CN105515676A - 具有掺铒光纤放大器的光学收发器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种安装有光学调制器和掺铒光纤放大器的光学收发器，所述光学调制器是马赫-泽德型光学调制器并且主要由半导体材料制成。所述掺铒光纤放大器和所述马赫-泽德型光学调制器与波长可调谐的激光二极管、智能相干接收器和保偏分束器一同安装在符合CFP2标准的紧凑外壳中。

Description

具有掺铒光纤放大器的光学收发器
相关申请的交叉引用
本申请要求2014年10月10日提交的美国临时申请No.62/062576的优先权，该申请以引用的方式并入本文。
背景技术
随着光学通信系统传输的信息量的剧增，需要一种适用于光学通信系统的光学收发器，这种光学收发器的传输速度远快于10Gbps，甚至有时能够达到100Gbps。除了运行速度的增长外，一些光学收发器具有以光的相位调制光信号的相干调制功能。这种用于调制光的相位的光学收发器或者光学通信系统被称为相干光学收发器和相干光学系统。
在相干光学收发器中，必然要使用一种被称为马赫-泽德(MZ)调制器(Mach-ZehnderModulator)的光学调制器调制光的相位。马赫-泽德调制器通常由绝缘材料制成，比如铌酸锂(NbLiO3)，原因在于绝缘材料具有很大的电光交互作用。但是，为了表现出足够的交互作用，由绝缘材料制成的马赫-泽德调制器必然会具有很大的尺寸，从而导致这种调制器很难安装到外尺寸相对较小的光学收发器中。
最近开发出主要由半导体材料制成的另一种马赫-泽德调制器。因为半导体材料的折射率比绝缘材料的折射率更大，所以由半导体材料制成的马赫-泽德调制器的尺寸更小，从而可以安装在小尺寸的光学收发器中。但是，作为更小尺寸的代价，由半导体材料制成的马赫-泽德调制器必然或者固然会表现出更大的光学损耗。因此，光学收发器中必须具有用来放大从马赫-泽德调制器输出或进入马赫-泽德调制器的光学信号的工具，即掺铒光纤放大器(EDFA)类型的光学放大器。
发明内容
本发明的一个方面涉及能够发送一个光学信号并且接收另一个光学信号的光学收发器，其中，两个光学信号均通过双极化正交相移键控(DP-QPSK)法进行调制。本发明的光学收发器包括：光源、光学分束器、光学调制器、光学接收器和掺铒光纤放大器(EDFA)。光源产生连续波(CW)光。光学分束器在保持CW光的偏振的同时将CW光分束为两个部分。光学调制器调制被光学分束器分束的CW光的一个部分，并且输出经调制的光学信号。光学接收器使所接收的另一个光学信号与CW光的另外一个部分之间发生干涉。掺铒光纤放大器放大经调制的光学信号，并且将放大后的经调制的信号作为输出光学信号。光源、光学分束器、光学调制器和光学收发器之间通过保偏光纤(PMF)类型的相应内部光纤进行光学耦合。
附图说明
图1示出了本申请的光学收发器的外观，其中光学收发器具有尺寸符合CFP2标准的外壳；
图2示出了从顶部观察到的光学收发器的内部构造；
图3示出了从底部观察到的光学收发器的内部构造；
图4A示意性地示出了图1到图3所示的光学收发器中的光学耦合系统，而图4B同样示意性地示出了掺铒光纤放大器中的光学耦合；
图5示出了安装在光学收发器底部封盖上的掺铒光纤放大器；
图6示出了掺铒光纤放大器的光路布置；
图7示出了波长可调谐的激光二极管(LD)的光路布置；
图8示出了保偏分束器(PMS)周围的光路布置；
图9示出了智能相干接收器(ICR)周围的光路布置；
图10示出了马赫-泽德调制器周围的光路布置；
图11是马赫-泽德调制器的分解图；
图12示出了固定到顶部封盖的马赫-泽德调制器；
图13是激光二极管和框体的分解图；
图14是设置在框体中且安装有光学调制器和光学接收器的主板的透视图；
图15是掺铒光纤放大器的分解图；
图16是根据本发明的另一个实施例的光学插座的分解图；以及
图17A是装配有多个套管的所述另一个实施例的光学插座的透视图，而图17B是所述另一个实施例的光学插座的分解图。
具体实施方式
接下来，将对根据本申请的光学收发器的一些实施例进行详细描述。在附图的描述中，彼此相同或相似的数字或符号将表示相同或相似的元件，而不进行重复说明。
图1示出了本申请的光学收发器的外观，其中本发明的光学收发器符合CFP2标准，CFP2标准是用于定义在光学通信系统领域内广泛使用的光学收发器的规格和尺寸的多源协议(MSA)中的一个协议。光学收发器1具有尺寸符合CFP2标准的壳体10，即，壳体10的尺寸为长91.5mm、宽41.5mm、高12.4mm。如图1所示，本实施例的壳体10包括顶部壳体12(或顶部封盖)、框体14、底部壳体16(或底部封盖)。框体14的前壁14a设置有LC插座类型的光学插座18。光学插座18设置有两个端口，一个端口用于光学传输，另一个用于光学接收。因此，光学收发器1能够以全双工光学通信进行操作。此外，如下所述，光学收发器1可以用于DP-QPSK(双极化正交相移键控)算法的调制系统，其中，进入光学收发器1的光学信号所包括的多重性为4，即，其中两重处于光的相位，另外两重处于偏振状态。
在前壁14a的相应侧设置有包括支撑箍架18a和滑动器18b的机构，随着支撑箍架18a的转动，滑动器18b能够前后滑动。因此，光学收发器1可以插入主系统或者从主系统拔出。虽然在图1中没有明确示出，但是光学收发器1的后端设置有电插头。电插头将与设置在主系统中的电插座配合，以建立光学收发器1与主系统之间的通信。在本说明书中，术语“前”或“向前”表示设置有光学插座18的方向。另一方面，术语“后”或“向后”对应于与前述方向相反的方向，即对应于设置有电插头的方向。
图2示出了从顶部观察到的光学收发器1在移除顶部壳体12后的内部构造，而图3示出了从底部观察到的光学收发器1在移除底部壳体16后的内部构造。光学收发器1包括的光学部件有：光学插座18、波长可调谐的光源20、保偏分束器(PMS)30、光学调制器40、光学接收器50和光学放大器60。波长可调谐的光源20可以包括波长可调谐的激光二极管(LD)。光学调制器40可以是阵列波导调制器(AGM)和/或主要由半导体材料制成的马赫-泽德调制器。光学接收器50可以是相干接收器，其通过对光学信号和从波长可调谐的光源20发出的本振信号进行多路复用来恢复信息。因为所接收的光学信号在其偏振态进行多路复用，所以由波长可调谐的光源20产生的光束(即，本振光束)通过保偏分束器30分束到光学调制器40和光学接收器50中。
将波长可调谐的光源20和保偏分束器30分别设置在光学收发器1前部相应的位置，使两者将光学插座18夹在中间。将光学调制器40和光学接收器50并列布置在光学收发器1的后部。掺铒光纤放大器60从光学收发器1的前部到后部地设置在这些光学部件20至50的下方。光学部件20至50与带有内部连接器70a至70d的一些内部光纤相耦合，其中一些内部光纤和一些内部连接器70a至70d的类型分别是保偏光纤(PMF)和保偏连接器(PMC)。
参考图3，图3是移除底部壳体16后观察到的仰视图，示出了掺铒光纤放大器60。掺铒光纤放大器60包括卷绕在绕线管61a上的掺铒光纤(EDF)61、泵浦激光器63、集成有光学隔离器的耦合器62、用于使掺铒光纤61的增益特性平坦化的增益平坦滤波器(GFF)64、可变光学衰减器(VOA)65以及监控光电二极管(mPD)66。这些光学部件通过内部光纤光学耦合。光学收发器1需要将这些内部光纤设置成不以小直径(例如，小于15mm的直径)弯曲它们，以便即使在内部光纤为弯曲敏感光纤的情况下也能够避免弯曲损耗。
图4A示意性地示出了图1到图2所示的光学收发器1的光学耦合系统。波长可调谐的光源20产生被保偏分束器30分为两束光束的本振光束。其中一束光束提供给光学调制器40，以作为待调制的连续波(CW)源。另外一束光束提供给光学接收器50，以作为将要与进入光学收发器1的光学信号进行多分复用的本振光束。保偏分束器30与波长可调谐的光源20通过保偏光纤20a和30a经过第一保偏连接器70a进行耦合。保偏分束器30与光学调制器40通过保偏光纤30b和40a经过第二保偏连接器70b进行耦合；保偏分束器30还与光学接收器50通过保偏光纤30c和50a经过第三保偏连接器70c进行耦合。
光学接收器50与保偏分束器30通过保偏光纤50a和30c经过第三保偏连接器70c进行耦合。光学接收器50通过单模光纤(SMF)50b接收来自光学收发器1的输入端口的光学信号，所述光学信号包含可以根据相位及偏振提取的多个信号。单模光纤50b和保偏光纤50a共同耦合到光学接收器50上，这将在下文中描述。
光学调制器40设置在两个保偏连接器70b和70d之间。保偏连接器70b与光学调制器40通过保偏光纤40a耦合，而保偏连接器70d与光学调制器40通过单模光纤40b耦合。在图4A中，粗线条表示单模光纤，而细线条表示保偏光纤。因为光学调制器40的输出会通过单模光纤60b进行提取，所以连接到光学调制器40的连接器70d没有必要使用保偏连接器。但是，为了简化，该实施例中的光学收发器1使用保偏连接器70d来耦合单模光纤40b和60a。如上所述，光学调制器40的输出通过单模光纤60a提供给掺铒光纤放大器60。
对于掺铒光纤放大器60来说，掺铒光纤放大器60通过单模光纤40b和60a接收来自光学调制器40的光学信号。所述光学信号与泵浦光束通过波长选择耦合器(WSC)62进行混合，所述泵浦光束由泵浦源63(通常为半导体激光二极管)产生。波长选择耦合器62包括用来阻止光线返回泵浦源63的光学隔离器62a。与泵浦光束混合的光学信号通过内部光纤60c进入掺铒光纤61，从而被光学放大。所放大的光学信号通过内部光纤60d提供给增益平坦过滤器64。因为掺铒光纤61具有强烈依赖于光学信号的波长的光学增益，所以使用增益平坦过滤器64可以使掺铒光纤61的增益谱平坦化。平坦化的光学信号通过另一个内部光纤60e提供给可变光学衰减器65。可变光学衰减器65将平坦化的光学信号可变地衰减到适当的功率电平。监控光电二极管66放置在可变光学衰减器65的下游。监控光电二极管66监控从可变光学衰减器65输出的光束并且通过控制可变光学衰减器65调节功率电平，从而使功率电平处于多源协议的规格定义的适当电平范围内。因此，经过放大、平坦化以及可变地衰减到适当电平的光学信号通过内部光纤60b从输出端口输出。掺铒光纤放大器60所具有的内部光纤60a到60d可以是单模光纤。
图5是安装在光学收发器1的底部壳体16上的掺铒光纤放大器60的透视图，并且图6示出了掺铒光纤放大器60的光路布置。如图5所示，本实施例的掺铒光纤放大器60占据了壳体10内很大的空间。因此，如何将掺铒光纤放大器60装配到壳体10内是最重要的设计。该实施例的光学收发器1将具有箱形封装的泵浦源63设置在壳体10的前部区域内，并且与波长可调谐的光源20并列布置。保偏连接器70d和泵浦源63按上下关系设置，对此将会在本说明书的下文中进行描述。即，保偏连接器70d布置在从框体14的外壁向内延伸的搁架上，而泵浦源63安装在搁架下方。如图4B所示，掺铒光纤放大器60设置有多个内部光纤60a到60g，以光学耦合各个部件。本实施例将掺铒光纤放大器60的所有内部光纤都设置在光纤托盘67中，所述光纤托盘67直接安装在底部壳体16上。光纤托盘67的中央具有空间，即，掺铒光纤放大器60的内部光纤60a到60g都缠绕在光纤托盘67的外周，从而形成中央空腔67a。中央空腔67a用于将电子元件安装电路板上，下文将对此进行描述。
光纤托盘67的两侧分别装配有波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64，波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64各覆盖有金属封盖62a和64a。金属封盖62a和64a与光纤托盘67装配，以形成放置波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64的空间。即，波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64均具有圆柱外形，而金属封盖62a和64a在各自的纵向中心处分别具有接纳波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64的空心部分。即便在波长选择耦合器62和增益平坦过滤器64设置在相应空间内的情况下，也仍会保留光纤托盘67的中央空腔。
掺铒光纤61缠绕在绕线管61a上以形成掺铒光纤线圈，掺铒光纤61、监控光电二极管66和可变光学衰减器65布置在底部壳体16的相应位置上。泵浦源63和盘绕的掺铒光纤61设置在掺铒光纤电路板68上，掺铒光纤电路板68安装有用于控制掺铒光纤放大器60的电路。该电路包括泵浦源的驱动器、可变光学衰减器的控制器等。光纤托盘67和掺铒光纤电路板68直接安装在底部壳体16上，同时绕线管61a、增益平坦滤波器64和可变光学衰减器65设置在光纤托盘67上。
图6示出了内部光纤60a到60g在掺铒光纤放大器60中的布置，其中，图6移除了光纤托盘67、金属封套62a和64a以及底部壳体16。参考图4B和图6，掺铒光纤放大器60通过内部光纤60a接收来自第四保偏连接器70d的作为光学调制器40的输出的光学信号，内部光纤60a从第四保偏连接器70d向前部延伸，在绕线管61a处转向，沿着增益平坦过滤器64的一侧向后部延伸，方向转到被放置在与增益平坦过滤器64相反一侧上的波长选择耦合器62，并且从后部进入波长选择耦合器62。需要注意的是，内部光纤60a在后部弯曲时的直径大于15mm，即，掺铒光纤放大器60中的内部光纤60a到60g是具有优异的防止弯曲损耗的性能的特种光纤。
波长选择耦合器62还接纳来自泵浦源63的内部光纤60g。内部光纤60g从泵浦源63起向后部延伸，沿着增益平坦过滤器64与前述内部光纤60a平行地行进，同样在底部壳体16的后端转向波长选择耦合器62，并且最终与前述光纤60a一同进入波长选择耦合器62中。内部光纤60a中传输的光学信号和内部光纤60g中传输的泵浦光束在波长选择耦合器62中耦合，并从端口输出到第三内部光纤60c中，该端口设置在与两个内部光纤60a和60b耦合的一侧相反的一侧。第三内部光纤60c从波长选择耦合器62输出，在盘绕光纤托盘67的同时在底部壳体16的后部延伸并且与缠绕在绕线管61a上的掺铒光纤61进行耦合。从掺铒光纤61输出的内部光纤60d围绕光纤托盘67延伸半圈并且直接从后部进入增益平坦过滤器64。增益平坦过滤器64从其前端输出内部光纤60e。该内部光纤60e绕着光纤托盘67延伸并且从后部进入可变光学衰减器65中，其中，可变光学衰减器65被放置在电路板68上并位于增益平坦过滤器64前方。可变光学衰减器65从其后部输出内部光纤60f。即，内部光纤60e通过可变光学衰减器65回转为内部光纤60f。从可变光学衰减器65输出的内部光纤60f在底部壳体16的后部盘绕光纤托盘67，并从后部进入监控光电二极管66，其中，监控光电二极管66也被放置在电路板68上，但位于可变光学衰减器65相对的一侧。监控光电二极管66从其后部输出内部光纤60b。与其它内部光纤60a到60f类似，内部光纤60b在壳体10的后部盘绕光纤托盘67半圈，然后向前延伸到光学插座18。因此，内部光纤60a到60g在沿着光纤托盘67延伸的同时在壳体10的两侧之间来往布置，其中，波长选择耦合器62、泵浦源63、增益平坦过滤器64、可变光学衰减器65和监控光电二极管66的光学部件分别位于相应侧。
图7示出了波长可调谐的光源20的光学互联线路。具有箱形壳体20b的波长可调谐的光源20安装在LD支架24上，其中，LD支架24与框体14装配在一起并位于光学插座18的一侧，以使光学插座18位于波长可调谐的光源20和泵浦源63之间。即，波长可调谐的光源20位于LD支架24上，而LD支架24从底部与框体14螺纹连接，以使箱形壳体20b的顶部从由前壁14a、侧壁14d、肋板14c和横梁14b形成的方形开口露出。引线端子从中间且仅从箱形壳体的一侧引出。光学收发器1设置有子板(LD电路板)22来安装用于驱动波长可调谐的光源20的电路。LD电路板22也螺纹连接到框体14的横梁14b上。LD电路板22上的互联线路直接连接到箱形壳体的引线端子。另外，LD电路板22上的互联线路通过挠性印刷电路(FPC)板82连接到图2所示的主板80中的电路。因为波长可调谐的光源20输出了CW信号，具体地说，CW信号的波长和振幅主要由施加在波长可调谐的光源20上的直流偏压控制，不需要考虑挠性印刷电路板82运行时的高频特性。波长可调谐的光源20还设置有耦合部分20c，耦合部分20c具有圆柱外形并且从箱形壳体20b的一个侧壁延伸出来。
波长可调谐的光源20的CW信号通过内部光纤20a向后部传出，所述内部光纤20a是保偏光纤。内部光纤20a在后部盘绕半圈然后向前延伸到第一保偏连接器70a，内部光纤20a和从保偏分束器30延伸出的另一个内部光纤30a通过第一保偏连接器70a进行耦合。需要注意的是，如图2所示，内部光纤20a从壳体10后部向外伸出并且在壳体10外侧回转半圈。框体14的后壁14e设置有两个缺口14f和14g，以使内部光纤从中穿过。
图8示出了保偏分束器30周围的光学互连线路。保偏分束器30设置在壳体10的前侧；保偏分束器30设置在泵浦源63上方以形成上下布置。具体地说，保偏分束器30位于框体14的搁架14h上，并且在搁架14h下方的一部分中，泵浦源63安装在掺铒光纤放大器电路板68上。保偏分束器30接纳来自第一保偏连接器70a的内部光纤30a，内部光纤30a也是保偏光纤。保偏分束器30在保持CW信号的偏振的同时将在内部光纤30a上传输的CW信号分为两部分。其中一部分输出后经过内部光纤30b传输到第二保偏连接器70b，而另外一部分输出后经过内部光纤30c传输到第三保偏连接器70c。与前述内部光纤20a类似，内部光纤30b从保偏分束器30起沿着框体14的一个侧壁向后部延伸，与内部光纤20a并列延伸，穿过后壁14e的缺口14f，在框体14的外部回转半圈，穿过另一缺口14g进入框体14内部，最后与第二保偏连接器70b进行耦合。
图9示出了光学接收器50周围的光路布置。光学接收器50安装在主板80上并与光学调制器40并列，所述光学调制器40将在下文中进行描述。光学接收器50接纳两个内部光纤：经过内部光纤30c和第三保偏连接器70c与保偏分束器30耦合的内部光纤50a；以及来自光学插座18的另一个内部光纤50b。两个内部光纤50a和50b在到达光学接收器50的途中被捆扎成一个光纤束50c。即，光学接收器50在物理上只接收一个光纤束50c。束的意思是两个光纤在光纤束50c中独立存在，但它们拥有共同的护套。需要注意的是，与前述的内部光纤类似，两个内部光纤50a和50b也在框体14的外侧环绕半圈。
图10示出了光学调制器40周围的光学互联线路，图11是光学调制器40的分解图，以及图12是光学调制器40在装配有支架44、封盖46以及带有电连接器49a和49b的挠性印刷电路板48a到48c时的透视图，其中图12去除了主板80。如上文所述，光学调制器40设置在主板80上并与光学接收器50并列。光学调制器40具有两个光学端口：一个是输入端口43a，用于接收由波长可调谐的光源20经过保偏分束器30提供的CW信号；另一个是输出端口43b，用于向掺铒光纤放大器60输出调制信号。输入端口43a与内部光纤40a耦合，内部光纤40a是保偏光纤并且连接到第二保偏连接器70b以接收CW信号。输出端口43b引出另一个内部光纤40b，内部光纤40b不必是保偏光纤。内部光纤40b在前部回转半圈并向后延伸。与前述内部光纤类似，内部光纤40b通过切口14g伸到框体14的外部，然后回转半圈并且再次进入框体14内部，以耦合到第四保偏连接器70d。
如图11所示，光学调制器40具有箱形壳体42和耦合部分43，耦合部分43包括从箱形壳体42的一个侧壁42c延伸出的两个光学端口43a和43b。在本实施例中，光学调制器40固定到顶部壳体12。即，虽然光学调制器40位于主板80上并且与主板80电连接，但是光学调制器40并不刚性固定在主板80上，而是装配并固定到顶部壳体12。具体地说，顶部壳体12在其内表面12a设置有厚度较厚的阶台12b，其中，箱形壳体42的顶面42d与顶部壳体12的内表面12a物理固定并且热接触。因为光学调制器40安装有会在运行期间产生热量的电气装置，所以必需存在将热量有效导到外部材料的机构。本光学调制器40设置有用于在其顶面42d内部产生主要热量部分的装置。因此，光学收发器1使顶部壳体12与光学调制器40的顶面42d物理接触和热接触。在变型例中，通过插入导热片材使得光学调制器40的壳体42可以与顶部壳体12的阶台12b热接触和物理接触，从而增强从光学调制器40到顶部壳体12的热传导。
可以由树脂制成的支架44在中心处设置有方形开口44a，光学调制器40的底面42e通过方形开口44a露出。使用三个螺钉将支架44固定到顶部壳体12。光学调制器40还与封盖46装配。可以由金属制成的封盖46同样在中心处具有与支架44的方形开口44a相对应的方形开口46a。但是，封盖46具有向方形开口46a内侧延伸的多个突起46b。突起46b稍微向上弯曲，以显现出弹性功能。即，突起46的末端与光学调制器40的底面42e接触并利用弹性功能向上推动壳体42，以使壳体42靠紧顶部壳体12。因此，光学调制器40的顶面42d可以与顶部壳体12热接触，以形成散热通道。因此，光学调制器40通过支架44固定到顶部壳体12。通过设置在封盖46的各个角腿46c中的挂钩46d与同样设置在支架44的各个角柱44c中的凹槽44b的配合，封盖46与支架44装配在一起。虽然本实施例提供了位于光学调制器40和顶部壳体12中间的封盖46，但是在支架44可以牢固地将光学调制器40推靠在顶部壳体12上时，可以去除封盖46。
光学调制器40通过主板80和连接到壳体42的后壁的挠性印刷电路板48c从主系统接收高频信号。如图2所示，光学调制器40的后壁面向框体14的后壁14e，事实上，光学调制器40的后壁在框体14的后壁14e正前方。这种布置形成了从插头板81到光学调制器40的最短路径，其中插头板81接收来自主系统的高频信号。光学接收器40可以通过连接到其后壁的RF挠性印刷电路板48c接收高频信号。因为已经将从主系统到主板80的路径设计为最短路径，并且从主板80到光学调制器40的路径也通过RF挠性印刷电路板48c设计为最短路径，所以可以确保光学调制器40的高频特性。
除了接收高频信号外，光学调制器40还接收用于控制壳体42的调制装置的一些直流偏压。从形成在壳体42各侧中的引脚提供直流偏压。具体地说，两个侧面挠性印刷电路板48a和48b连接到相应侧的引脚，并向前延伸到位于光学端口43a和43b下方的一部分，然后向内弯曲，以使侧面挠性印刷电路板48a和48b的弯曲部分面向主板80。侧面挠性印刷电路板48a和48b分别在弯曲部分面向下方的位置设置有叠层连接器49a和49b，叠层连接器49a和49b与设置在主板80中的连接器电连接。因此，光学调制器40可以通过叠层连接器49a和49b以及侧面挠性印刷电路板48a和48b从主板80接收直流偏压。因为固有的挠性或者弹性功能，侧面挠性印刷电路板48a和48b可以补偿在壳体42的底面与主板80之间不可避免地造成的缝隙，甚至在光学调制器40固定到顶部壳体12时也可以。
接下来，将参考图2、图5和图13到图15对装配所述光学收发器的方法进行描述。
在装配过程中，首先将带有内部光纤20a和第一保偏连接器70a的波长可调谐的光源20与框体14装配在一起。图13是波长可调谐的光源20和框体14的分解图。首先将波长可调谐的光源20的箱形壳体20b侧壁和后壁上设置的引线端子焊接到LD电路板22上，其中，耦合部分20c刚性固定到箱形壳体20b的前壁上并通过所谓的猪尾布置引出内部光纤20a。内部光纤20a的末端与第一保偏连接器70a装配在一起。然后，在装配过程中，将LD电路板22与肋板14c螺纹连接，肋板14c带有设置耦合部分20c的鞍座14k。在螺纹连接LD电路板22后的装配过程中，用LD支架24覆盖箱形壳体20b。如图13所示，LD支架24在其中心部分设置有面向箱形壳体20b的盖体的开口。从LD支架24的开口中的其中一个框边向内伸出突起，使得突起的末端部分向下推动箱形壳体20b，以确保突起与箱形壳体20b之间的热接触。内部光纤20a从耦合部分20c向后方引出，并一度穿过缺口14g到达外部，然后回转后经过另一个缺口14f返回框体14的内部并且与第一保偏连接器70a耦合，其中，图13隐藏了两个缺口14f和14g。
然后，将光学接收器50放置在主板80上。光学接收器50的引线端子从其底部伸出，从而可以轻易地完成引线端子的焊接。
接下来，将光学调制器40和光学接收器50装配到主板80上。参考图11，侧面挠性印刷电路板48a和48b以及RF挠性印刷电路板48c分别焊接到箱形壳体42的各个引线端子上。侧面挠性印刷电路板48a和48b在没有固定到引线端子的端部上均设置有叠层连接器49a和49b。由此与挠性印刷电路板48a到48c装配在一起的箱形壳体42设置在封盖46上，以使箱形壳体42的底部靠紧封盖46中心的突起46b。然后，将安装有箱形壳体42的封盖46设置在支架44上，使得封盖46的开口46a与支架44的开口44a对齐。使支架44的角柱44c与封盖46的角腿46c相配合，从而使封盖46和支架44紧紧地装配在一起，但是箱形壳体42仅是放置在封盖46上，即，箱形壳体42能够在突起46b上移动。最后，将RF挠性印刷电路板48c焊接到主板80上，并且各个叠层连接器49a和49b与主板80上的凹入式连接器配合。因为该焊接过程仅限于将RF挠性印刷电路板48c焊接到主板80的后部，所以已经放置在主板80上的光学接收器50不会干扰到该焊接过程。需要注意的是，即使在RF挠性印刷电路板48c已经焊接到主板80上并且叠层连接器49a和49b已经与相应的连接器配合，箱形壳体42仍然能够在挠性印刷电路板48a到48c的弹性所允许的范围内在突起46b上移动。因为叠层连接器49a和49b设置在相应挠性印刷电路板48a和48b的前端，所以光学接收器50也不会干扰到叠层连接器49a和49b与相应连接器的配合。
如图14所示，将安装有光学调制器40和光学接收器50的主板80设置在框体14中。主板80没有螺纹连接或者刚性固定到框体14上，因为主板80的后端插在插板81上，并且插板81设置有大量引脚，以及主板80设置有与所述引脚电耦合的大量端子。当主板80刚性连接到框体14上时，在引脚和端子之间的耦合中会产生意外的应力。
与光学调制器40和光学接收器50耦合的内部光纤40a、50a、50b和60a在框体14内被引出并且穿过后壁14e中的缺口14f和14g被引出到框体14的外部。另外，附接在从光学接收器50伸出的内部光纤50b上的输入套管18c被设置在光学插座18的后部端口中。
在接下来的装配过程中或者独立于上述过程的装配过程中，将装配掺铒光纤放大器60。参考图15，图15是掺铒光纤放大器60的分解图，示出了掺铒光纤放大器60的各个部件。掺铒光纤放大器60装配到底部壳体16上。即，将安装有泵浦源63、可变光学衰减器65和监控光电二极管66的掺铒光纤放大器电路板68设置在底部壳体16的前部内，同时将安装有波长选择耦合器62、增益平坦滤波器64和盘绕在绕线管61a上的掺铒光纤61的光纤托盘67设置在底部壳体16的后部内。光纤托盘67设置有前部盘板67b以设置绕线管61a。
在掺铒光纤放大器60的装配过程中，首先通过熔接来连接这些光学部件与内部光纤60a到60g，即，在光学收发器1的外部进行连接，并且在所述光学部件安装在底部壳体16上之前，不安装除了第四保偏连接器70d以外的任何光学连接器。然后，在将多余长度的内部光纤60a到60g卷绕在光纤托盘67周围的同时，将带有绕线管61a的掺铒光纤61、波长选择耦合器62和增益平坦滤波器64等部件设置在光纤托盘67上，并且将光纤托盘67放置在底部壳体16的后部。在设置光纤托盘67的同时，将安装有泵浦源63、可变光学衰减器65和监控光电二极管66的掺铒光纤放大器电路板68设置在底部壳体16的前部。分别用金属封盖62a盖住波长选择耦合器62，用金属封盖64a盖住增益平坦滤波器64，用金属封盖61b盖住绕线管61a，这些金属封盖61b、62a和64a螺纹连接到框体，从而将光纤托盘67自动固定到底部壳体16上。掺铒光纤放大器电路板68也螺纹连接到底部壳体16上。最后，使掺铒光纤放大器挠性印刷电路板83与设置在掺铒光纤放大器电路板68中央的叠层连接器相配合。掺铒光纤放大器挠性印刷电路板83的另一端设置有将与设置在主板80的后表面上的插入式叠层连接器耦合的凹入式叠层连接器。在将掺铒光纤放大器60装配到底部壳体16后，在将附接在从监控光电二极管66伸出的内部光纤60上的套管18d设置在光学插座18中的同时，将底部壳体16装配到框体14上。由此完成图5所示的掺铒光纤放大器60。
最后，将保偏分束器30设置在形成于框体14的光学插座18一侧的搁架14h上。如图2所示，保偏分束器30伸出内部光纤30a、30b、30c，内部光纤30a、30b、30c的另外一端分别连接到第一保偏连接器70a到第三保偏连接器70c。其中一条内部光纤30b穿过缺口14f和14g一度延伸到框体14外侧后又返回框体14内部。通过LD挠性印刷电路板82将LD电路板22连接到主板80上，从而可以完成电路板80到83之间的电连接。最后，带有能够保护伸到框体14外部的内部光纤的后部封盖13的顶部壳体12与框体螺纹连接，并且光学调制器40的支架44也与顶部壳体12螺纹连接，从而可靠地形成从箱形壳体42的顶部到光学收发器1的顶部壳体12的热传导通道。
图16是根据本发明的另一个实施例的光学插座18的分解图。在前述光学收发器1中，光学插座18与框体14形成为一体。光学插座118的特征是其独立于框体114。本实施例中的光学插座118包括：托架118a、保持件118b和屏蔽垫118c和118d。因为光纤插座118独立于框体114，所以框体114与光学插座118这两个部件之间会形成间隙。屏蔽垫118c填充光学插座118各侧的间隙，同时另一个屏蔽垫118d填充光学插座118底部的间隙。框体114设置有U形凹槽114m和浅槽114n，U形凹槽114m用于设置前述屏蔽垫118c。在装配顶部壳体12和框体114时，顶部壳体12向下推动光学插座118；并且光学插座118挤压浅槽114n中的屏蔽垫118d，从而可以紧紧地屏蔽光学收发器1。
图17A是从后部观察到的装配有套管18c和18d的光学插座118的透视图，而图17B是光学插座118的分解图。在将套管18c和18d的前部插入到光学插座118的端口中的同时将套管18c和18d设置在光学插座118中。具有中心销118e和两个鞍座118f和118g的托架118a通过被顶部壳体12按压来向下挤压套管18c和18d，其中中心销设置在光学插座118的孔中。两个鞍座118f和118g在其较厚部分的形状与套管18c和18d的外轮廓一致，鞍座118f和118g与套管18c和18d接触，以确保可靠地推压套管18c和18d。可以由弯曲的金属板制成的保持件118b具有前钩118h和后部钩状部118m。前钩118h设置在托架118a的凹槽118n中，而后部钩状部118m设置在光学插座118后部的间隙中。后部钩状部118m设置有可以穿过内部光纤50b和60b的两个侧缺口118p和跨越设置在光学插座118后部间隙中的中心壁的中心缺口。因为侧缺口118p的宽度比套管18c和18d较厚部分的直径窄；套管18c和18d较厚部分的后壁靠紧后部钩状部118m的前表面，后部钩状部118m的后表面靠紧光学插座118的最后面的壁；所以托架118a和保持件118b可以有效地防止套管18c和18d从光学插座118的端口中脱离。
虽然出于说明的目的在本文中对本发明的特定实施例进行了描述，但本领域的技术人员可以对所述实施例作出各种修改和改变。因此，所附权利要求旨在涵盖落在本发明的真实精神和范围内的所有这些修改和改变。

Claims (15)

1.一种产生输出光学信号并接收输入光学信号的光学收发器，包括：
光源，其用于产生连续波光；
光学分束器，其用于在保持所述连续波光的偏振时将所述连续波光分束为两个部分；
光学调制器，其用于调制被所述光学分束器分束的所述连续波光的一个部分，并且输出经调制的光学信号；
光学接收器，其用于使所述输入光学信号与所述连续波光的另外一个部分之间发生干涉；以及
掺铒光纤放大器，其用于放大由所述光学调制器产生的所述经调制的光学信号，并且输出所述输出光学信号。
2.根据权利要求1所述的光学收发器，其中
所述光源是包括波长可调谐的激光二极管的波长可调谐的光源。
3.根据权利要求1所述的光学收发器，其中
所述光学调制器包括主要由半导体材料制成的调制装置。
4.根据权利要求1所述的光学收发器，其中
所述光源、所述光学分束器、所述光学调制器、所述光学接收器和所述掺铒光纤放大器通过多条相应的内部光纤光学耦合。
5.根据权利要求4所述的光学收发器，其中
所述内部光纤包括多条保偏光纤，所述保偏光纤用于耦合所述光源、所述光学分束器、所述光学调制器和所述光学接收器。
6.根据权利要求4所述的光学收发器，其中
所述内部光纤通过多个相应的保偏连接器进行连接。
7.根据权利要求6所述的光学收发器，其中
所述内部光纤将所述光源连接到所述光学分束器，将所述光学分束器连接到所述光学调制器，以及将所述光学分束器连接到所述光学接收器，在每个连接中均设置有保偏连接器。
8.根据权利要求4所述的光学收发器，其中
所述内部光纤中的至少一条内部光纤一度延伸到所述光学收发器的壳体外部，在所述壳体外部弯曲，并且再次进入所述壳体中。
9.根据权利要求8所述的光学收发器，其中
所述内部光纤以大于15mm的相应半径进行弯曲。
10.根据权利要求1所述的光学收发器，还包括：
壳体，其用于封装所述光源、所述光学分束器、所述光学调制器、所述光学接收器和所述掺铒光纤放大器；
其中，所述壳体具有符合CFP2标准的尺寸。
11.根据权利要求10所述的光学收发器，其中
所述壳体的尺寸为长91.5mm、宽41.5mm和高12.4mm。
12.根据权利要求10所述的光学收发器，其中
所述壳体包括框体、顶部壳体和底部壳体，所述框体、所述顶部壳体和所述底部壳体彼此装配在一起，以形成内部收纳所述光源、所述光学分束器、所述光学调制器、所述光学接收器和所述掺铒光纤放大器的空间，并且
所述掺铒光纤放大器装配在所述底部壳体上，而所述光学调制器固定在所述顶部壳体上。
13.根据权利要求12所述的光学收发器，还包括：
光学插座，其具有用于发送光学信号的端口和用于接收另一个光学信号的另一个端口，
其中，所述光学插座与所述框体形成为一体。
14.根据权利要求12所述的光学收发器，还包括：
光学插座，其具有用于发送光学信号的端口和用于接收另一个光学信号的另一个端口，
其中，所述光学插座独立于所述框体。
15.根据权利要求14所述的光学收发器，还包括：
屏蔽垫，其用于填充在所述光学插座和所述框体之间形成的空隙。
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