CN104954075A - 一种光模块 - Google Patents

Abstract

本发明的目的是提供一种光模块。与现有技术相比，本发明提供了一种能够将对应于多种波长的光进行波分复用，并将所接收的光进行波分解复用的光模块，从而通过对多个光通路的封装，解决了在当前技术中无法将多个端子以XFP模式进行封装的问题，实现了小封装、高密度的光模块；进一步地，还提供了一种在无源光网络中具有测试功能的光模块，以在一个光模块中实现了多种光通信功能，提高了光学集成密度。

Description

一种光模块

技术领域

本发明涉及光通信领域，尤其涉及一种光模块的技术。

背景技术

当前PON网络（Passive Optical Network，无源光网络）中的光模块，主要是利用To-Can（transistor outline-can，晶体管外形罐）封装技术，将与上行波长相对应的端口以及与下行波长相对应的端口封装进SFP（Small Form-Factor Pluggable，小型可热插拔式光收发一体模块）或XFP（10Gigabit Small Form Factor Pluggable，10千兆位小型可热插拔式光收发一体模块）中。如图1所示，图1示出了一种利用To-CAN封装方式的光模块示意图，其中，接口11为与光纤相连接的光纤接口，接口12至接口15分别为2个发送接口与2个接收接口，每个发送接口或接受接口上对应多个管脚。

在当前的To-Can封装技术中，SFP或XFP仅支持对与上行波长相对应的端口以及与下行波长相对应的端口的封装；而难以支持对第三波长——例如用于OTDR（Optical Time Domain Reflection，光时域反射测试）的第三波长——相对应的端口的封装。若利用类似三向的封装技术，该第三波长能够被整合进SFP模块。然而，复杂的光学校准处理以及机械结构限制了这项技术，使其无法扩展应用，例如无法将其扩展应用于10G EPON（Ethernet Passive Optical Network，以太网无源光网络）以及TWDM（Time Wavelength Division Multiplexing，时分波分复用）PON应用的OTDR功能；例如，将与上行波长相对应的端口、与下行波长相对应的端口以及与用于OTDR的第三波长相对应的端口以XFP模式进行封装是几乎不可能实现的。

发明内容

本发明的目的是提供一种光模块。

根据本发明的一个方面，提供了一种光模块，包括：

光耦合器；

透明板的第一部分；

具有不同的透射带且沿所述第一部分被布置的第一光学滤波片和第二光学滤波片，所述第一部分被配置为通过反射从所述第一光学滤波片所接收的光、将来自所述第一光学滤波片以及第二光学滤波片的光进行波分复用、并将该波分复用光发送至所述光耦合器；

透明板的第二部分；以及

沿所述第二部分布置的第三光学滤波片，所述第二部分被配置为通过反射从所述光耦合器所接收的光、将从所述光耦合器所接收光进行波分解复用。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块的所述透明板的第一部分与所述透明板的第二部分可以是同一板或不同板。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块的所述光学滤波片包括薄膜滤波片。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块的所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片可以沿所述透明板的第一部分的同侧布置或对侧布置。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块的所述光耦合器包括光环形器。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块的所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片的透射带是非重叠的。

根据本发明的另一个方面，所提供的光模块还包括金属层，所述金属层与所述第一光学滤波片位于所述透明板的第一部分相邻的对侧。

与现有技术相比，本发明提供了一种能够将对应于多种波长的光进行波分复用，并将所接收的光进行波分解复用的光模块，从而通过对多个光通路的封装，解决了在当前技术中无法将多个接口以XFP模式进行封装的问题，实现了小封装、高密度的光模块；进一步地，还提供了一种在无源光网络中具有测试功能的光模块，以在一个光模块中实现了多种光通信功能，提高了光学集成密度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出一种采用To-CAN封装的光模块示意图；

图2示出根据本发明的一个优选实施例的一种光模块示意图；

图3示出根据本发明的一个优选实施例的一种光模块示意图；

图4示出根据本发明的一个优选实施例的一种具有OTDR测试功能的光模块示意图；

图5示出根据本发明的一个优选实施例的一种具有OTDR测试功能的光模块示意图；

图6示出根据本发明的一个优选实施例的一种用于对光模块进行封装的密封盒子示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

图2示出根据本发明的一个优选实施例的一种光模块示意图。其中，所述光模块包括透明板的第一部分21、透明板的第二部分22以及光耦合器23。

其中，所述透明板的第一部分21包括一个或多个第一光学滤波片211至213，在此，本领域技术人员应能理解，在第一光学滤波片211与第一光学滤波片213之间可以包括一个或多个第一光学滤波片，为了视图清晰故在此不再示出；所述透明板的第一部分21还包括第二光学滤波片214；光波从端口201与端口202经由所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片进入所述透明板的第一部分21，在此，本领域技术人员应能理解，所述端口201与所述端口202之间可以包含一个或多个与每个光学滤波片相对应的端口，为了视图清晰故在此不再示出。每个端口通过微光学器件200与所述透明板的第一部分相连。

其中，所述第一光学滤波片211至所述第一滤波片213、以及所述第二滤波片214分别具有不同的透射带，即所述光学滤波片211至214分别允许不同波长的光穿过所述光学滤波片、并反射其他不允许通过的波长的光；所述光学滤波片211至214沿着所述透明板的第一部分21布置，如图所示，在本实施例中所述光学滤波片沿着所述透明板的第一部分21的同侧布置。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片211至214也可以沿着所述透明板的第一部分21的不同侧布置。

所述透明板的第一部分21通过配置，如所述透明板的第一部分21的一侧具有反射功能，或者在所述透明板的第一部分21的右侧添加反射膜或反射金属层等方式，将透过所述第一光学滤波片211至213的光进行反射，并经由所述光学滤波片将所反射的光进行波分复用，最终与透过所述第二光学滤波片214的光进行复用后，将最终的波分复用光发送至所述光耦合器23；例如，如图所示，透过所述第一光学滤波片211的光被所述透明板的第一部分21所反射，所反射的光在所述第一光学滤波片211处经由所述第一光学滤波片211、与透过所述第一光学滤波片212的光进行波分复用，然后所反射的透过所述第一光学滤波片211与所述第一光学滤波片212的复用光、在所述第一光学滤波片213处经由所述第一光学滤波片213、与透过所述第一光学滤波片213的光进行波分复用等等，依此类推，最后在所述第二光学滤波片214处经由所述第二光学滤波片214、与透过所述第二光学滤波片214的光进行波分复用，生成波分复用光，并将所述波分复用光发送至所述光耦合器23。

其中，所述光耦合器23通过光耦合的方式与所述透明板的第一部分21以及所述透明板的第二部分22相连接；所述光耦合器23接收所述透明板的第一部分21所发送的波分复用光，并将从其他设备（如光纤等）所接收的光发送至所述透明板的第二部分22。

优选地，所述光耦合器23可以是光环形器。

其中，所述透明板的第二部分22包括一个或多个第三光学滤波片221至224，在此，本领域技术人员应能理解，在第三光学滤波片221与第三光学滤波片224之间可以包括一个或多个第三光学滤波片，为了视图清晰故在此不再示出；所述第三光学滤波片分别具有不同的透射带，即所述第三光学滤波片221至224分别允许不同波长的光穿过所述光学滤波片、并反射其他不允许通过的波长的光。所述透明板的第二部分22从所述光耦合器23接收光，所接收的光中可以包含一种或多种波长。

然后，所述透明板的第二部分22经过配置，将接收自所述光耦合器23的光进行反射与波分解复用，如图所示，从所述光耦合器23所接收的光经由所述第三光学滤波片224进行滤波与解复用，将与所述端口203相对应的波长的光进行滤波，以允许与所述端口203相对应的波长的光通过，并将其他波长的光进行反射；所反射的光经由所述透明板的第二部分22反射，射入所述第三光学滤波片223，以此类推，最终由所述透明板的第二部分22所反射的光射入所述第三光学滤波片221，由所述第三光学滤波片221进行滤波与解复用，将与所述端口204相对应的波长的光进行滤波，以允许与所述端口204相对应的波长的光通过。在此，本领域技术人员应能理解，所述端口203与端口204之间可以包含一个或多个与每个光学滤波片相对应的端口，为了视图清晰故在此不再示出。每个端口通过微光学器件200与所述透明板的第二部分相连。

在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片，即包括所述第一光学滤波片、所述第二光学滤波片和/或所述第三光学滤波片可以是薄膜滤波片（thin film filter），即具有周期性的镀膜结构材质；所述光学滤波片的作用为允许通过某些特定的波长的光且反射其他不允许通过的波长的光，并且可以对不同波长的光进行复用或解复用。

在此，所述透明板可以是任何可以传播光线的透明腔体，如玻璃块等，所述透明板的折射率、宽度、角度等参数可基于所传播和/或反射的光的参数进行确定；所述透明板的第一部分21与所述透明板的第二部分22可以是同一块透明板的两部分，也可以分别属于不同的透明板；如图2所示，所述透明板的第一部分21与所述透明板的第二部分22分别属于不同的透明板，图3则示出了所述透明板的第一部分21与所述透明板的第二部分22属于同一块透明板。

图3示出根据本发明的一个优选实施例的一种光模块示意图；其中，所述光模块包括透明板的第一部分31、透明板的第二部分32以及光耦合器33。

为了描述简便起见，图3中所示出的透明板的第一部分31中包含两个第一光学滤波片311与312、一个第二光学滤波片313，所示出的透明板的第二部分32中包含两个第三光学滤波片321与322；相应地，所述透明板的第一部分31中包含三个端口301、302与303，所述透明板的第二部分32中包含2个端口304与305；所述端口分别对应于不同的光学滤波片。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片和/或所述端口的数量仅为举例，并非对本发明的限制，其他的光学滤波片数量和/或端口数量如能适用本发明，同样包含在本发明的保护范围内。

如图3所示，所述透明板的第一部分21与所述透明板的第二部分22属于同一块透明板；所述第一光学滤波片311与312与所述第二光学滤波片313沿着所述透明板的第一部分的对侧布置。

根据图3所示，从接口301发送的光线经由第一光学滤波片311进行滤波后，由所述透明板的第一部分21进行反射，所反射的光与由接口302所发送的、经由第一光学滤波片312所过滤的光在所述第一光学滤波片312进行复用，并由所述透明板的第一部分21进行反射后，与由接口303所发送的、经由第二光学滤波片313所过滤的光在所述第二光学滤波片313进行复用，最后所复用的波分复用光发送至所述光耦合器33。其中，所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片分别对应于不同波长的光，能够允许通过对应波长的光且反射其他不允许通过的波长的光，并且可以对不同波长的光进行复用。

在此，本领域技术人员应能理解，图3中所述透明板的第一部分31、透明板的第二部分32以及光耦合器33分别与图2中所述透明板的第一部分21、透明板的第二部分22以及光耦合器23的功能与工作原理相同或相似，故在此不再赘述，并通过引用的方式包含于此。

图4示出根据本发明的一个优选实施例的一种具有OTDR测试功能的光模块示意图；其中，所述光模块包括透明板的第一部分41、透明板的第二部分42以及光耦合器43。

为了描述简便起见，图4中所示出的透明板的第一部分41中包含两个第一光学滤波片411与412、一个第二光学滤波片413、两个反射片414与415；所示出的透明板的第二部分42中包含两个第三光学滤波片421与422、一个反射片423；相应地，所述透明板的第一部分41中包含三个端口401、402与403，所述透明板的第二部分42中包含2个端口404与405；所述端口分别对应于不同的光学滤波片。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片、所述端口和/或所述反射片的数量仅为举例，并非对本发明的限制，其他的光学滤波片数量、端口数量和/或反射片的数量如能适用本发明，同样包含在本发明的保护范围内。

如图所示，所述第一光学滤波片411、第一光学滤波片412与第二光学滤波片413被布置在所述透明板的第一部分41的一侧且沿该侧放置，所述反射片414与415被布置在所述透明板的第一部分41的对侧且沿该侧放置，所述反射片414与所述第一光学滤波片411在水平方向上相邻，所述反射片415与所述第一光学滤波片412在水平方向上相邻；所述第三光学滤波片421与422被布置在所述透明板的第二部分42的一侧且沿该侧放置，所述反射片423被布置在所述透明板的第二部分42的对侧且沿该侧放置，所述反射片423与所述第三光学滤波片421在水平方向上相邻。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片与反射片的放置方式均为举例，其他的放置方法，例如将所述第一光学滤波片411、第一光学滤波片412与第二光学滤波片413分别放置在所述透明板的第一部分41的两侧，以及对应地，将所述反射片414与反射片415分别放置在所述透明板的第一部分41的两侧也适用于本发明，并包含在本发明的保护范围内。

所述透明板的第一部分41、透明板的第二部分42以及光耦合器43采用例如XMD（10Gbit/s miniature device）模式或类似于XMD模式的方式被封装在密封（hermetic sealing）盒子中。所述密封盒子如图6所示，所述光模块即放置在所述密封盒子的内部腔体，所述密封盒子左侧的多个管脚可外接其他DSP芯片，所述密封盒子的右侧则可连接光纤。

其中，所述透明板的第一部分41的接口401、402与403为激光芯片（LD，laser diode），所述接口被附接至一个子座61上，并通过微光学器件400相互平行；所述透明板的第二部分42的接口404与405为多激光芯片（LD，laser chip），所述接口被附接至一个子座61上，并通过微光学器件400相互平行。在此，本领域技术人员应能理解，所述透明板的第一部分41的接口可以与所述透明板的第二部分42的接口相平行，也可以分别平行，以实现不同波长的光从所述透明板的第一部分41的接口401、402与403输入，以及不同波长的光从所述透明板的第二部分42的接口404与405输出。

所述子座61可以采用陶瓷材料或三氧化铝材料等。

被附接在所述子座61上的所述透明板的第一部分41的接口401、402与403以及所述透明板的第二部分42的接口404与405可以被布置在腔体62处；所述透明板的第一部分41和/或所述透明板的第二部分42可以为一块或多块玻璃体，并被布置在腔体63处。

所述玻璃体可以被设置成具有一定倾角，如8°，13.5°等，以满足光信号在所述玻璃体中的传播路径要求；所述玻璃体的其他相关参数，如玻璃的折射率、玻璃体的底面宽度等可根据光信号在所述玻璃体中的传播路径要求进行设置，以满足不同波长的光的传输、复用与解复用。

所述透明板的第一部分41的接口401、402与403分别对应于用于10G下行信号的1577nm波长的传输接口、用于1G下行信号的1490nm波长的传输接口以及用于OTDR测试信号的1650nm波长的传输接口；为便于描述，在此将接口401作为用于10G下行信号的1577nm波长的传输接口、接口402作为用于1G下行信号的1490nm波长的传输接口、接口403作为用于OTDR测试信号的1650nm波长的传输接口；在此，可根据需要确定其他的接口与波长信号的对应关系。所述透明板的第二部分42的接口404与405分别对应于用于上行信号的1270nm&1310nm波长的接收接口、用于OTDR测试信号的1650nm波长的接收接口；为便于描述，在此将接口404作为用于上行信号的1270nm&1310nm波长的接收接口，接口405作为用于OTDR测试信号的1650nm波长的接收接口；在此，可根据需要确定其他的接口与波长信号的对应关系。在此，本领域技术人员应能理解，所述接口401至403、接口404与405所对应的光信号的波长均为举例，其他可进行波分复用或波分解复用的波长，如1550nm、850nm、1300nm、1625nm等如能适用于本发明，同样包含在本发明的保护范围内。

在所述透明板的第一部分41中，所述第一光学滤波片411能够允许通过接口401所输入的光信号中波长为1577nm的光信号，并将其他波长的光信号进行反射，所述波长1577nm的光信号进入玻璃体后，在反射片414处被反射；所述第一光学滤波片412能够允许通过接口402所输入的光信号中波长为1490nm的光信号，并将其他波长的光信号进行反射，并与被反射片414所反射的波长为1577nm的光信号进行波分复用，所生成的波长为1490nm与1577nm的复用光在所述玻璃体中进行传输，并在反射片415处进行反射；所述第二光学滤波片413能够允许通过接口403所输入的光信号中波长为1650nm的测试光信号，并将其他波长的光信号进行反射，从而将波长为1650nm的测试光信号与被所述反射片415所反射的波长为1490nm与1577nm的复用光进行复用，生成所述波分复用光以发送至光耦合器43。

所述光耦合器23外接光纤，并将光纤所输入的光信号发送至所述透明板的第二部分42，所述光信号中包含一种或多种波长的光信号。该光信号在第三光学滤波片422处进行解复用，所述第三光学滤波片允许将用于OTDR测试信号的1650nm波长的光通过，从而接口404接收所述波长为1650nm波长的光并进行输出；同时所述第三光学滤波片422将非1650nm波长的光进行反射，所述反射光经由反射片423继续被反射，在所述第三光学滤波片421处由所述第三光学滤波片421进行滤波，允许用于上行信号的1270nm&1310nm波长的光通过，从而接口405接收所述波长为270nm&1310nm波长的光并进行输出。

所述反射片可以是具有高反射率的反射材料，如周期性镀膜结构、金属层等，所述反射率如97%；在此，本领域技术人员应能理解，所述反射片414与反射片415可以是同一反射片，也可以是不同的反射片。

由于所述光学滤波片的大小以及所述微光学器件的大小，各个接口之间的间距可以非常小，如间距可低至0.5mm，从而能够将所述光模块封装在用于XFP模式的密封盒子中。在图4中，示出了包含3个输入接口与2个接收接口的光模块，在此，本领域技术人员应能理解，利用本发明可以对更多的信道光通路进行封装，而非仅局限于3个输入接口与2个接收接口。

图5示出根据本发明的一个优选实施例的一种具有OTDR测试功能的光模块示意图；其中，所述光模块包括透明板的第一部分51、透明板的第二部分52以及光耦合器53。

为了描述简便起见，图5中所示出的透明板的第一部分51中包含两个第一光学滤波片511与512、一个第二光学滤波片513、两个反射片514与515；所示出的透明板的第二部分52中包含两个第三光学滤波片521与522、一个反射片523；相应地，所述透明板的第一部分51中包含三个端口501、502与503，所述透明板的第二部分52中包含2个端口504与505；所述端口分别对应于不同的光学滤波片。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片、所述端口和/或所述反射片的数量仅为举例，并非对本发明的限制，其他的光学滤波片数量、端口数量和/或反射片的数量如能适用本发明，同样包含在本发明的保护范围内。

如图所示，所述第一光学滤波片511、第一光学滤波片512与第二光学滤波片513被布置在所述透明板的第一部分51的一侧且沿该侧放置，所述反射片514与515被布置在所述透明板的第一部分51的对侧，所述反射片514与所述第一光学滤波片511在水平方向上相邻，所述反射片515与所述第一光学滤波片512在水平方向上相邻，所述反射片515沿该侧放置，所述反射片514与该侧斜面呈一定倾角，从而将所述第一光学滤波片511所过滤的光信号直接反射至所述第二光学滤波片513；所述第三光学滤波片521与522被布置在所述透明板的第二部分52的一侧且沿该侧放置，所述反射片523被布置在所述透明板的第二部分52的对侧且沿该侧放置，所述反射片523与所述第三光学滤波片521在水平方向上相邻。在此，本领域技术人员应能理解，所述光学滤波片与反射片的放置方式均为举例，其他的放置方法，例如将所述第一光学滤波片511、第一光学滤波片512与第二光学滤波片513分别放置在所述透明板的第一部分51的两侧，以及对应地，将所述反射片514与反射片515分别放置在所述透明板的第一部分51的两侧也适用于本发明，并包含在本发明的保护范围内。

为便于描述，在此将接口501作为用于10G下行信号的1577nm波长的传输接口、接口502作为用于1G下行信号的1490nm波长的传输接口、接口503作为用于OTDR测试信号的1650nm波长的传输接口；在此，可根据需要确定其他的接口与波长信号的对应关系。相应地，在此将接口504作为用于上行信号的1270nm&1310nm波长的接收接口，接口505作为用于OTDR测试信号的1650nm波长的接收接口；在此，可根据需要确定其他的接口与波长信号的对应关系

在所述透明板的第一部分51中，所述第一光学滤波片511能够允许通过接口501所输入的光信号中波长为1577nm的光信号，并将其他波长的光信号进行反射，所述波长1577nm的光信号进入玻璃体后，在反射片514处被反射；所述第一光学滤波片512能够允许通过接口502所输入的光信号中波长为1490nm的光信号，并将其他波长的光信号进行反射，所述波长1490nm的光信号进入玻璃体后，在反射片515处被反射；所述第二光学滤波片513能够允许通过接口503所输入的光信号中波长为1650nm的测试光信号，并将其他波长的光信号进行反射；所述波长1577nm的光信号、所述波长1490nm的光信号、所述波长为1650nm的测试光信号在所述第二光学滤波片513处进行波分复用，生成所述波分复用光发送至光耦合器43。

在此，图5所示的光模块的各个接口或部件的功能以及各部分之间的封装方式或材质等信息，与图4所示的光模块相同或相似，故在此不再赘述，并通过引用的方式包含于此。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。装置权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims (9)

1.一种光模块，包括：

光耦合器；

透明板的第一部分；

具有不同的透射带且沿所述第一部分被布置的第一光学滤波片和第二光学滤波片，所述第一部分被配置为通过反射从所述第一光学滤波片所接收的光、将来自所述第一光学滤波片以及第二光学滤波片的光进行波分复用、并将该波分复用光发送至所述光耦合器；

透明板的第二部分；以及

沿所述第二部分布置的第三光学滤波片，所述第二部分被配置为通过反射从所述光耦合器所接收的光、将从所述光耦合器所接收光进行波分解复用。

2.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述透明板的第一部分与所述透明板的第二部分属于不同板。

3.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述透明板的第一部分与所述透明板的第二部分属于同一板。

4.根据权利要求1所述的光模块，其中，所述光学滤波片包括薄膜滤波片。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光模块，其中，所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片沿所述透明板的第一部分的同侧布置。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的光模块，其中，所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片沿所述透明板的第一部分的对侧布置。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的光模块，其中，所述光耦合器包括光环形器。

8.根据权利要求1至3中任一项所述的光模块，其中，所述第一光学滤波片与所述第二光学滤波片的透射带是非重叠的。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的光模块，还包括金属层，所述金属层与所述第一光学滤波片位于所述透明板的第一部分相邻的对侧。