一种将双纤双向转换为单纤双向传输的LC转接头的制作方法

一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头
技术领域
1.本发明涉及光模块技术领域，尤其涉及一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头，用于节约光纤资源。


背景技术：

2.5g、云计算、大数据、ai、ar/vr、物联网等应用的发展，驱动互联网数据流量爆发式增长，推动光通信快速发展，然而受限于已有数据中心机房已定型、基站承重有限、市政施工困难等原因，目前传输光纤资源日趋紧张。若基于现有条件扩容，则需要大量投入，不利于成本的降低。
3.当前大部分光模块光接口均采用dlc连接器母头，利用单纤单向传输技术，即a的发射端通过单根光纤对接b的接收端，且a的接收端通过另一根光纤对接b的发射端，单根光纤上仅传输一个方向的光信号，一对光模块传输需要两根光纤链路。部分光模块通过波分复用方式实现单纤双向bidi(bidirectional)传输，设置光模块a、b的输出波长分别为λ1、λ2，光模块内部均包含基于光波长的分路器件，即光模块a的输出信号λ1经过波分器件可以输出，而输入信号λ2通过波分器件偏折到接收部分；光模块b的输出信号λ2经过波分器件可以输出，而输入信号λ1通过波分器件偏折到接收部分；所以，bidi光模块需要成对使用；由于使用不同波长激光器和分波器件，光模块成本约为普通dlc光模块的1.5倍，价格昂贵，增加了客户成本。
4.现有的光环形器产品为尾纤式设计，常用于设备仪表内部实现相应功能；其布线困难，无法适应数据中心的要求。总的来说，目前缺少实际方案可以便捷、灵活、低成本的节约传输光纤资源。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本发明提供一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头，以光环形器为基础，利用紧凑型设计，可以在现有光模块、光纤资源、交换机、路由器等物理层设备资源不变的基础上，实现双纤双向传输线路向单纤双向传输线路的转变，节约一半的传输光纤资源。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
7.一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头，包括dlc连接器公头、光环形器、lc连接器母头；所述dlc连接器公头包括lc连接器公头一、lc连接器公头二和dlc夹套，dlc夹套用于将lc连接器公头一和lc连接器公头二固定在光环形器上；所述lc连接器公头一用于与光模块发射端lc连接器母头对接，所述lc连接器公头二用于与光模块接收端lc连接器母头对接；
8.所述光环形器包括环形器外壳、环形器上盖、环形器功能结构，定义dlc连接器公头到光环形器的水平方向为x轴正方向，lc连接器公头一到lc连接器公头二的方向为y轴正方向，垂直于x轴、y轴所在平面且指向环形器上盖的方向为z轴正方向，且x轴正方向、y轴正
方向、z轴正方向两两垂直；
9.所述环形器外壳为向z轴正方向开口的壳体，包括第一端口、第二端口、第三端口；所述第一端口与第二端口位于所述环形器外壳与x轴正方向垂直的内壁上，所述第一端口与所述lc连接器公头一耦合对接固定，所述第二端口与所述lc连接器公头二耦合对接固定；所述第三端口位于环形器外壳与x轴正方向垂直的内壁上，与lc连接器母头耦合对接固定，使用中，lc连接器母头与传输光纤对接；
10.所述环形器功能结构包括45
°
反射棱镜一、偏振棱镜、45
°
反射棱镜二、双折射晶体一、45
°
法拉第旋光器、λ/2波片、双折射晶体二；
11.所述45
°
反射棱镜一的入射面与所述第二端口对应，所述45
°
反射棱镜一的反射面与x轴负方向夹角为45
°
且与z轴平行，光线从所述第二端口进入所述45
°
反射棱镜一后经反射面射向所述偏振棱镜；所述45
°
反射棱镜一的y轴负方向上依次布置有所述偏振棱镜和45
°
反射棱镜二，所述第一端口位于所述偏振棱镜和45
°
反射棱镜二之间，且所述45
°
反射棱镜一的反射面、偏振棱镜的偏振分光面、45
°
反射棱镜二的反射面均相互平行；
12.所述偏振棱镜的x轴正方向上依次分布有双折射晶体一、45
°
法拉第旋光器、λ/2波片、双折射晶体二，所述45
°
反射棱镜一的反射面和xy所在平面的交线与所述双折射晶体一的光轴方向、所述双折射晶体二的光轴方向平行；所述λ/2波片的快轴方向与x轴正方向夹角为22.5
°
；所述第三端口位于光线从所述第一端口输入后从所述环形器功能结构输出的位置。
13.进一步地,所述45
°
反射棱镜一和45
°
反射棱镜二为三棱柱体，用于实现光路的90
°
转向；所述偏振棱镜为长方体，将同路传输的两个不同偏振态光信号分解为传输方向相差90
°
的两路线偏光；所述双折射晶体一和双折射晶体二为长方体，将不同偏振态光信号分解为两束相互错开且方向平行的透射线偏光信号；所述45
°
法拉第旋光器为长方体，将输入光信号的偏振方向旋转45
°
，且输入方向不同，旋转方向不同；所述λ/2波片为长方体，将输入光的偏振方向向着快轴旋转45
°
。
14.进一步地,所述dlc连接器公头和lc连接器母头分别在光环形器的两侧分布。
15.进一步地,所述光环形器的y轴方向宽度小于等于dlc夹套的y轴方向宽度，避免干涉左右端口布线。
16.进一步地,所述光环形器的z方向高度小于等于lc连接器母头的z轴方向高度，避免多层布线时的结构干涉。
17.进一步地,所述环形器上盖位于环形器外壳的z轴正方向上，且两者设计匹配，通过热膨胀系数一致的胶质材料将双方粘合固定，形成密闭环境。
18.进一步地,所述环形器功能结构位于环形器外壳和环形器上盖构成的的密闭结构内部，且环形器功能结构均使用热膨胀系数一致的胶质材料与环形器外壳的内表面进行固连。
19.进一步地,所述45
°
反射棱镜一和偏振棱镜之间、45
°
反射棱镜二和双折射晶体一之间、偏振棱镜和双折射晶体一之间、双折射晶体一和45
°
法拉第旋光器之间、45
°
法拉第旋光器和λ/2波片之间、λ/2波片和双折射晶体二之间均通过热膨胀系数一致的折射率匹配胶进行固连，避免温度循环导致的可靠性问题。
20.本发明的有益效果如下：
21.1.本发明通过光环形器的特殊功能，与现有的单纤双向传输的lc转接头只能传输不同波长的光信号相比，本发明的将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头，还可以实现相同波长的光信号的单纤双向传输。
22.2.本发明为无源器件，即插即用，稳定性好，可靠性高。
23.3.本发明通过空间光路进行耦合组装，工艺成熟，方便大批量制造。
24.4.本发明将光环形器、dlc连接器公头、lc连接器母头进行了紧凑式设计，去除光环形器尾纤，避免尾纤的布线纠缠，使用灵活方便。
25.5.本发明针对dlc光模块应用设计，垂直于光路传输方向的最大截面尺寸不超过dlc尺寸，不影响周围端口布线。
附图说明
26.图1为本发明一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头的整体俯视结构图。
27.图2为本发明一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头的整体侧视结构图。
28.图3为本发明一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头的整体仰视结构图。
29.图4为本发明去除环形器上盖的俯视图一。
30.图5为本发明去除环形器上盖的俯视图二。
31.图6为光环形器第一端口输入到第三端口输出的光路图及偏振态变化原理图。
32.图7为光环形器第二端口输入后光路传输及偏振态变化原理图。
33.图8为光环形器第三端口输入到第二端口输出的光路图及偏振态变化原理图。
34.附图标记说明：dlc连接器公头1、光环形器2、lc连接器母头3、lc连接器公头一1-1、lc连接器公头二1-2、dlc夹套1-3、环形器外壳2-1、环形器上盖2-2、环形器功能结构2-3、第一端口2-11、第二端口2-12、第三端口2-13、45
°
反射棱镜一2-30、偏振棱镜2-31、45
°
反射棱镜二2-32、双折射晶体一2-33、45
°
法拉第旋光器2-34、λ/2波片2-35、双折射晶体二2-36。
具体实施方式
35.下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
36.如图1-3所示，本发明为一种将双纤双向转换为单纤双向传输的lc转接头，包括dlc连接器公头1、光环形器2、lc连接器母头3。dlc连接器公头1和lc连接器母头3分别在光环形器2的两侧分布。dlc连接器公头1、lc连接器母头3遵循iec 61754-20-2002标准要求。
37.dlc连接器公头1包括lc连接器公头一1-1、lc连接器公头二1-2和dlc夹套1-3，dlc夹套1-3用于将lc连接器公头一1-1和lc连接器公头二1-2固定在光环形器2上；lc连接器公头一1-1用于与光模块发射端lc连接器母头对接，lc连接器公头二1-2用于与光模块接收端lc连接器母头对接。
38.光环形器2包括环形器外壳2-1，环形器上盖2-2，环形器功能结构2-3。环形器上盖
2-2位于环形器外壳2-1的z方向上方，且两者设计匹配，通过热膨胀系数一致的胶质材料将双方粘合固定，形成密闭环境。环形器功能结构2-3固定在环形器外壳2-1和环形器上盖2-2构成的密闭结构内部。
39.参考图1、图2中x、y、z方向标识，定义dlc连接器公头1到光环形器2的水平方向为x轴正方向，lc连接器公头一1-1到lc连接器公头二1-2的方向为y轴正方向，垂直于俯视面指向环形器上盖2-2的方向为z轴正方向，且x轴正方向、y轴正方向、z轴正方向两两垂直。
40.图4为本发明去除环形器上盖2-2的俯视图一，环形器外壳2-1为向z轴正方向开口的壳体，包括第一端口2-11、第二端口2-12、第三端口2-13；第一端口2-11与第二端口2-12位于环形器外壳2-1的x轴负方向的内壁上，并排对应dlc连接器公头1，第一端口2-11与lc连接器公头一1-1耦合对接固定，第二端口2-12与lc连接器公头二1-2耦合对接固定；第三端口2-13位于环形器外壳2-1的x轴正方向内壁上，与lc连接器母头3耦合对接固定；第一端口2-11对齐的lc连接器公头一1-1与光模块发射端lc连接器母头对接，第二端口2-12对齐的lc连接器公头二1-2与光模块接收端lc连接器母头对接，第三端口2-13对齐的lc连接器母头3与传输光纤对接。
41.图5为本发明去除环形器上盖2-2的俯视图二，环形器功能结构2-3包括45
°
反射棱镜一2-30、偏振棱镜2-31、45
°
反射棱镜二2-32、双折射晶体一2-33、45
°
法拉第旋光器2-34、λ/2波片2-35、双折射晶体二2-36，以上模块均沿z轴方向竖直摆放，且通过热膨胀系数一致的胶质材料固定在环形器外壳2-1的与z方向垂直的底部内壁上。
42.45
°
反射棱镜一2-30和45
°
反射棱镜二2-32为三棱柱体，用于实现光路的90
°
转向；偏振棱镜2-31为长方体，将同路传输的两个不同偏振态光信号分解为传输方向相差90
°
的两路线偏光；双折射晶体一2-33和双折射晶体二2-36为长方体，将不同偏振态光信号分解为两束相互错开但方向平行的透射线偏光信号；45
°
法拉第旋光器2-34为长方体，将输入光信号的偏振方向旋转45
°
，且输入方向不同，旋转方向不同；λ/2波片2-35为长方体，将输入光的偏振方向向着快轴旋转45
°
。
43.45
°
反射棱镜一2-30在环形器外壳2-1内部的左上方，且45
°
反射棱镜一2-30的入射面与第二端口2-12对应，45
°
反射棱镜一2-30的反射面与x轴负方向夹角为45
°
且与z轴平行，光线从第二端口2-12进入45
°
反射棱镜一2-30后经反射面射向偏振棱镜2-31；偏振棱镜2-31在45
°
反射棱镜一2-30的下方，45
°
反射棱镜二2-32位于偏振棱镜2-31的下方，第一端口2-11位于偏振棱镜2-31和45
°
反射棱镜二2-32之间，且45
°
反射棱镜一2-30的反射面、偏振棱镜2-31的偏振分光面、45
°
反射棱镜二2-32的反射面均相互平行。
44.双折射晶体一2-33在偏振棱镜2-31的右侧，双折射晶体一2-33的光轴方向平行于45
°
反射棱镜一2-30的反射面和俯视面的交线；45
°
法拉第旋光器2-34在双折射晶体一2-33的右侧；λ/2波片2-35在45
°
法拉第旋光器2-34的右侧，λ/2波片2-35的快轴方向在俯视面上，且与x轴正方向夹角为22.5
°
；双折射晶体二2-36在λ/2波片2-35的右侧，且位于环形器外壳2-1内部的右侧，靠近环形器外壳2-1内壁，双折射晶体二2-36的光轴方向与双折射晶体一2-33的光轴方向相同。第三端口2-13位于光线从第一端口2-11输入后从环形器功能结构2-3输出的位置。
45.45
°
反射棱镜一2-30和偏振棱镜2-31之间、偏振棱镜2-31和双折射晶体一2-33之间、双折射晶体一2-33和45
°
法拉第旋光器之间2-34、45
°
法拉第旋光器2-34和λ/2波片2-35
之间、λ/2波片2-35和双折射晶体二2-36之间依次通过膨胀系数一致的折射率匹配胶进行固化连接，避免温度循环导致的可靠性问题。
46.dlc连接器公头1和lc连接器母头3分别在光环形器2的两侧分布，且光环形器2的y方向宽度小于等于dlc夹套1-3的y方向宽度，避免干涉左右端口布线。光环形器2的z方向高度小于等于lc连接器母头3的z方向高度，避免多层布线时的结构干涉。
47.本发明的光环形器2实现如下功能：
48.如图6所示，光信号由第一端口2-11输入时，仅由第三端口2-13输出，不会影响第二端口2-12；
49.如图7所示，光信号由第二端口2-12输入时，在环形器2内部损耗，不会通过第一端口2-11或第三端口2-13输出；
50.如图8所示，光信号由第三端口2-13输入时，仅由第二端口2-12输出，不会通过第一端口2-11输出。
51.综上所述，第一端口2-11与lc连接器公头一1-1耦合对接固定，lc连接器公头一1-1用于与光模块发射端lc连接器母头对接；第二端口2-12与lc连接器公头二1-2耦合对接固定，lc连接器公头二1-2用于与光模块接收端lc连接器母头对接；第三端口2-13与lc连接器母头3耦合对接固定，lc连接器母头3与传输光纤对接。可以实现从光模块发射端发出的光信号，由第一端口2-11输入，仅从第三端口2-13输出，传递到传输光纤进行传输；当传输光纤输入光信号时，由第三端口2-13输入，仅从第二端口2-12输出，传递到光模块接收端；而当控制出现失误时，即使从光模块接收端发出光信号，也不会输出到传输光纤传输，影响光信号传输。因此，本发明可以有效实现单纤双向传输。
52.本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。