CN106019499B - 基于波分复用技术的40g或100g光组件发端 - Google Patents

基于波分复用技术的40g或100g光组件发端 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，包括：收光单元；出光单元，其包括速率为10G或25G的四个激光发射机构；其中，各所述激光发射机构的输出光，分别通过两块薄膜滤波片以透射和/或反射、反射和/或透射中的任意一种方式，与收光单元的入光侧光导通，以使入光单元和出光单元在空间上构成速率为40G或100G光组件发端的光传输方案。本发明提供一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其能够使每个激光二极管在光传导过程中均通过两块波分滤波片，进而使其耦合后光的光损大小较为平均，进而使收光单元端输入光的平整度较好，进而保证其性能参数达到采用平面光波导及金线键合等工艺的同等要求。

Description

基于波分复用技术的40G或100G光组件发端
技术领域
本发明涉及一种在光通信情况下使用的40G/100G光组件中的收端方案。更具体地说，本发明涉及一种用在光通信情况下基于波分复用技术的40G或100G光组件发端。
背景技术
随着互联网+时代的到来，数据的处理、传输得到了飞速的发现，电子商务的迅猛增长，海量视频业务等等都预示着数据交换产业向更高传输速率的方向发展，40G以及100G光模块的市场需求也日益迫切。但作为光模块的核心部件光收发组件因其精湛技术和复杂的工艺正阻碍着40G以及100G光模块进一步推广及应用。
目前市场上40G以及100G光收发组件普遍采用平面光波导即PLC技术配蝶形封装工艺组装实现，而平面光波导技术则需要通过激光及光学刻蚀、气相及飞溅沉积等半导体制程工艺，其设计难度及工艺难度都非常大，加之其蝶形封装中的金线键合、多光路耦合等亚微米级操作精度造成目前40G以及100G光组件成本居高不下，甚至高达整支模块成本的70％～80％，且基本上被国外所垄断。
而已有技术中，也有人提出采用同轴工艺，以及不同波长的光复用解复用的技术方案以实现对平面光波导技术的替换，如专利申请号为：201510268645.8，专利名称为：一种40G光收发组件，其基于同轴工艺，以及不同波长的光复用解复用的技术方案，配合三片标准的薄膜滤波片，实现了无需密封壳体、微透镜、微复用解复用器等原材料，材料成本低，因此可以通过标准工艺实现，无微型元件，元件易安装实现，工艺简单，无需额外设备投入，避免了现有封装技术凸显的材料成本高、工艺控制难和设备投入大等各方面问题的效果。但其依然存在许多如下所示的在实际运用中不适应的问题：
一是，该专利技术集收端与发端的功能于一体，其收端在具体运用时，因各标准薄膜滤波片的度数一定，被设置为45度，故其在执行收光操作时，因光偏振态方向的差异，将会直接影响收端的灵敏度，即光电二极管的响应度，进而影响光组件的性能参数；
二是，该专利技术集收端与发端的功能于一体，其发端在具体运用时，可从附图1可知，其四个激光发射机构在发射相应光信号时，其光在传导收光侧时，有的激光发射机构通过一个标准薄膜滤波片直接到达其入光侧，有的激光发射机构经过两个标准薄膜滤波片到达其入光侧，有的激光发射机构要经过三个标准薄膜滤波片才能到达其入光侧，这使得各激光发射机构的输出光会因为经过个数不一的标准滤波片，而使其光损不一，如只经过1个标准滤波片的输出光光损可能只有0.1-0.5db，而经过3个的标准滤波片的输出光光损将会达到1.5db，甚至更高，导致因光路不同造成不同通道间的功率偏差较大，进而使得四个输出光的光束在耦合至入光侧的光的平整度大幅下降，进一步的影响光组件的性能参数，使其无法达到采用平面光波导及金线键合等工艺的同等要求。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
本发明还有一个目的是提供一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端产品，其能够基于传统滤波片的波分复用技术即WDM技术完成40G及100G光组件的制作方案，同时通过传统波分滤波片、激光二极管及特定的光学设计，而规避平面光波导及金线键合等工艺，直接采用传统的单纤双向组件耦合制作工艺就可完成40G及100G光组件的制作，能有效降低组件成本40％以上，同时其只用于光组件的收端的应用，同时每个激光二极管在光传导过程中均通过两块波分滤波片，进而使其耦合后光的光损大小较为平均，进而使收光单元端输入光的平整度较好，进而保证产品的性能参数达到采用平面光波导及金线键合等工艺的同等要求，具有成本可控，适应性强，结构简单，产品性能稳定性好的效果。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端的实现形式，包括：
收光单元；
出光单元，其包括速率为10G或25G的四个激光发射机构；
其中，各所述激光发射机构的输出光，分别通过两块薄膜滤波片以透射和/或反射、反射和/或透射中的任意一种方式，与收光单元的入光侧光导通，以使入光单元和出光单元在空间上构成速率为40G或100G光组件发端的光传输方案。
优选的是，其中，所述入光单元包括一LC适配器，以及设置在其入光侧下方以对各激光发射机构的输出光聚焦后耦合至LC适配器的准直透镜；
其中，所述LC适配器的中轴线与准直透镜的中轴线重合。
优选的是，其中，所述四个激光发射机构包括：
设置在入光单元入光侧的第一激光发射机构，其通过两块具有同一预设角度的第一薄膜滤波片将输出光透射后，在与所述入光单元之间构成光组件的主光路；
与所述主光路垂直并与各第一薄膜滤波片配合，以将输出光反射并耦合至主光路的两个第二激光发射机构，进而在主光路上构成与其垂直的两条第一分光路；
设置在靠近所述入光单元端的第一分光路上，并与第一薄膜滤波片的预设角度呈轴对称设置的第二薄膜滤波片；
与所述第二薄膜滤波片配合，以将输出光反射并耦合至主光路的第三激光发射机构，进而在主光路上构成与其垂直的第二分光路；
其中，所述主光路的中轴线与准直透镜的中轴线重合。
优选的是，其中，所述准直透镜与LC适配器的插芯端具有一预设距离M。
优选的是，其中，所述预设距离M的取值与准直透镜的焦距呈正相关。
优选的是，其中，靠近入光单元端的所述第一薄膜滤波片，其通带与反射带之间的分隔区间为第一激光发射机构与第三发射机构波长的中间值。
优选的是，其中，远离入光单元端的所述第一薄膜滤波片以及第二波分利用滤波，其二者的通带与反射带之间的分隔区间，被设置为经其直接透射、反射的两个激光二极管波长的中间值。
优选的是，其中，各所述薄膜滤波片均被设置为低波段波长通高波段波长返的滤波片，且所述第一薄膜滤片均相对于水平面45度角的方式进行设置。
优选的是，其中，各所述激光发射机构包括激光二极管，以及设置在激光二级管出光侧的管帽透镜。
本发明至少包括以下有益效果：其一，本发明利用传统波分滤波片、激光二极管通过传统的单纤双向组件耦合制作工艺及特定的光学设计完成40G及100G光组件的制作，能有效降低组件成本40％以上；
其二，本发明通过合理的光路设计，使不同通道间的激光二极管经过波分复用片反射和/或透射、透射和/或反射后的光程尽量均匀，减小因光路不同造成不同通道间的功率偏差；
其三，本发明通过合理的光路设计，使光路***中最远激光二极管通过的波分复用片不超过两个，达到***光路损耗最少；
其四，本发明通过合理的光路设计，充分利用组件主光轴侧面空间减少主光轴方向上LC适基配器到激光二极管的垂直距离最小，为光模块PCB板预留最大的元器件布板空间。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为现有的技术中一种40G光收发组件的结构示意图；
图2为本发明的一个实施例中基于波分复用技术的40G或100G光组件发端的结构示意图；
其中，图2的各附图标记对应的具体结构为：1—LC适配器、2—准直透镜、3—波分复用片一、4—波分复用片二、5—波分复用片三、6—A通道激光二极管、7—B通道激光二极管、8—C通道激光二极管、9—D通道激光二极管、10—收光单元、11—主光路、12—第一分光路、10—第二分光路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明/发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图2示出了根据本发明的一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端实现形式，其中包括：
收光单元；
出光单元，其包括速率为10G或25G的四个激光发射机构6、7、8、9；
其中，各所述激光发射机构的输出光，分别通过两块薄膜滤波片3、4、5以透射和/或反射、反射和/或透射中的任意一种方式，与收光单元的入光侧光导通，以使入光单元和出光单元在空间上构成速率为40G或100G光组件发端的光传输方案。采用这种方案通过合理的光路设计，利用传统波分滤波片、激光二极管通过传统的单纤双向组件耦合制作工艺及特定的光学设计完成40G及100G光组件的制作，能有效降低组件成本40％以上，同叶使光路***中最远激光二极管通过的波分复用片不超过两个，达到***光路损耗最少；另外使不同通道间的激光二极管经过波分复用片反射和/或透射、透射和/或反射后的光程尽量均匀，减小因光路不同造成不同通道间的功率偏差，具有产品性能稳定，适应性好，结构简单，成本可控的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，所述入光单元包括一LC适配器1，以及设置在其入光侧下方以对各激光发射机构的输出光聚焦后耦合至LC适配器的准直透镜2；
其中，所述LC适配器的中轴线与准直透镜的中轴线重合。采用这种方案中所述LC适配器1为LC标准跳线对接的标准适配器，LC适配器中轴线为整个光组件的主光轴，其作用是将保证适配器纤芯与LC标准跳线头的插芯良好对接，让纤芯内的光信号无偏差的传进外接光纤内，具有收光效果好，产品性能稳定的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，所述准直透镜与LC适配器的插芯端具有一预设距离M。采用这种方案中的LC适配器1的插芯端面正下方为准直透镜2，准直透镜2距LC适配器1的插芯端面距离为M,准直透镜2的作用为将不同通道激光器发出的光信号聚焦后耦合进LC适配器1的纤芯，具有更好的光传导效果的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，所述预设距离M的取值与准直透镜的焦距呈正相关。采用这种方案M的具体数值由准直透镜2的焦距决定，以具有更好的光传导效果，同时使得距离可控，有利于模块的小型化封装的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，所述四个激光发射机构包括：
设置在入光单元入光侧的第一激光发射机构6，其通过两块具有同一预设角度的第一薄膜滤波片4、5将输出光透射后，在与所述入光单元之间构成光组件的主光路11，其中；
与所述主光路垂直并与各第一薄膜滤波片4配合，以将输出光反射并耦合至主光路的两个第二激光发射机构7、8，进而在主光路上构成与其垂直的两条第一分光路12；
设置在靠近所述入光单元端的第一分光路上，并与第一薄膜滤波片的预设角度呈轴对称设置的第二薄膜滤波片3；
与所述第二薄膜滤波片配合，以将输出光反射并耦合至主光路的第三激光发射机构9，进而在主光路上构成与其垂直的第二分光路13；
其中，其中，所述主光路的中轴线与准直透镜的中轴线重合。所述光组件经各激光发射机构输出的光信号，在与其相配合的各薄膜滤波片反射和/或透射、透射和/或反射后，耦合至主光路上以输出至入光单元，以形成40G或100G的光信号输出。采用这种方案沿主光轴方向在准直透镜2的下方为波分复用片二4，波分复用片二4为与主光轴45度角放置的低通高反滤波片，其作用为将A通道激光二极管6和B通道激光二极管7的低通道激光信号经透射传向准直透镜2同时将C通道激光二极管8和D通道激光二极管9的高通道激光信号经反射后也传向准直透镜2；沿主光轴方向在波分复用片二4的下方为波分复用片三5，波分复用片三5为与主光轴45度角放置的低通高反滤波片，其作用为将A通道激光二极管6的低通道激光信号经透射传向波分复用片二4和准直透镜2同时将B通道激光二极管7的高通道激光信号经反射后传向波分复用片二4和准直透镜2；在主光轴侧面且垂直主光轴方向在波分复用片二4的左侧(或者右侧)为波分复用片一3，波分复用片一3为与主光轴垂直线45度角放置的低通高反滤波片，其作用为将C通道激光二极管8的低通道激光信号经透射传向波分复用片二4和准直透镜2同时将D通道激光二极管9的高通道激光信号经反射后也传向波分复用片二4和准直透镜2，其通过各部件位置的具体限定，以构成合理的光路设计，使其相对于已有技术来说，具有更好的产品性能稳定性，可实施效果好，适应性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，靠近入光单元端的所述第一薄膜滤波片4，其通带与反射带之间的分隔区间为第一激光发射机构与第三发射机构波长的中间值。采用这种方案中的波分复用片二4的通反分界线为A通道激光二极管6波长与D通道激光二极管9波长的中间值(例如：A通道激光二极管6波长为1270纳米，D通道激光二极管9波长为1330纳米，波分复用片二4的通反分界线为1300纳米)，以适应不同波长的传输需要，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，远离入光单元端的所述第一薄膜滤波片5以及第二波分利用滤波3，其二者的通带与反射带之间的分隔区间，被设置为经其直接透射、反射的两个激光二极管波长的中间值。采用这种方案中的波分复用片三5的通反分界线为A通道激光二极管6波长与B通道激光二极管7波长的中间值(例如：A通道激光二极管6波长为1270纳米，B通道激光二极管7波长为1290纳米，波分复用片三5的通反分界线为1280纳米)，波分复用片一3的通反分界线为C通道激光二极管8波长与D通道激光二极管9波长的中间值(例如：C通道激光二极管8波长为1310纳米，D通道激光二极管9波长为1330纳米，波分复用片一3的通反分界线为1320纳米)，以适应不同波长的传输需要，具有可实施效果好，可操作性强，适应性好的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，各所述薄膜滤波片均被设置为低波段波长通高波段波长返的滤波片，且所述第一薄膜滤片均相对于水平面45度角的方式进行设置。采用这种方案以利于其在具体的应用过程中，更优化的实现薄膜滤波片的透射及反射功能，以具有更为优异的光传导效果，尽可能的减少光损的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
在另一种实例中，各所述激光发射机构包括激光二极管，以及设置在激光二级管出光侧的管帽透镜。采用这种方案中的A通道激光二极管6、B通道激光二极管7、C通道激光二极管8和D通道激光二极管9出来的光信号均为经管帽透镜准直后的平行光信号；A通道激光二极管6、B通道激光二极管7、C通道激光二极管8和D通道激光二极管9均为10G速率或25G速率的高率激光二极管，具有光传导效果好，可实施性强的有利之处。并且，这种方式只是一种较佳实例的说明，但并不局限于此。在实施本发明时，可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (7)

1.一种基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，包括：
收光单元；
出光单元，其包括速率为10G或25G的四个激光发射机构；
其中，各所述激光发射机构的输出光，分别通过两块薄膜滤波片以透射和/或反射、反射和/或透射中的任意一种方式，与收光单元的入光侧光导通，以使入光单元和出光单元在空间上构成速率为40G或100G光组件发端的光传输方案；
所述入光单元包括一LC适配器，以及设置在其入光侧下方以对各激光发射机构的输出光聚焦后耦合至LC适配器的准直透镜；
其中，所述LC适配器的中轴线与准直透镜的中轴线重合；
所述四个激光发射机构包括：
设置在入光单元入光侧的第一激光发射机构，其通过两块具有同一预设角度的第一薄膜滤波片将输出光透射后，在与所述入光单元之间构成光组件的主光路；
与所述主光路垂直并与各第一薄膜滤波片配合，以将输出光反射并耦合至主光路的两个第二激光发射机构，进而在主光路上构成与其垂直的两条第一分光路；
设置在靠近所述入光单元端的第一分光路上，并与第一薄膜滤波片的预设角度呈轴对称设置的第二薄膜滤波片；
与所述第二薄膜滤波片配合，以将输出光反射并耦合至主光路的第三激光发射机构，进而在主光路上构成与其垂直的第二分光路；
且所述主光路的中轴线与准直透镜的中轴线重合。
2.如权利要求1所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，所述准直透镜与LC适配器的插芯端具有一预设距离M。
3.如权利要求2所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，所述预设距离M的取值与准直透镜的焦距呈正相关。
4.如权利要求1所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，靠近入光单元端的所述第一薄膜滤波片，其通带与反射带之间的分隔区间为第一激光发射机构与第三发射机构波长的中间值。
5.如权利要求1所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，远离入光单元端的所述第一薄膜滤波片以及第二波分利用滤波，其二者的通带与反射带之间的分隔区间，被设置为经其直接透射、反射的两个激光二极管波长的中间值。
6.如权利要求1所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，各所述薄膜滤波片均被设置为低波段波长通高波段波长返的滤波片，且所述第一薄膜滤片均相对于水平面45度角的方式进行设置。
7.如权利要求1所述的基于波分复用技术的40G或100G光组件发端，其特征在于，各所述激光发射机构包括激光二极管，以及设置在激光二级管出光侧的管帽透镜。
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