CN104714282A - 光模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法 - Google Patents

光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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濮宏图
特仁斯科尔
张昊
毕军
朱沛文
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Abstract

一种光模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法，该光模块包括：垂直腔面发射的一激光器阵列；靠近该激光器阵列用于光束准直的第一透镜阵列；远离该激光器阵列用于将光束会聚到光纤阵列的第二透镜阵列；与该激光器阵列并列设置的一光功率探测器阵列；以及一光功率分束棱镜，其设置在第一透镜阵列与第二透镜阵列之间，用以将激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到光功率探测器阵列，实现光功率测量。本发明能够精准、方便地实现垂直腔面发射的激光器阵列光功率的实时测量。

Description

光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
数据中心的迅速扩充需要大量内部交换所需的光模块连接，这些光模块连接是由并行的多模光纤来实现。两端的光模块内部一般设有垂直发光的阵列激光器、阵列光电探测器以及为了使光纤与这些光电器件和电光器件更有效耦合的阵列透镜。现有的一些光模块除了基本的光发射与接收功能之外，要求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设计方案多种多样，其中较为常规的一些是在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；另外的一些是设法将光束中的一小部分直接“切”下来作为测量用；还有一些则是用第一个透镜表面的杂散光来测量。这些实时测量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，而这个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案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，提出一种光路的结构设计，能够精准、方便地实现垂直腔面发射的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：提供一种光模块，包括：垂直腔面发射的一激光器阵列；靠近该激光器阵列用于光束准直的第一透镜阵列；远离该激光器阵列用于会聚光束到光纤阵列的第二透镜阵列；与该激光器阵列并列设置的光功率探测阵列；以及光功率分束棱镜，其设置在第一透镜阵列与第二透镜阵列之间，用以将激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到光功率探测阵列，实现光功率测量。
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，该光功率分束棱镜一体注塑成型，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，还包括一体注塑成型的一适配器，用以放置该光功率分束棱镜并连接该第一透镜阵列和该第二透镜阵列。
在一些实施例中，该激光器阵列与该光功率探测阵列装设在同一电路板上。
在一些实施例中，该第一透镜阵列在其非通光处设置有一小孔，该小孔与该探测器阵列对应，以供反射到该光功率探测阵列的光线能够通过。
在一些实施例中，该第二透镜阵列的出射光方向垂直于入射光方向。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案还是：提供一种光模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，在靠近垂直腔面发射的一激光器阵列用于光束准直的一第一透镜阵列和远离激光器阵列用于将光束会聚到一光纤阵列的一第二透镜阵列之间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，实现光功率测量。
在一些实施例中，该第一透镜阵列在其非通光处设置有一小孔，该小孔与该探测器阵列对应，以供反射到该光功率探测阵列的光线能够通过。
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。
本发明提出一种光模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，在靠近垂直腔面发射的一激光器阵列用于光束准直的第一透镜阵列和远离激光器阵列用于将光束会聚到一光纤阵列的第二透镜阵列之间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，实现光功率测量。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模块交换。
较佳地，该第一透镜阵列在其非通光处设置有一小孔，该小孔与该探测器阵列对应，以供反射到该光功率探测阵列的光线能够通过。如此一来，能够降低光功率探测器阵列上的信号串扰，提升测量的精准度。
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(第一透镜阵列和第二透镜阵列)，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为本发明的光模块的结构示意。参见图1，本发明提供一种光模块，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、一第一透镜阵列4、一第二透镜阵列5以及一光功率分束棱镜7。
该激光器阵列2包含多个垂直腔面发射的激光器，例如：由4个激光器等间隔排列成一行。该激光器阵列2发射出的光线L0能够经由该第一透镜阵列4、光功率分束棱镜7及第二透镜阵列5出射到一光纤阵列6。其中，出射的光线L1占发射的光线L0的大部，发射的光线L0的剩余部分则经光功率分束棱镜7反射到光功率探测器阵列3。由于该反射的光线L2占发射的光线L0的一设定分量，从而可以根据检测出的反射的光线L2的光功率计算出该发射的光线L0的光功率。
该光功率探测器阵列3包含与该激光器阵列2的这些激光器相对应的多个光功率探测器，例如：由4个光功率探测器等间隔排列成一行。
该第一透镜阵列4用于将该激光器阵列2发射出的发散的激光准直，其包含与这些激光器相对应并且与激光器间距相同的多个第一透镜41，例如：由4个第一透镜41等间隔排列成一行。较佳地，该第一透镜阵列4是一体注塑成型，这些第一透镜41按照设定的间隔分布在同一基板上。
该第一透镜阵列4在其非通光处(也就是基板上没有设置第一透镜41的地方)设置有一小孔42，以供反射到该光功率探测器阵列3的光线L2能够对应穿越。这种结构可以减少反射的光线L2在该第一透镜阵列4的顶底两个面的漫反射，进而能够降低该光功率探测器阵列3上的信号串扰，提升测量的精准度。较佳地，该光功率探测器阵列3与该激光器阵列2并列设置，二者共同装设到同一个电路板1上。
该第二透镜阵列5用于将光束会聚到光纤阵列6。在本实施例中，该第二透镜阵列5的出射光方向垂直于入射光方向。该第二透镜阵列5将入射光经全反射(或者将反射面设计成一凹面镜)后，再经第二透镜52聚焦到同样间距的光纤阵列6上，以耦合进光纤。该第二透镜阵列5包含与这些激光器相对应的多个第二透镜52，例如：由4个第二透镜52等间隔排列成一行。较佳地，该第二透镜阵列5也是一体注塑成型，这些第二透镜52按照设定的间隔分布在同一基板上。
该第二透镜阵列5的全反射面51相对该激光器阵列2具有45度倾角，能够使出射的光线L1相对发射的光线L0偏转90度。在其他实施例中，通过更改该第二透镜阵列5的结构和装设角度，也可以使出射的光线L1相对发射的光线L0直射或者偏转一设定角度。
该光功率分束棱镜7包括具有一设定反射率的一第一光学面71和与该第一光学面71相配合并具有全反射率的一第二光学面72。第一光学面71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72相对该激光器阵列2(以及光功率探测阵列3)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71垂直于该第二光学面72。这种结构，可以使该激光器阵列2发射到该第一光学面71的光线L0与该第二光学面72反射到该光功率探测器阵列3的光线L2大致平行。也就是说，光线L2相对光线L0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71与第二光学面72之间的横向行程)，以避免相互干扰。
该光功率分束棱镜7设计了两个45度光学面。其中，第一光学面71是采用光学镀膜工艺形成的。该第二光学面72是采用光学镀膜工艺或内全反射面形成的。
值得一提的是，该光模块还包括有一体注塑成型的一适配器(图未示)，用以放置该光功率分束棱镜7，并对应连接该第一透镜阵列4和该第二透镜阵列5。这种结构，有利于使该第一透镜阵列4、该第二透镜阵列5及该光功率分束棱镜7构成稳定可靠的一整体的光学结构。
与现有技术相比，本发明的光模块及其激光器阵列光功率的实时测量方法，通过在用于光束准直的第一透镜阵列4和用于会聚光束到光纤阵列6的第二透镜阵列5之间设置光功率分束棱镜7，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，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，该第一透镜阵列4也可以只包含一个第一透镜，该第二透镜阵列5也可以只包含一个第二透镜(只要能确保对激光器发出的激光进行聚焦即可)。
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 (10)

1.一种光模块，其特征在于，包括：垂直腔面发射的一激光器阵列；靠近该激光器阵列用于光束准直的一第一透镜阵列；远离该激光器阵列用于会聚光束到光纤阵列的一第二透镜阵列；与该激光器阵列并列设置的一光功率探测阵列；以及一光功率分束棱镜，其设置在第一透镜阵列与第二透镜阵列之间，用以将激光器阵列发射出的一设定分量的光对应地反射到光功率探测阵列，实现光功率测量。
2.根据权利要求1所述的光模块，特征在于：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，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光功率探测阵列的光线大致平行。
3.根据权利要求2所述的光模块，其特征在于：第一光学面相对该激光器阵列具有45度倾角，第二光学面相对光功率探测器阵列具有45度倾角，并且第一光学面垂直于第二光学面。
4.根据权利要求3所述的光模块，其特征在于：光功率分束棱镜一体注塑成型，该第一光学面是采用光学镀膜工艺形成的。
5.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：还包括一体注塑成型的一适配器，用以放置该光功率分束棱镜并连接该第一透镜阵列和该第二透镜阵列。
6.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：该激光器阵列与该光功率探测阵列装设在同一电路板上。
7.根据权利要求1所述的光模块，其特征在于：该第一透镜阵列在其非通光处设置有一小孔，该小孔与该探测器阵列对应，以供反射到该光功率探测阵列的光线能够通过。
8.根据权利要求1至7任一项所述的光模块，其特征在于：该第二透镜阵列的出射光方向垂直于入射光方向。
9.一种光模块中激光器光功率的实时测量方法，其特征在于，在靠近垂直腔面发射的一激光器阵列用于光束准直的一第一透镜阵列和远离激光器阵列用于将光束会聚到一光纤阵列的一第二透镜阵列之间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。
10.根据权利要求9所述的光模块中激光器阵列光功率的实时测量方法，其特征在于：该第一透镜阵列在其非通光处设置有一小孔，该小孔与该探测器阵列对应，以供反射到该光功率探测阵列的光线能够通过。
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