。封装盖为中空的无盖长方体结构。处理板和封装盖通过螺栓固定。
31.可选的，封装外壳的长为179.8mm～180.2mm；宽为119.8mm～120.1mm；高为19.9mm～20.1mm。优选的，封装外壳的长为180mm，宽为120mm，高为20mm。
32.可选的，处理板上两个相邻通孔的圆心最长距离为172.8mm～173.2mm，最短距离为112.9mm～113.1mm；优选的，处理板上两个相邻通孔的圆心最长距离为173mm，最短距离为113mm。
33.本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“顶部”、“底部”、“一端”、“上”、“一侧”、“内”、“前部”、“后部”、“中心”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
35.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。