CN105676376A - 光通讯装置 - Google Patents

Abstract

一种光通讯装置，包括光波极化分离芯片、光发射器、光电转换器、电路板及光纤。光波极化分离芯片包括基底及位于基底上的光波极化分离器。光波极化分离器包括Y型光波导、第一锥形耦合器、第二锥形耦合器及TM滤波器。Y型光波导包括第一分支、第二分支及第三分支，第一分支与第一锥形耦合器对准，第二分支与第二耦合器对准，第三分支与光纤对准。光发射器与第一锥形耦合器正对，光电转换器与第二锥形耦合器正对，TM滤波器位于该第三分支上且只允许TM波通过。光波极化分离芯片、光发射器及光电转换器均封装在电路板上，电路板电连接于光发射器及光电转换器。本发明提供的光通讯装置，既提高了光纤组装的效率又降低了制作光通讯装置的成本。

Description

光通讯装置

技术领域

本发明涉及光通讯领域，尤其涉及一种主动式光通讯装置。

背景技术

目前，主动式光通讯装置有2信道、4信道，甚至是12信道等等规格，这些规格的光通讯装置均是一条光纤对应一个通道，光纤的数量较多，导致光纤的组装效率变低，成本升高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种光纤数量减半的高组装效率、低成本的光通讯装置。

一种光通讯装置，包括至少一对光波极化分离芯片、一光发射器、一光电转换器、一电路板及至少一光纤。该光波极化分离芯片包括一基底及至少一位于该基底上的光波极化分离器。该光波极化分离器包括一Y型光波导、一第一锥形耦合器、一第二锥形耦合器和一TM滤波器。该Y型光波导包括一第一分支、一第二分支及一第三分支，该第一分支与该第一锥形耦合器对准，该第二分支与该第二耦合器对准，该第三分支与该光纤对准。该光发射器与该第一锥形耦合器正对，该光电转换器与该第二锥形耦合器正对，该TM滤波器位于该第三分支上且只允许TM波通过。该光波极化分离芯片、该光发射器及该光电转换器均封装在该电路板上，该电路板电连接于该光发射器及该光电转换器。

本发明提供的光通讯装置，利用了光积体电路的概念，将一对光波极化分离器整合到单一芯片上，在获得同样的通道规格时，对应的光纤的数量减少到原来的1/2，既提高了光纤组装的效率又降低了制作光通讯装置的成本。

附图说明

图1是本发明实施例的光通讯装置的平面图。

图2是图1所示的光通讯装置的第一光波极化分离芯片的立体结构示意图。

图3是图2所示的光通讯装置的第一光波极化分离芯片的第一锥形耦合器的剖视图。

图4是图1所示的光通讯装置的第一光波极化分离芯片的光发射器及光电转换器的立体结构示意图。

主要元件符号说明

光通讯装置	100
		第一光波极化分离芯片	10
光波极化分离器	11
		Y型光波导	111
第一分支	1111
		第二分支	1112
第三分支	1113
		第一锥形耦合器	112
第二锥形耦合器	113
		TM滤波器	114
基底	12
		顶面	121
V型槽	122
		第二光波极化分离芯片	20
光发射器	30
		第一表面	301
第一光窗	302
		光电转换器	40
第二表面	401
		第二光窗	402
电路板	50
		光纤	60

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面结合附图1~4及实施例对本发明提供的一种光通讯装置的结构作进一步的说明。

参照附图1~4，一种光通讯装置100，该光通讯装置100包括一第一光波极化分离芯片10、一第二光波极化分离芯片20、四个光发射器30、四个光电转换器40、一电路板50及两条光纤60。

该第一光波极化分离芯片10与该第二光波极化分离芯片20的结构与功能一样，下面以该第一光波极化分离芯片10为例，来说明该第一光波极化分离芯片10及该第二光波极化分离芯片20的结构与功能。

该第一光波极化分离芯片10包括一对光波极化分离器11及基底12，每个该光波极化分离器11包括一Y型光波导111、一第一锥形耦合器112、一第二锥形耦合器113及一横磁（transversemagnetic，TM）滤波器114。

该基底12包括一顶面121及一V型槽122，该Y型光波导111、该第一锥形耦合器112及该第二锥形耦合器113由该顶面121向该基底12的内部扩散形成。该V型槽122用于定位一条该光纤60的一端，以使该光纤60与该Y型光波导111对接。

本实施方式中，该基底12的材料为铌酸锂（LiNbO₃）。由于LiNbO3晶体具有较高的反应速度，因此，该基底12采用铌酸锂晶体作为基材，从而提高该Y型光波导111的带宽。优选地，该Y型光波导111的带宽为50~62.5微米。

该Y型光波导111包括一第一分支1111、一第二分支1112及一第三分支1113。该第一分支1111及该第二分支1112汇聚于该第三分支1113的一端。该第一分支1111与该第一锥形耦合器112对准，可传输TM波及TE波，该第二分支1112与该第二锥形耦合器113对准，只传输TM波，该第三分支1113与该光纤60对准。该第一分支1111及该第三分支1113是由该顶面121向该基底12内部扩散钛(单质)形成的，能同时传输TE波及TM波。而该第二分支1112是由该顶面121向该基底12内部扩散金属钛后还向该基底12内部扩散金属镓(单质)形成的，因此只能传输TM波。

该第一锥形耦合器112用以使光在该第一锥形耦合器112内经多次全反射后进入该第一分支1111内。该第二锥形耦合器113用以使进入该第二分支1112的光经多次全反射后进入该光电转换器40内。

该TM滤波器114形成在该第三分支1113上，由该第三分支1113的上表面（图中未标示）向该基底12的内部扩散形成，该上表面平行于该顶面121。该TM滤波器114具有TM极化分离功能，用于过滤掉激光中的TE波，只允许TM波通过，可降低激光在该TM滤波器114的端面耦合时，其所产生的回波力（returnpower）对光发射器30的晶粒的损伤。

该光发射器30包括一第一表面301，该第一表面301平行于该顶面121，该第一表面301上形成有一第一光窗302。该第一光窗302与该第一锥形耦合器112相对，用于将该光发射器30发出的激光传递给该第一锥形耦合器112。该光发射器30发出的激光包含有TM波和横电（transverseelectric，TE）波。

在本实施例中，该光发射器30为激光二极管（laserdiode，LD），在其他实施例中，该光发射器30还可以为发光二极管（lightemittingdiode，LED）。

该光电转换器40包括一第二表面401，该第二表面401平行于该第一表面301，该第二表面401上形成有一第二光窗402。该第二光窗402与该第二锥形耦合器113相对，用于接收从该第二锥形耦合器113传输过来的激光。该光电转换器40用于将该第二光窗402接收的光信号转换成电信号。

在本实施例中，该光电转换器40为光电二极管（photodiode，PD）。

在本实施例中，该光发射器30及该光电转换器40以高精度之3DIC封装技术封装在该电路板50上，且该光发射器30及该光电转换器40电连接于该电路板50。

在本实施例中，该第一光波极化分离芯片10及该第二光波极化分离芯片20以高精度之3DIC封装技术主动式对位封装在该电路板50上。该第一锥形耦合器112与该第一光窗302相对，该第二锥形耦合器113与该第二光窗402相对。该光纤60通过胶固定在该V型槽122上，且该光纤60的端面与该第三分支1113的端面耦合对接。

在本实施例中，激光在该光通讯装置100传输路径为：该第一光波极化分离芯片10的一个该光发射器30发出的光，经过与该光发射器30相对应的第一锥形耦合器112的多次全反射，进入与该第一锥形耦合器112相对应的该Y型光波导111的第一分支1111，沿该第一分支1111及该Y型光波导111的第三分支1113传输至与该Y型光波导111相对应的TM滤波器114。该激光经过该TM滤波器114，过滤掉了该激光中含有的TE波，剩余的TM波经过一条光纤60传输至该第二光波极化分离芯片20的Y型光波导的第三分支，途径与该第二光波极化分离芯片20的Y型光波导的第三分支相对应的TM滤波器，进而传输至该第二光波极化分离芯片20的Y型光波导的第二分支及与该第二光波极化分离芯片20的该光波导的该第二分支相对应的该第二光波极化分离芯片20的第二锥形耦合器，该激光经过该第二光波极化分离芯片20的第二锥形耦合器的多次全反射，垂直入射到该第二光波极化分离芯片20的光电转换器，该第二光波极化分离芯片20的光电转换器将该光信号转换成电信号，再发送给该电路板50。

在本实施例中，该光通讯装置100包括两条光纤，在其他实施例中，还可以包括一条或多条光纤，只要满足一条光纤对应一第一光波极化分离器和一第二光波极化分离器，该第一光波极化分离器及该第二光波极化分离器分别对应一光发射器和一光电转换器即可。如若有多对光波极化分离器，这些光波极化分离器可以设置在同一个芯片上，也可以设置在不同的芯片上。在本实施例中，该光通讯装置100以铌酸锂晶体作为基底，在其他实施例中，还可以用光电基材作为基底。

本发明提供的光通讯装置，利用光积体电路概念将基底、Y型光波导、锥形耦合器及TM滤波器整合到单一芯片上，并且配合现有高精度之3DIC封装技术，可直接将该芯片与电路板作主动式对位封装，操作简单、方便。

本发明的光通讯装置在光纤组装方面，利用高精度之V型槽来组装光纤，可减少组装上的误差，随着光纤数量的减半，在对位上也更容易，同时还可以有效降低成本。

本发明的光通讯装置，还可以降低激光在光波极化分离芯片的端面耦合时产生的回波力对该光发射器的晶粒的损伤。

本发明的光通讯装置的光发射器及光电转换器与锥形耦合器的整合，可以取代传统的光/电透镜45度折射面，且锥形耦合器直接接触光源所带来的耦合效率更高。

可以理解的是，以上实施例仅用来说明本发明，并非用作对本发明的限定。对于本领域的普通技术人员来说，根据本发明的技术构思做出的其它各种相应的改变与变形，都落在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种光通讯装置，包括至少一对光波极化分离芯片、一光发射器、一光电转换器、一电路板及至少一光纤；该光波极化分离芯片包括一基底及至少一位于该基底上的光波极化分离器；该光波极化分离器包括一Y型光波导、一第一锥形耦合器、一第二锥形耦合器及一TM滤波器；该Y型光波导包括一第一分支、一第二分支及一第三分支，该第一分支与该第一锥形耦合器对准，该第二分支与该第二耦合器对准，该第三分支与该光纤对准；该光发射器与该第一锥形耦合器正对，该光电转换器与该第二锥形耦合器正对，该TM滤波器位于该第三分支上且只允许TM波通过；该光波极化分离芯片、该光发射器及该光电转换器均封装在该电路板上，该电路板电连接于该光发射器及该光电转换器。

2.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该基底包括一顶面及一V型槽，该Y型光波导、该第一锥形耦合器及该第二锥形耦合器由该顶面向该基底的内部扩散而成，该TM滤波器由该第三分支的上表面向该基底的内部扩散而成，该V型槽用于定位该光纤的一端，以使该光纤与该第三分支对接。

3.如权利要求2所述的光通讯装置，其特征在于，该光发射器包括一第一表面，该第一表面平行于该顶面，该第一表面上形成有一第一光窗，该第一光窗与该光发射器相对，用于将该光发射器发出的激光传递给该第一锥形耦合器。

4.如权利要求3所述的光通讯装置，其特征在于，该光电转换器包括一第二表面，该第二表面平行于该第一表面，该第二表面上形成有一第二光窗，该第二光窗与该第二锥形耦合器相对，用于接收从该第二锥形耦合器传输过来的TM波，该光电转换器用于将该第二光窗接收的光信号转换成电信号。

5.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该第一分支及该第二分支汇聚于该第三分支的一端，该第一分支及该第三分支能同时传输TE波及TM波，该第二分支只传输TM波。

6.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该第一锥形耦合器用以使光在该第一锥形耦合器内经多次全反射后进入该第一分支内，该第二锥形耦合器用以使进入该第二分支的光经多次全反射后进入该光电转换器内。

7.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该基底的材料为铌酸锂晶体、光电基材中的一种。

8.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该Y型光波导的带宽为50~62.5微米。

9.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该光发射器为激光二极管、发光二极管中的一种。

10.如权利要求1所述的光通讯装置，其特征在于，该光波极化分离芯片以3DIC封装技术作主动式对位封装在该电路板上。