CN106646784A - 一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件 - Google Patents

一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，包括小型化封装激光器，小型化封装激光器依次通过陶瓷插芯、第一连接光纤、四通道光纤阵列与平面光波导集成波分复用芯片的输入端面耦合连接，平面光波导集成波分复用芯片的输出端通过第二连接光纤与光输出端口连接；第一连接光纤的一端被固定在四通道光纤阵列内，其端面被抛光形成光纤组件的第一耦合端口，第二连接光纤的一端被固定在玻璃毛细管内，且其端面被抛光形成光纤组件的第二耦合端口；本发明封装难度低，封装效率高，光路可靠性和稳定性高；制备成本低，耦合效率高；可生产性极强，可返修性高，能广泛应用于光发射器件的波长复用。

Description

一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件
技术领域
本发明涉及光信号发射技术领域，具体是一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件。
背景技术
光器件是光通信模块的基石，其技术方案的创新是突破光模块生产瓶颈的关键；随着数据中心以及高性能计算应用对光组件传输速率与封装尺寸提出了日益苛刻的要求；针对这种需求，IEEE组织专门制定了IEEE802.ba规范，该规范明确了40G与100G以太网传输标准，利用CWDM/Lan-WDM波分复用技术，实现40G/100G传输速率，且符合特定封装尺寸的光器件是当前光通信领域面临的巨大挑战。
现有CWDM/Lan-WD波分复用光发射器件都采用了滤波片的自由空间光路设计方案，光路结构多为：激光器发射光进入输入端口后，被第一透镜准直聚焦，进入滤光片组，在滤光片组内多次来回反射实现波长的复用，然后再经过第二透镜组准直聚焦后，将合波后的光发射出去；实现光的复用；现有采用滤光片实现波分解复用的空间光学结构，光路极其复杂，首先要把单个滤光片单元按一定顺序精准地组合成一个多通道滤光片组，然后再实现光输入端口、至少两个透镜组、多通道滤光片组的光路耦合，耦合封装难度极大；该方案必须满足光激光器、输出端口、透镜组、多通道滤光片这四个光路同时通畅才能进行耦合。耦合效率低下，这与光器件低成本化、小型化、集成化的发展方向背道而驰；基于上述原因，迫切需要对现有技术的光器件进行技术改进和改良，以满足使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种封装难度低，封装效率高，稳定性和可靠性强的基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，包括平面光波导集成波分复用芯片、小型化封装激光器和光纤组件；所述光纤组件包括陶瓷插芯、第一耦合端口、第二耦合端口、第一连接光纤、第二连接光纤、四通道光纤阵列和单通道光纤阵列；所述第一连接光纤的一端被固定在四通道光纤阵列内，其端面被抛光形成光纤组件的第一耦合端口，并与平面光波导集成波分复用芯片的输入端面耦合粘接，第一连接光纤的另一端通过陶瓷插芯与小型化封装激光器连接；所述第二连接光纤的一端被固定在玻璃毛细管内，且其端面被抛光形成光纤组件的第二耦合端口，单通道光纤阵列通过第二耦合端口与平面波导集成波分复用芯片的输出端口耦合；所述第二连接光纤的另一端安装有光输出端口；所述小型化封装激光器依次通过陶瓷插芯、第一连接光纤、四通道光纤阵列与平面光波导集成波分复用芯片的输入端面耦合连接。
作为本发明进一步的方案：所述四通道光纤阵列和单通道光纤阵列作为光的输入和输出通道，分别位于平面光波导集成波分复用芯片两侧。
作为本发明再进一步的方案：所述四通道光纤阵列、单通道光纤阵列与平面光波导集成波分复用芯片具有相同的通道数和通道间隔。
作为本发明再进一步的方案：所述第一连接光纤为输入光纤、第二连接光纤为输出光纤，且为单芯光纤。
作为本发明再进一步的方案：所述光输出端口为LC光接口。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明应用于光发射器件的波长复用；充分利用平面光波导集成波分复用芯片，能够在芯片级上实现波长的复用与解复用，用它来代替空间光学滤光片，避免了繁杂的空间光学装配，能大大提高封装效率，增加光路可靠性与稳定性；此外光纤组件作为光信号进出光器件的通道，广泛用于各种光无源器件封装。然而在有源光器件封装领域，特别是在光发射组件内部使用光纤组件作为光输入通道尚未有应用；用光纤组件代替现有波分复用光发射组件的中的输入端口、透镜等组件，作为光进入波分复用光发射组件的通道，可以避免复杂的透镜耦合工艺，大大降低了光器件成本、提高了耦合效率；本发明将现有光发射组件中的分立空间光学结构替换成集成化、模块化的光学结构，并充分利用平面光波导集成波分复用芯片输出端面冷加工技术进一步简化光路结构，大大降低了波分复用光发射组件的封装难度，提高封装效率，同时也增加了光发射组件的稳定性与可靠性；本发明可生产性极强，各部件单独生产，通过模块化的方式拼接在一起，返修方便，当任何一个通道损坏时，只需更换损坏的通道即可，维修方便，只需完成平面光波导集成波分复用芯片与光纤阵列组件之间的耦合即可，无需对激光器的每一个光路进行耦合对准，优化了光发射组件的生产效率，使得光发射器间具有可返修性，降低器件的生产成本和使用成本。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，1-平面光波导集成波分复用芯片；2-四通道光纤阵列；3-单通道光纤阵列；4-第一连接光纤；5-小型化封装激光器；6-陶瓷插芯；7-第二连接光纤；8-第一耦合端口；9-第二耦合端口；10-光输出端口。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
请参阅图1，一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，包括平面光波导集成波分复用芯片1、小型化封装激光器5和光纤组件；所述光纤组件包括陶瓷插芯6、第一耦合端口8、第二耦合端口9、第一连接光纤4、第二连接光纤7、四通道光纤阵列2和单通道光纤阵列3；所述四通道光纤阵列2和单通道光纤阵列3作为光的输入和输出通道，分别位于平面光波导集成波分复用芯片1两侧，四通道光纤阵列2、单通道光纤阵列3与平面光波导集成波分复用芯片1具有相同的通道数和通道间隔。
所述第一连接光纤4为输入光纤，第一连接光纤4的一端被固定在四通道光纤阵列2内，其端面被抛光形成光纤组件的第一耦合端口8，并与平面光波导集成波分复用芯片1的输入端面耦合粘接，第一连接光纤4的另一端通过陶瓷插芯6与小型化封装激光器5连接。
所述第二连接光纤7为输出光纤，且为单芯光纤，第二连接光纤7的一端被固定在玻璃毛细管内，且其端面被抛光形成光纤组件的第二耦合端口9，单通道光纤阵列3通过第二耦合端口9与平面波导集成波分复用芯片1的输出端口耦合。
所述第二连接光纤7的另一端安装有光输出端口10，光输出端口10为LC光接口，第一连接光纤4通过陶瓷插芯6与小型化封装激光器5连接在一起；所述小型化封装激光器5通过陶瓷插芯6、第一连接光纤4、四通道光纤阵列2与平面光波导集成波分复用芯片1的输入端面耦合连接；小型化封装激光器5发出的四个波长λ1、λ2、λ3、λ4的光信号，通过第一连接光纤4处输入，依次通过第一连接光纤4、第一耦合端口8耦合进入平面光波导集成波分复用芯片1，在平面光波导集成波分复用芯片1内实现复用，合成一路光信号通过第二连接光纤7和光输出端口10发射出去，完成光的复用。
上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (5)

1.一种基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，包括平面光波导集成波分复用芯片(1)、小型化封装激光器(5)和光纤组件；其特征在于：所述光纤组件包括陶瓷插芯(6)、第一耦合端口(8)、第二耦合端口(9)、第一连接光纤(4)、第二连接光纤(7)、四通道光纤阵列(2)和单通道光纤阵列(3)；所述第一连接光纤(4)的一端被固定在四通道光纤阵列(2)内，其端面被抛光形成光纤组件的第一耦合端口(8)，并与平面光波导集成波分复用芯片(1)的输入端面耦合粘接，第一连接光纤(4)的另一端通过陶瓷插芯(6)与小型化封装激光器(5)连接；所述第二连接光纤(7)的一端被固定在玻璃毛细管内，且其端面被抛光形成光纤组件的第二耦合端口(9)，单通道光纤阵列(3)通过第二耦合端口(9)与平面波导集成波分复用芯片(1)的输出端口耦合；所述第二连接光纤(7)的另一端安装有光输出端口(10)；所述小型化封装激光器(5)依次通过陶瓷插芯(6)、第一连接光纤(4)、四通道光纤阵列(2)与平面光波导集成波分复用芯片(1)的输入端面耦合连接。
2.根据权利要求1所述的基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，其特征在于，所述四通道光纤阵列(2)和单通道光纤阵列(3)作为光的输入和输出通道，分别位于平面光波导集成波分复用芯片(1)两侧。
3.根据权利要求1-2任一所述的基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，其特征在于，所述四通道光纤阵列(2)、单通道光纤阵列(3)与平面光波导集成波分复用芯片(1)具有相同的通道数和通道间隔。
4.根据权利要求1所述的基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，其特征在于，所述第一连接光纤(4)为输入光纤、第二连接光纤(7)为输出光纤，且为单芯光纤。
5.根据权利要求1所述的基于阵列波导光栅的波分复用光发射器件，其特征在于，所述光输出端口(10)为LC光接口。
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