CN103926661A - 光学模块和监视光学模块的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种光学模块和监视光学模块的方法，该光学模块包括：第一基板，所述第一基板包括安装有发光元件的第一表面；光波导，所述光波导设置于所述第一基板的第二表面；镜子，所述镜子向所述光波导反射所述发光元件的输出光；第二基板；以及光接收元件，所述光接收元件接收当通过布置在所述光波导中的所述镜子传送来自所述发光元件的输出光时所产生的泄露光，所述光接收元件安装在与所述第一基板不同的所述第二基板上。

Description

光学模块和监视光学模块的方法

技术领域

本文讨论的实施方式涉及光学模块和监视光学模块的方法。

背景技术

日本特开专利公报第2011-141478号已经公开了这样一种多通道光发送器的结构，即，该结构将由透镜聚焦的信号光进行分支，并且通过监视针对每个通道的PD来进行监视。

然而，在日本特开专利公报第2011-141478号的技术中，利用同一基板来设置发光元件和光接收元件，因而，光接收元件的输出线路必须利用该基板进行设置。在这种情况下，光发送器的厚度增加，并且装置的尺寸变大。

发明内容

鉴于上述问题而制做出本公开。希望提供一种能够使尺寸更小的光学模块以及监视该光学模块的方法。

根据实施方式的方面，提供了一种光学模块，该光学模块包括：第一基板，所述第一基板包括安装有发光元件的第一表面；光波导，所述光波导设置于所述第一基板的第二表面；镜子，所述镜子向所述光波导反射所述发光元件的输出光；第二基板；以及光接收元件，所述光接收元件接收当通过布置在所述光波导中的所述镜子传送来自所述发光元件的输出光时所产生的泄露光，所述光接收元件安装在与所述第一基板不同的所述第二基板上。

附图说明

图1是根据第一实施方式的光学模块的外部立体图；

图2的（A）是光学模块的顶视图，图2的（B）是沿图2的（A）的线IIB-IIB所截取的截面图；

图3是例示电信号和光信号的流动的图；

图4A是根据一种比较例的光学模块的顶视图，图4B是沿图4A的线IVB-IVB所截取的截面图；

图5A是根据第二实施方式的光学模块的顶视图，图5B是沿图5A的线VB-VB所截取的截面图；

图6是例示电信号和光信号的流动的图；

图7是在监视光信号时由控制单元执行的流程图的示例；

图8是在监视光信号时由控制单元执行的流程图的示例；并且

图9是用于说明当由执行程序的处理单元来配置控制单元时的硬件配置的框图。

具体实施方式

下面，将参照附图来描述实施方式。

图1是根据第一实施方式的光学模块100的外部立体图。光学模块100是光发送器和光接收器。然而，下面，为简单起见，主要对发送器的功能进行描述。参照图1，光学模块100包括：光发送器10、电气连接器20、光学模块基板30、传输线40等。光发送器10是例如片状发送器（柔性印刷电路光学引擎（FPC-OE））。光学模块基板30是其上设置有电布线线路等的基板，并且充当与外部装置的接口。光发送器10通过电气连接器20固定在光学模块基板30上。光发送器10通过电气连接器20接收来自光学模块基板30的电信号，并且光发送器10通过光波导40传送光信号。

接着，将对光学模块100的细节进行描述。图2的（A）是光学模块100的顶视图。图2的（B）是沿图2的（A）的线IIB-IIB所截取的截面图。参照图2的（A）和图2的（B），控制单元31、光接收元件32等设置于光学模块基板30的主表面。控制单元31和光接收元件32通过电气布线线路34连接。电气连接器20设置于光学模块基板30的主表面，并且通过电气布线线路34连接至控制单元31。光发送器10被固定至电气连接器20，以与光学模块基板30相对。在这点上，光发送器10可以布置在光学模块基板30上方，并且彼此离开预定的距离。

光发送器10包括：电路基板11、驱动电路12、发光元件13、光波导14等。在本实施方式中，作为一种示例，光发送器10支持四个通道。因而，光发送器10设置有四个发光元件13。驱动电路12和单独的发光元件13设置于电路基板11的第一表面。电路基板11的第一表面是相对于光学模块基板30一侧相反侧的表面。光波导14设置于电路基板11的第二表面。电路基板11的第二表面是光学模块基板30一侧的表面。

电路基板11例如是具有弹性的柔性印刷电路基板（FPC），并且在电路基板11的第一表面上构图有布线导体。对于电路基板11来说，使用在更高频率下电信号损失小的薄且透明的材料。例如，针对电路基板11可以使用聚酰亚胺等。针对每个通道将一对差分电信号线路15设置于电路基板11的第一表面。在本实施方式中，针对四个通道布置八条电信号线路15。这些电信号线路15的一端通过电气连接器20连接至外部装置，而另一端通过驱动电路12连接至每个发光元件13。驱动电路12根据从外部装置发送来的通道1至4的主信号来驱动每个发光元件13。

发光元件13是诸如半导体激光器等这样的光源。针对发光元件13，例如，可以使用垂直腔半导体发射激光器（VCSEL）。发光元件13的输出光沿电路基板11的厚度方向穿过电路基板11，并进入到光波导14中。在这点上，可以沿光路在电路基板11上形成孔，发光元件13的输出光穿过所述孔。而且，可以将透镜等布置在发光元件13的输出光所穿过的位置处。

光波导14是例如由环氧树脂、丙烯酸树脂等制成的聚合物光波导。例如，光波导14包括处于中央部分的芯体14a以及具有比芯体14a更低的折射系数的并且环绕芯体14a布置的包层14b。利用该构造，芯体14a中的信号光被发射，同时在芯体14a和包层14b的边界面处经历全反射。与光发送器10的通道相对应地布置了四块芯体14a。

在每个发光元件13的输出光进入光波导14的位置处布置有镜子14c。镜子14c是用于将每个发光元件13的输出光以光学方式耦合至芯体14a的光轴改变单元。通过例如切块、激光加工等对光波导14进行切割来形成镜子14c。镜子14c的倾角例如为45度。由此，镜子14c将每个发光元件13的输出光反射至各个芯体14a。

与光发送器10的通道相对应地布置了四个光接收元件32。按照穿过电路基板11和光波导14与每个发光元件13相对的方式来布置每个光接收元件32。由此，对于每个光接收元件32来说，可以接收镜子14c的泄露光。每个光接收元件32向控制单元31发送通过光电转换而获得的电信号。

图3是例示了电信号和光信号的流的图。参照图3，驱动电路12根据从外部装置发送来的通道1至4的各个主信号向每个发光元件13发送驱动信号。每个发光元件13根据来自驱动电路12的驱动信号输出光信号。由每个发光元件13输出的光信号被镜子14c反射，并且进入到光波导14中。镜子14c的泄露光被每个光接收元件32接收。每个光接收元件32向控制单元31发送由光电转换而获得的电信号。在经过上述处理之后，可以监视针对每个通道的光信号（例如，光输出功率）。

这里，为了说明光学模块100的优点，将对一种比较例进行描述。图4A是根据该比较例的光学模块200的顶视图。图4B是沿图4A的线IVB-IVB所截取的截面图。参照图4A和图4B，在光学模块200中，用于向电路基板11侧反射一部分光信号的镜子14d布置在光波导14的中部。沿电路基板11的厚度方向传送由镜子14d反射的光。每个光接收元件32设置于电路基板11的第一表面，以接收镜子14d的反射光。按这种方式，每个发光元件13和每个光接收元件32都设置于电路基板11的第一表面。

在光学模块200中，每个光接收元件32设置于电路基板11的第一表面，因而，由每个光接收元件32所输出的电信号经过的输出导线16在电路基板11的第一表面上经过，并且通过电气连接器20连接至光学模块基板30。在这种构造中，电信号线15和输出导线16都设置于电路基板11的第一表面，因而，电气连接器20的数目变大。因此，电路基板11的宽度变大。而且，泄露光出现在镜子14c上，并且光信号的其它部分被镜子14d分支，因而，从光发送器10发送的光信号功率变小。

与此相反，在第一实施方式中，每个光接收元件32设置于光学模块基板30，因而，可以向光学模块基板30发送发光元件13的输出光，而不必转换成电信号。在这种情况下，针对光接收元件32的输出导线不必设置于电路基板11，因而，可以缩减电气连接器20的针脚数。由此，可以减小电路基板11的宽度。结果，变得可以使光学模块100小型化。而且，在第一实施方式中，可以将镜子14c处的泄露光用于进行监视，因而，如在比较例中的用于监视的分支变得无用。由此，可以抑制从光发送器10发送的光信号的功率的减少。在这点上，在本实施方式中，电路基板11充当第一基板，其包括安装有发光元件13的第一表面以及布置有光波导14的第二表面。而且，光学模块基板30充当安装有对镜子14c的泄露光进行接收的光接收元件32的第二基板。

在第一实施方式中，针对每个通道布置光接收元件。然而，本公开不限于此。例如，可以设置共同地用于多个通道的一个光接收元件。图5A是根据第二实施方式的光学模块100a的顶视图，图5B是沿图5A的线VB-VB所截取的截面图。参照图5A和图5B，在光学模块100a中，设置针对多个通道的一个光接收元件33。在图5A和图5B的示例中，针对四个通道布置一个光接收元件33。光接收元件33具有比第一实施方式的光接收元件32的光接收直径更大的光接收直径，从而可以接收多个通道的光信号。

控制单元31包括频率检测器34。频率检测器34是检测特定的频率分量的检测器。例如，频率检测器34是能够改变可以发送的频率分量的频率过滤器。频率检测器34根据控制单元31的指令从由光接收元件33输出的电信号中检测特定的频率分量，并将特定的频率分量发送给控制单元31。控制单元31基于该频率分量监视由每个通道的发光元件13所输出的光信号（例如，光输出功率）。

图6是例示电信号和光信号的流的图。参照图6，驱动电路12根据从外部装置发送来的通道1至4的各个主信号以及从控制单元31发送来的控制信号（电流信号、驱动幅值等）来向每个发光元件13发送驱动信号（电压信号等）。控制信号是用于将低频分量叠加在每个发光元件13的输出光上的信号。每个发光元件13都根据来自驱动电路12的驱动信号，输出叠加了针对每个通道具有频率（f1至f4）中的一个不同频率的低频的光信号。

由每个发光元件13输出的光信号被镜子14c反射，并进入到光波导14中。来自镜子14c的泄露光被光接收元件33接收。光接收元件33将通过光电转换而获得的电信号发送至频率检测器34。频率检测器34检测频率分量（f1至f4）中的特定的频率分量，并将该频率分量发送给控制单元31。控制单元31可以基于从频率检测器34接收的该频率分量来监视由每个通道的发光元件13输出的光信号（例如，光输出功率）。在经历了上述过程之后，可以监视针对每个通道的光信号（例如，光输出功率）。而且，控制单元31可以将监视结果发送给外部系统。

图7是在监视光信号时由控制单元31执行的流程图的示例。在这点上，在图7中，为简化描述起见，将通道数设置成两个。首先，驱动电路12向每个发光元件13发送驱动信号，以接通每个通道的光输出（步骤S1）。接着，控制单元31将低频分量叠加在每个通道的光信号上（步骤S2）。具体来说，控制单元31将频率f1的低频分量叠加在通道1的光信号上，而将频率f2的低频分量叠加在通道2的光信号上。

接着，控制单元31使频率检测器34检测频率f1的频率分量，并且确定该频率分量是否被光接收元件33接收（步骤S3）。在步骤S3中，如果确定为“否”，则控制单元31向外部系统发出对通道1中的任何一个装置（驱动电路12、发光元件13等）出现问题进行声明的告警（步骤S4）。在步骤S3中，如果确定为“是”，则控制单元31使频率检测器34检测频率f2的频率分量，并且确定该频率分量是否被光接收元件33接收（步骤S5）。在步骤S5中，如果确定为“否”，则控制单元31向外部系统发出对通道2中的任何一个装置（驱动电路12、发光元件13等）中出现问题进行声明的告警（步骤S6）。在执行了步骤S4或S6之后，或者如果在步骤S5中确定为“是”，则终止该流程图的执行。

以这种方式，通过按顺序检测通道1和通道2的频率分量（f1和f2），可以确定每个通道中的装置中是否出现问题。在这点上，在通道数是三个或更多个的情况下，通过检测每个通道的频率分量，可以确定每个通道中的装置中是否出现了问题。而且，因为多个通道的光信号共同地被一个光接收元件接收，所以不必考虑在这些通道之中因电气连接器20的容差、发光元件13的未对准、发光元件13的输出光的漫射等所造成的对光信号干扰。而且，如果低频具有诸如不影响光信号的发送的频率，则可以在发送该光信号期间监视每个通道的光信号。

在本实施方式中，控制单元31充当这样的处理单元，即，该处理单元执行将单独的不同的频率分量叠加在多个发光元件13的输出光上的处理。而且，频率检测器34充当这样的检测单元，即，该检测单元从光接收元件33通过进行光电转换而获得的电信号中检测频率分量。

在上述实施方式中，为了监视每个通道的光信号，叠加针对每个光信号具有不同的频率的低频分量。然而，本公开不限于此。例如，在启动光学模块100等之前，可以根据时分复用等，通过按不交叠的定时顺序地输出每个通道的光信号来监视每个通道的光信号。

图8是在监视光信号时由控制单元31执行的流程图的示例。在这点上，在图8中，为简化描述起见，将通道数设置成两个。首先，驱动电路12使通道1的发光元件13输出光信号，而不使通道2的发光元件13输出光信号（步骤S11）。接着，控制单元31确定光接收元件33是否检测到光信号（步骤S12）。在步骤S12中，如果确定为“否”，则控制单元31向外部系统发出对通道1中的任何一个装置（驱动电路12、发光元件13等）中出现问题进行声明的告警（步骤S13）。

如果在步骤S12中确定为“是”，则控制单元31使通道1的发光元件13停止输出光信号（步骤S14）。接着，驱动电路12使通道2的发光元件13输出光信号（步骤S15）。接着，控制单元31确定光接收元件33是否检测到光信号（步骤S16）。在步骤S16中，如果确定为“否”，则控制单元31向外部系统发出对通道2中的任何一个装置（驱动电路12、发光元件13等）中出现问题进行声明的告警（步骤S17）。在执行了步骤S13或S17之后，或者如果在步骤S16中确定为“是”，则终止流程图的执行。

以这种方式，通过顺序地按彼此不交叠的定时输出通道1和通道2的光信号，可以确定在每个通道中的装置中是否出现了问题。在这点上，如果通道数为三个或更多个，则可以通过顺序地输出每个通道的光信号来确定在每个通道的装置中是否出现了问题。

在这种变型例中，控制单元31执行这样的处理单元的功能，即，使多个发光元件13按彼此不交叠的定时顺序地输出光，并且控制单元31执行这样的检测单元的功能，即，对由光接收元件33进行光电转换而获得的电信号进行检测。

每个上述实施方式的控制单元31可以通过专用电路等来进行配置，并且还可以由执行程序的处理单元来实现。图9是用于说明当由执行程序的处理单元来配置控制单元31时的硬件配置的框图。参照图9，控制单元31包括：CPU101、RAM102、存储装置103、接口104等。通过总线等来连接这些装置中的各个装置。中央处理单元（CPU）101是中央处理器。CPU101包括一个核心或更多个核心。随机存储器（RAM）102是临时存储由CPU101执行的程序、由CPU101处理的数据等的易失性存储器。存储装置103是非易失性存储装置。对于存储装置103来说，可以使用固态驱动器（SSD）（例如，只读存储器（ROM）、闪存等）以及由硬盘驱动器驱动的硬盘等。CPU101执行预定的程序，以使得在光学模块100或100a中实现控制单元31。

通过上述公开的光学模块和监视光学模块的方法，提供了一种能够使尺寸更小的光学模块。

以上已经对本公开的实施方式进行了详细描述。然而，本公开不限于具体的实施方式。可以在所附权利要求的精神和范围内进行各种改变和修改。

Claims (7)

1.一种光学模块，该光学模块包括：

第一基板，所述第一基板包括安装有发光元件的第一表面；

光波导，所述光波导设置于所述第一基板的第二表面；

镜子，所述镜子向所述光波导反射所述发光元件的输出光；

第二基板；以及

光接收元件，所述光接收元件接收当通过布置在所述光波导中的所述镜子传送来自所述发光元件的输出光时所产生的泄露光，所述光接收元件安装在与所述第一基板不同的所述第二基板上。

2.根据权利要求1所述的光学模块，

其中，布置有多个发光元件，

所述镜子还包括与所述多个发光元件相对应的至少一个镜子，并且

所述光接收元件具有用于接收当通过布置在所述光波导中的所述至少一个镜子传送来自所述多个发光元件的输出光时所产生的泄露光的光接收直径。

3.根据权利要求2所述的光学模块，所述光学模块还包括：

处理单元，所述处理单元用于执行在来自所述多个发光元件的输出光上对应地叠加单独的不同的频率分量的处理；以及

检测单元，所述检测单元从利用所述光接收元件进行光电转换所获得的电信号中检测所述频率分量。

4.根据权利要求2所述的光学模块，所述光学模块还包括：

处理单元，所述处理单元使所述多个发光元件按不交叠的定时顺序地输出光；以及

检测单元，所述检测单元检测由所述光接收元件进行光电转换所获得的电信号。

5.一种监视光学模块的方法，所述光学模块包括：第一基板，所述第一基板包括安装有发光元件的第一表面；光波导，所述光波导设置于所述第一基板的第二表面；镜子，所述镜子向所述光波导反射所述发光元件的输出光，该方法包括以下步骤：

利用设置于第二基板的光接收元件接收当由所述镜子传送来自所述发光元件的输出光时所产生的泄露光，所述第二基板设置于所述第一基板的所述第二表面侧，所述第一基板不同于所述第二基板。

6.根据权利要求5所述的监视光学模块的方法，

其中，布置有多个发光元件，并且所述镜子包括与所述多个发光元件相对应的至少一个镜子，

所述光接收元件具有用于接收当通过所述至少一个镜子传送来自所述多个发光元件的输出光时所产生的泄露光的光接收直径，

将不同的频率分量单独地叠加在所述多个发光元件的输出光上，并且

所述光接收元件从由光电转换所获得的电信号中检测所述频率分量。

7.根据权利要求5所述的监视光学模块的方法，

其中，布置有多个发光元件；

所述光接收元件具有用于接收当通过所述至少一个镜子传送来自所述多个发光元件的输出光时所产生的泄露光的光接收直径；

所述多个发光元件按不交叠的定时顺序地输出光；并且

所述光接收元件检测由光电转换所获得的电信号。