CN104714281B - 光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法 - Google Patents

光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法 Download PDF

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Abstract

一种光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法，该光收发模块包括：一电路板；装设在该电路板上的一激光器阵列、一光功率探测器阵列以及一光接收器阵列，该激光器阵列包含N个排列成一行的激光器，该光接收器阵列包含N个排列成一行的光接收器，该光功率探测器阵列包含N个排列成一行的光功率探测器；与该激光器阵列、光功率探测器阵列及光接收器阵列耦合的一透镜阵列，该透镜阵列包含3N个排列成一行的透镜；以及一光功率分束棱镜，其设置在该透镜阵列后方，用以将该激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到该光功率探测器阵列，实现激光功率的测量。本发明能够精准、方便地实现激光器阵列光功率的实时测量。

Description

光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法
技术领域
本发明涉及光通信装置，尤其涉及到激光器阵列的光功率的实时测量。
背景技术
随着数据中心的迅速扩充，需要在内部交换中大量采用光收发模块连接。这些光收发模块连接通常是由并行的12根多模光纤来实现。两端的光收发模块内部设置有4个垂直发光的阵列激光器和4个阵列光电探测器，以实现点到点间的4个独立通道的信号交换。为了使多模光纤与这些激光器和光电探测器更有效地耦合，人们在一些光收发模块内部还设置有由12个透镜组成的透镜阵列。现有的一些光收发模块除了前述的基本的光发射与接收功能之外，还要求具有对激光功率的实时监测功能。用于实现激光功率的实时监测的方式多种多样，其中较为常规的一种是在45度内的全反射面上设计一些微小的结构，以使光束中的一小部分光能够泄露出来，并在泄露的方向上对应设置功率监测用的光电探测器。另外的一些设计方案，是将光束中的一小部分直接“切”下来作为测量用。还有一些设计方案则是采用透镜的第一个入射面杂散光来测量。所有这些设计方案要实现准确测量均需满足的基本条件是：激光必须是非偏振的或固定的，并且光束必须是均匀的或分布不变的。而这样的基本条件恰恰是现有的大多数垂直腔面发射激光器所不能满足的。换言之，现有的这些实时测试方式均不能很好地适用于垂直腔面发射的激光器阵列。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提出一种光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法，能够精准、方便地实现激光器阵列的光功率的实时测量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种光收发模块，包括：一电路板；装设在该电路板上的一激光器阵列、一光功率探测器阵列以及一光接收器阵列，该激光器阵列包含N个排列成一行的激光器，该光接收器阵列包含N个排列成一行的光接收器，该光功率探测器阵列包含N个排列成一行的光功率探测器；与该激光器阵列、光功率探测器阵列及光接收器阵列耦合的一透镜阵列，该透镜阵列包含3N个排列一行的透镜；以及一光功率分束棱镜，其设置在该透镜阵列后方，用以将该激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到该光功率探测器阵列，实现激光功率的测量。
在一些实施例中，该光功率分束棱镜包括具有一设定反射率的一第一光学面和与该第一光学面相配合并具有全反射率的一第二光学面；其中，该激光器阵列发射到该第一光学面的光线与该第二光学面反射到该光功率探测器阵列的光线大致平行。
在一些实施例中，该第一光学面相对该激光器阵列具有45度倾角，该第二光学面相对该光功率探测器阵列具有45度倾角，并且该第一光学面垂直于该第二光学面。
在一些实施例中，该第一光学面是采用光学镀膜工艺形成的。
在一些实施例中，还包括一适配器，用以放置该光功率分束棱镜并连接该透镜阵列。
在一些实施例中，该光功率分束棱镜及该适配器均是一体注塑成型的。
在一些实施例中，该透镜阵列包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜，分别与这些激光器、光功率探测器及光接收器一一对应。
在一些实施例中，该激光器阵列是垂直腔面发射的。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还是：提供一种光收发模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，在靠近一激光器阵列用于进行准直处理的一透镜阵列之后设置一光功率分束棱镜，用以将激光器阵列发射出的设定分量的光反射到与激光器阵列并列设置的一光功率探测器阵列，实现激光功率的测量。
在一些实施例中，该激光器阵列包括等间隔地排列在一条直线上的N个垂直腔面发射的激光器；该透镜阵列包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜，分别与这些激光器、光功率探测器及光接收器一一对应。
本发明的有益效果在于，通过设置光功率分束棱镜来将激光器阵列发射出的一设定分量的光反射到与该激光器阵列并列设置的一光功率探测器阵列，能够精准、方便地实现激光器阵列的光功率的实时测量。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1为本发明的光收发模块的结构示意。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
本发明提出一种光收发模块的激光器阵列光功率的实时测量方法，在靠近一激光器阵列用于进行准直处理的一透镜阵列之后设置一光功率分束棱镜，用以将激光器阵列发射出的设定分量的光反射到与激光器阵列并列设置的一光功率探测器阵列。这种方法，适用于所有激光器阵列中的激光功率监测，特别是垂直腔面发射的激光器阵列，这类激光器阵列大量应用于数据中心内部的、短距离的、通过并行多模光纤的光收发模块交换。
较佳地，该激光器阵列包括等间隔地排列在一条直线上的N个垂直腔面发射的激光器；该透镜阵列包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜，分别与这些激光器、光功率探测器及光接收器一一对应。如此一来，可以巧妙地利用上现有光收发模块中的1x12透镜阵列中未被用到的4个透镜，使生产工艺具有延续性，缩短了研发与生产周期，简化了管理环节。
本发明考虑到被测激光的属性，使用光学工艺制作光功率分束棱镜分光，并用高分子材料模压的适配器来连接模压成型的光学组件(透镜阵列)，在保持原有的多光路有效耦合的同时，加入了激光功率监测的功能。并且，由于被测光信号反射到激光器阵列所固定的电路板上，使光功率探测器阵列可以设计在同一电路板上，也可以简化光功率探测器阵列的固定与电路实现。
图1为本发明的光收发模块的结构示意。参见图1，本发明提供一种光收发模块，其包括：一电路板1、一激光器阵列2、一光功率探测器阵列3、一光接收器阵列4、一透镜阵列5以及一光功率分束棱镜6。
该激光器阵列2包含N个排列成一行的垂直腔面发射的激光器21，例如：由4个激光器21等间隔排列在一条直线上。每个激光器21发射出的光线Lout0能够经由该透镜阵列5和光功率分束棱镜6出射到一光纤阵列(图未示)。其中，出射的光线Lout1占发射的光线Lout0的大部，发射的光线Lout0的剩余部分则经光功率分束棱镜6反射到光功率探测器阵列3。由于该反射的光线Lout2占发射的光线Lout0的一设定分量，从而可以根据检测出的反射的光线Lout2的光功率计算出该发射的光线Lout0的光功率。
该光功率探测器阵列3包含N个排列成一行的光功率探测器31，例如：由4个光功率探测器31等间隔排列在一条直线上。
该光接收器阵列4用于耦合一光纤阵列(图未示)以接收来自另一光收发模块的光信号Lin。该光接收器阵列4包含N个排列成一行的光接收器41，例如：由4个光接收器等间隔排列在一条直线上。在本实施例中，该光接收器阵列4上的这些光接收器41、该光功率探测器阵列3上的这些光功率探测器31以及该激光器阵列2上的这些激光器21在该电路板1上是等间隔地排列在一条直线上的。
该透镜阵列5能够将该激光器阵列2发射出的发散的激光准直。该透镜阵列5并能够将该光功率探测器阵列3要接收的光线进行聚焦。该透镜阵列5还能够将该光接收器阵列4要接收的光线进行聚焦。该透镜阵列5是一体注塑成型，若干个透镜51按照设定的间隔分布在同一基板上。在本实施例中，该透镜阵列5包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜51，分别与这些激光器21、光功率探测器31及光接收器41一一对应。
该光功率分束棱镜6包括具有一设定反射率的一第一光学面61和与该第一光学面61相配合并具有全反射率的一第二光学面62。第一光学面61相对该激光器阵列2具有45度倾角，能够使其反射光线相对入射光线偏转90度；第二光学面62相对该激光器阵列具有45度倾角，能够使其反射光线相对入射光线偏转90度；并且该第一光学面61垂直于该第二光学面62。这种结构，可以使该激光器阵列2发射到该第一光学面61的光线Lout0与该第二光学面62反射到该光功率探测器阵列3的光线Lout2大致平行。也就是说，光线Lout2相对光线Lout0偏转了180度并且在横向上间隔有一定的距离(取决于光线在第一光学面61与第二光学面62之间的横向行程)，以避免相互干扰。
该光功率分束棱镜6是一体注塑成型的。其上设计了两个45度光学面。其中，该第一光学面61是采用光学镀膜工艺形成的。该第二光学面62是采用光学镀膜工艺或内全反射面形成的。
值得一提的是，该光收发模块还包括有一适配器(图未示)，用以放置该光功率分束棱镜6，并对应连接该透镜阵列5。这种结构，有利于使该透镜阵列5和该光功率分束棱镜6构成稳定可靠的一整体的光学结构。较佳地，该适配器是一体注塑成型的。
与现有技术相比，本发明的光收发模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法，通过在能够对激光器阵列2的发射光进行准直处理的透镜阵列5之后设置光功率分束棱镜6，可以将激光器阵列2发射出的一设定分量的光反射到与该激光器阵列2并列设置的一光功率探测器阵列3，从而能够精准、方便地实现激光器阵列的光功率的实时测量。
值得一提的是，在其他实施例中，该激光器阵列2也可以只包含一个激光器21，相应地，该光功率探测器阵列3也可以只包含一个光功率探测器31，该光接收器阵列4也可以只包含一个光接收器41，该透镜阵列5也可以只包含一个透镜(只要能够对激光器21发出的激光进行聚焦即可)。在其他实施例中，该激光器阵列2和该光功率探测器阵列3的位置可以互换。
应当理解的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，对本领域技术人员来说，可以对上述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部技术特征进行等同替换；而这些修改和替换，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种光收发模块，其特征在于，包括：一电路板；装设在该电路板上的一激光器阵列、一光功率探测器阵列以及一光接收器阵列，该激光器阵列包含N个排列成一行的激光器，该光接收器阵列包含N个排列成一行的光接收器，该光功率探测器阵列包含N个排列成一行的光功率探测器；与该激光器阵列、光功率探测器阵列及光接收器阵列耦合的一透镜阵列，该透镜阵列包含3N个排列成一行的透镜；以及一光功率分束棱镜，其设置在该透镜阵列后方，用以将该激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到该光功率探测器阵列，实现激光功率的测量；
该光功率分束棱镜包括具有一设定反射率的一第一光学面和与该第一光学面相配合并具有全反射率的一第二光学面；其中，该激光器阵列发射到该第一光学面的光线与该第二光学面反射到该光功率探测器阵列的光线大致平行。
2.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：该第一光学面相对该激光器阵列具有45度倾角，该第二光学面相对该光功率探测器阵列具有45度倾角，并且该第一光学面垂直于该第二光学面。
3.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：该第一光学面是采用光学镀膜工艺形成的。
4.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：还包括一适配器，用以放置该光功率分束棱镜并连接该透镜阵列。
5.根据权利要求4所述的光收发模块，其特征在于：该光功率分束棱镜及该适配器均是一体注塑成型的。
6.根据权利要求1所述的光收发模块，其特征在于：该透镜阵列包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜，分别与这些激光器、光功率探测器及光接收器一一对应。
7.根据权利要求1至6任一项所述的光收发模块，其特征在于：该激光器阵列是垂直腔面发射的。
8.一种光收发模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，采用如权利要求1至7任一项所述的光收发模块，其特征在于，在靠近一激光器阵列用于进行准直处理的一透镜阵列之后设置一光功率分束棱镜，用以将激光器阵列发射出的设定分量的光反射到与激光器阵列并列设置的一光功率探测器阵列，实现激光功率的测量。
9.根据权利要求8所述的光收发模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，其特征在于：该激光器阵列包括等间隔地排列在一条直线上的N个垂直腔面发射的激光器；该透镜阵列包含等间隔地排列在一条直线上的3N个透镜，分别与这些激光器、光功率探测器及光接收器一一对应。
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