CN105993140A - 包括微机电(mems)反射镜的可调接收器，及其收发器或模块，和其制造和使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光或光电接收器和模块，及其制造方法。接收器包括光电探测器，第一微机电装置，用于发射多波长光信号，薄膜滤波器，用于接收由微机电装置反射的多波长光信号并将其分离为单波长光信号，第一透镜，用于将所述单波长光信号汇聚到光电二极管，和第二微机电装置，用于向第一透镜反射单波长光信号。多波长光信号的波长都代表或对应唯一通道，接收器通过所述通道接收光信号。本接收器和方法实现了多通道光或光电接收器的低成本，高容量制造。

Description

包括微机电(MEMS)反射镜的可调接收器，及其收发器或模块，和其制造和使用方法

技术领域

本发明涉及光通信领域，特别是光或光电接收器，包含它的光或光电收发器或模块，包含它的ONU或OLT，及其制造和使用方法。

技术背景

在光通讯中，光信号承载信息。光通信研发的一个目的就是要将带宽(比如，发送的信息量)尽可能提升至最大。如光接收器或收发器子器件中ROSA或BOSA中的接收器将一个或多个光信号转换为电信号。

可调光接收器利用相同的硬件实现多重光信号的传输和接收(详见，《利用可调光收发器减少WDM/TDM网络中的端口数量》，2004年一月OFC，加州洛杉矶，作者：莫迪亚罗；网址：http://www.mit.edu/～modiano/papers/C74.pdf)。现在却是，可调光接收器通常包括较复杂的结构且生产成本也较高。

微机电系统(MEMS)装置为人所熟知，且许多应用也因此类装置知名，包括光切换技术(比如，从一条光纤到另一条光纤)。此类装置可用作光学反射镜并能沿一维或二维改变反射角。但是，就申请人认知所及，此类MEMS反射镜还没有在光接收器中应用。

本“技术背景”部分仅用于提供背景信息。“技术背景”的陈述并不意味着本“技术背景”部分的主旨向本发明许可了现有技术，并且本“技术背景”的任何部分，包括本技术背景”本身，都不能用于向本发明许可现有技术。

发明内容

本发明目的在于克服本技术领域中一个或多个缺陷，并提供一种可调光或光电接收器，包括光电探测器，第一微机电装置，用于发射接收的多波长光信号，薄膜滤波器，用于接收第一微机电装置反射的多波长光信号然后从多波长光信号分离单波长光信号(比如，具有多波长中一者的光)，第一透镜，用于将但波长光信号汇聚到光电探测器，和第二微机电装置，用于向第一透镜反射单波长光信号。所述多波长包括多个唯一波长或波段(比如，多于一个唯一λmax)，每个代表光信号(比如，信号)传输的通道的唯一波长或波段都由光或光电接收器接收。

通常，所述第一微机电装置对多波长光信号的各波长有与多波长光信号相应的唯一反射角。所述第二微机电装置也具有与单波长光信号相应的反射角，与第一微机电装置的反射角同步，并因此对多波长光信号的各波长都是唯一。所述薄膜滤波器能因此能根据第一微机电装置的反射角有效选择要从多波长光信号的波长。

在某个实施例中，所述多波长光信号具有四种波长，尽管它可大于或小于四种。在各种实施例中，多波长光信中每种光信号都与其余波长(比如，相邻通道中)相差至少0.4nm。在与光波分复用(OWDM)系统中本接收器用法一致的某些实施例中，本接收器还包括控制器，用于改变所述第一微机电装置的角度。

通常，接收光信号经过校准，且可以是偏振或非偏振的。薄膜滤波器通常以第一微机电装置反射的初始多波长光信号相对的固定角度设置。举例来说，薄膜滤波器以与反射多波长光信号相对的初始角度8°到30°设置。

举例来说，薄膜滤波器为带通滤波器。再例如，薄膜滤波器还可以是陷波滤波器。或者，薄膜滤波器可包含光栅(比如，衍射光栅，布拉格光栅，等)。

本发明还涉及光模块，包括本接收器，光或光电发射器，光线适配器或连接器，用于接纳光纤，和包括所述接收器和发射器的外罩或外壳。光纤运送多波长光信号到光模块并接收来自发射器的光传输信号。通常，所述传输信号为单波长光信号。在某些实施例中，所述光模块还包括分光器和第二透镜，皆设置在外罩或外壳中。例如，所述分光器对多波长光信号具有反射性而对传输信号具有透射性。或者，所述分光器能使光信号通过但反射传输信号。通常，第二透镜校准多波长光信号和选择性地校准传输信号。

本发明还涉及接收和处理多波长光信号的方法，包括利用第一微机电装置向薄膜滤波器反射多波长光信号，利用薄膜滤波器从多波长光信号分离单波长光信号，利用第二微机电装置向透镜反射单波长光信号，然后利用透镜将单波长光信号汇聚到透镜。如上所述是，所述多波长光信号的各波长都对应光或光电接收器接收光信息的唯一通道。

通常，对于每个波长，第一微机电装置都具有与接收多波长光信号相应的唯一反射角。第二微机电装置也具有与单波长光信号相应的发射角，同时与第一微机电装置反射角同步，并因此，对多波长光信号的各波长唯一。在某些实施例中(比如，当在OWDM方法中使用时)，本发明还包括根据多波长光信号改变第一微机电装置的角度(比如，回应网络中来自主机或其他装置的指令)。

本发明还涉及制造多波长光或光电接收器的方法，包括将第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器设置在外罩或外壳中，以便第一微机电装置接收并向薄膜滤波器反射多波长光信号，薄膜滤波器从多通道光信号分离单波长光信号，第二微机电装置向第一透镜反射单波长光信号，然后第一透镜将单波长光信号汇聚到光电探测器，检测多波长光或光电接收器来确保操作性和/或将单波长光信号接受信号强度最大化；然后固定第一和第二微机电装置，播磨滤波器，第一透镜和光电探测器。对于本发明的其他方面，多波长光信号的各波长都对应光或光电接收器接收光信息的唯一通道。

在制造方法中，第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器都设置在外罩中预定位置(或在外罩内的腔室中)，而当分离单信号光信号的接收信号强度低于预定阈值或未处于最大值，第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和/或光电探测器中一个或多个的位置在测试后可进行调整。当分离单波长光信号的接收信号强度等于或高于预定阈值或处于最大值时，将第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器固定到位。

本接收器，收发器和方法能实现一种用于下一代无源光网络ONU和OLT中的可调接收器。比如，多波长光信号在薄膜滤波器上的入射角(AOI)可通过调节(比如，改变反射角)第一MEMS反射镜更改。改变光束对于薄膜滤波器的入射角调节了通过播磨滤波器的光信号中心波长(即，带通滤波器波长，也可根据光信号的入射角变化)。第二MEMS反射镜与第一MEMS反射镜同步调节，以便反射光束在不受第一MEMS反射镜反射角影响的情况下汇聚到同一位置(比如，光电探测器)。对比现有技术，本接收器，收发器和方法具备许多优势，包括小尺寸，快速调节速度，低成本，和成熟元件技术，实现大规模生产。本发明的全部优势将通过下文中对不同实施例的详细描述展现。

附图说明

图1为与本发明实施例相关的典型可调多波长接收器原理框图。

图2为与本发明实施例相关的薄膜滤波器基于反射多波长光信号入射角的光学透射比特性图。

图3为与本发明实施例相关的典型收发器。

图4为与本发明实施例相关的光电收发器模块中典型元件图。

图5为与本发明实施例相关的使用可调多波长接收的典型方法流程图。

详细说明

本发明的各种实施例都会有详细的参照。参照的例证会在附图中得到阐释。本发明会用随后的实施例说明，但本发明不仅限于这些实施例的说明。相反的，本发明还意欲涵盖，可能包括在由附加权利要求规定的本发明的主旨和值域内的备选方案，修订条款和等同个例。而且，在下文对本发明的详细说明中，指定了很多特殊细节，以便对本发明的透彻理解。但是，对于一个所属技术领域的专业人员来说，本发明没有这些特殊细节也可以实现的事实是显而易见的。在其他实例中，都没有详尽说明公认的方法，程序，部件和电路，以避免本公开的各方面变得含糊不清。

随后的一部分详细说明需要用到过程，程序，逻辑块，功能块，处理，和其他代码上的操作符号来表示，数据位，或计算机，处理器，控制器和/或存储器中的数据流方面的术语。数据处理技术领域的专业人员通常用这些说明和表述来把他们工作的实质有效地传达给所属技术领域的其他专业人员。此处的，过程，程序，逻辑块，功能，方法等等通常都视为导向期望的和/或预期的结果的步骤或指令中的继发事件。步骤通常包括物理数量的物理操作。虽然未必，但这些数量通常以在计算机或数据处理系统中的电子，磁力，光，或存储的，转移的，组合的，对照的量子信号及其他被操控的形式表现。对一般用途而言，事实证明，参考这些信号，如位，流，值，要素，符号，特征，项，数字或类似的事物，和它们在计算机程序或软件中的表现形式，如代码(可以是目标代码，源代码或二进制代码)仅是为了方便这类说明和表述。

无论如何，我们都应该记住所有这些及类似的术语都与适当的物理量和/或信号有关，并且它们仅仅是适用于这些量和/或信号的符号而已。除非有特别说明和/或否则就如下所述一样显而易见，用贯穿本申请的论述术语诸如“操作”，“计算”，“判定”或者诸如此类的涉及电脑或数据处理系统的动作或步骤，或类似装置(如，电气，光学或量子计算，处理装置或电路)来处理或转换数据表示物理量(如，电子)都是允许的。这类术语涉及，在电路，系统或构造(比如，寄存器，存储器，其他这样的信息存储，传输或显示装置等等)的部件值域内，把物理量处理或转换成在相同或者不同系统或构造的其他部件值域中类似的物理量。

此外，在本申请的背景下，术语“信号”和“总线”涉及任何已知的结构，构造，排列，技术，方法和/或步骤，用于在电路中将电信号从一个点物理地转移到另一个点。并且，除非事先注明，否则，从就只能从此处的大前提下使用，术语“指定的”，“固定的”，“已知的”和“预定的”来提及值，数量，参数，约束，条件，状态，过程，程序，方法，实践或他们的理论可变组合，但是这种可变往往是事先约定的，并且此后，一经使用便不可更改的。同样地，为了方便起见，虽然术语“时间”，“比率”，“周期”和“频率”通常是可交换的并且可以交替使用，但是赋予他们的含义通常是在此类技术上公认的。并且，为了简便，虽然术语“数据”，“数据流”，“位”，“位串”和“信息”可能会交替使用，如术语“耦合到”和“与……交流”(指间接或者直接的连接，耦合或相通)，但是通常赋予它们的是此类技术上公认的含义。

除非有特别说明，为方便起见，属于“光的”和“光电的”在文中都可交替使用，相互包涵。此外，术语“收发器”指具有至少一个接收器和至少一个发送器的装置，且除非文中另有详细说明，术语“收发器”的使用也包含“接收器”和/或“发射器”。同样，为方便起见，术语“连接到”，“与…耦合”，“与…通信”和“耦合至”都可以交替使用。

文中所披露的各种实施例和/或例子都可与其他实施例和/或例子组合，只要这样的组合是适宜，有必要或有利的。下面将结合典型的实施例对本发明进行详细说明。

在不同的实施例中，可调接收器都包括两组MEMS反射镜和薄膜滤波器(TFF)。在特殊实施例中，可调接收器接收多波长的准直光信号(比如，多通道光信号)。所述光束被第一MEMS反射镜反射，然后通过TFF，最后再被第二MEMS反射镜反射。二次反射光信号在透镜作用下汇聚到光束探测器，比如光电二极管(PD)。光束在TFF上的入射角可通过调节MEMS反射镜改变。改变光束相对于TFF的入射角调节了通过TFF光束的中心波长(即，带通滤波器波长)。第二MEMS反射镜与第一MEMS反射镜同不调节，这样反射光束在调节过程中总能汇聚到相同位置(比如，光电探测器)。

从光纤接收的多波长光束通常是准直的，且可以是偏振或非偏振的。准直透镜的使用帮助降低了光束的光学分散。在某些实施例中，TFF为100GHz密波分复用(DWDM)带通滤波器。一种典型的接收器

图1所示为光/光电接收器10，包括第一MEMS反射镜20，薄膜滤波器30，第二MEMS反射镜25，透镜40和光电探测器50。接收器10接收多波长或多带光信号12。多波长或多带光信号12中的各波长或带都代表接收器10接收光通讯(比如，信号)的对应通道。在多数实施例中，光电探测器50包括光电二极管(比如，雪崩光电二极管)。因此，接收器10可以是光波分复用(OWDM)系统或网络的一部分。

第一MEMS反射镜20反射接收的多波长或多带光信号12。光信号12通常是准直的且可以是偏振的，而当为偏振时，不同波长或带可具有相同或不同的偏振状态(比如，s或p)。薄膜滤波器30接收反射的多波长或多带光信号14然后过滤除反射光信号14波长或带之外的波长，由此从剩余波长的多波长光信号分离单波长光信号(即，具有其中波长的光)。第二MEMS反射镜25向透镜40反射分离的单波长光信号16，所述透镜将分离的单波长信号16汇聚到光电探测器50。

控制器(未显示)改变第一MEMS反射镜20反射角来改变薄膜滤波器30对于反射多波长或多带光信号14的入射角(AOI)。所述控制器通常改变第一MEMS反射镜20与接收的多波长或多带光信号12的相对角，回应指令(比如，来自主机或网络中其他装置)来接收和处理具有不同波长的光(即，不同通道中的光信号)。所述通道能在短时间内改变(比如，0.001到1秒，或其中的任何值或范围，比如0.01秒)。第一MEMS反射镜20对于光信号12的各个独立反射角，结合薄膜滤波器30对于反射光信号14的入射角，有效地选出了多波长或多带光信号12/14中的波长。

比如，当光信号12具有4种独特波长或带(即，接收器在四个通道上接收信号)时，光信号12以四个独特角度由第一MEMS反射镜20反射。第一反射角(比如，初始角)用于选择第一波长，第二反射角用于选择第二波长，第三反射角用于选择第三波长，而第四反射角用于选择第四波长。第一MEMS反射镜反射信号12的第一到第四角相互的差别最小为±0.1°，±0.5°,±1.0°,或任何不小于±0.1°的值，而最大±5.0°,±2.0°,或任何小于±5.0°的值。但是，准确角度是根据光信号12中网络或波长中通道数，薄膜滤波器30的滤波特性，和相邻通道的间隔所决定的。此外，影响第一MEMS反射镜20反射角的薄膜滤波器30的滤波特性包括薄膜滤波器30的本身特性(比如，带通VS.陷波)而被薄膜滤波器30反射的光波长和/或入射到薄膜滤波器30的光波长是透射或基本投射性的(比如，具有90％以上的通过率)。

反射多波长光信号14在TFF30上的入射角可通过调节MEMS反射镜20更改。第一MEMS反射镜20通过改变它与接收多波长光信号12的相对角度调节。反射多波长光信号14在TFF30上的入射角调节了TFF的通过或反射带的中心波长(即，通过或由TFF30反射的光的中心波长)。第二MEMS反射镜25可与第一MEMS反射镜20同步调节，这样单波长光信号18就能在调节期间通过透镜40汇聚到一个位置(比如，光电探测器50)。

调节和/或通道/波长选择处理可通过图2中图表60说明。图2的图表中线62，64和68根据TFF30的滤波特性(即，投射比)，描述了在不同入射角上作为光λ的波长(比如，用于多波长或多波段光信号中各波长)。比如，多带光信号可具有四种波长，具备独立中心波长λ1,λ2,λ3和λ4。带通薄膜滤波器在各中心波长λ1,λ2,λ3和λ4上的投射比T都可>90％，且在波长上或波段上，在波长之下和之间可<1％。或者，陷波滤波器在各中心波长上的反射比>90％而在波长上或波段间的投射比和/或吸收率>90％。不论哪种情况，薄膜滤波器通常在预设波长上的投射比(即，当TFF为带通TFF时)或反射比都与入射角有关。

比如，当带通TFF具有一个相对于第一MEMS反射镜反射的多波长或波段光信号的入射角时(且同时，第一MEMS反射镜具有相对于接收多波长或波段光信号的第一角度)，线62表示此时对带通TFF的透射比。在中心波长λ1上，虽然TFF的透射较高(比如，>90％)，但是在第一通道带之外的波长上，TFF的透射比则较低(比如，<1％)。因此，当带通TFF具有第一(或初始)入射角(相对于第一MEMS反射镜反射的光信号)且第一MEMS反射镜具有第一反射角时(相对于接收的光信号)，TFF选择性地传输具有中心波长λ1的光(即，第一通道中的部分光信号)。

同样，当带通TFF相对于第一MEMS反射镜反射的光信号分别具有第二，第三和第四入射角时，线64，66和68代表此时对带通TFF的透射比。同时，当带通TFF相对于反射多波长光信号具有第二，第三和第四入射角时，第一MEMS反射镜则就有相对于接收多波长光信号的第二，第三和第四反射角。在中心波长λ2,λ3和λ4上，虽然TFF的透射比较高(比如，>90％)，但是在第二，第三和第四通道之外的波长上，TFF的透射比较低(比如，<1％)。因此，当带通TFF具有第二，第三和第四入射角且第一MEMS反射镜具有第二，第三和第四反射角时，TFF选择性地传输具有中心波长λ2,λ3和λ4的光(即，具有第二，第三和第四波长的部分光信号)。

在现在的光网络中，相邻通道中光的中心波长(比如，λmax)可通过0.4-2.0nm或更大单位分隔。因此，多波长光信号中频率可由至少50GHz，100GHz，200GHz或大于50GHz的值分隔。但是，由于多种因素的影响，包括第一MEMS反射镜20，TFF30的初始入射角(比如，参照点)，和TFF30的组装技术，薄膜滤波器30对于反射多波长光信号14的入射角难以用常理界定。举例来说，TFF对信号12的初始角度为12°，那么薄膜滤波器30就反射光信号入射角每变化+1°带通就变化-2nm左右。比如，如果薄膜滤波器30在入射角12°上对波长1546nm的光基本无阻挡，那么薄膜滤波器30在入射角13°上对波长1544nm的光也基本无阻挡。

另外，当多波长光信号中相邻波长间波长分隔较小时(比如，≤1nm)，MEMS反射镜20和25相对于多波长光信号12和单波长光信号16的入射角精度就会较高。因此，在不同的实施例中，MEMS反射镜20和25角度的定位精度控制在0.1°以内(比如，0.03°以内)。

参考图1，在某些实施例中，MEMS反射镜20和25沿轴(即，一维)或绕轴心点(比如，一维或二维，或有角度地绕轴心点)倾斜。比如，MEMS20和25包括所谓的数字微型装置(DMD)反射镜。美国专利5,233,456，5,392,151，5,517,347和5,696,619公开了此类反射镜，它们的相关部分都作为本文的参考。

MEMS反射镜20和25的反射表面长宽尺寸(比如，表面积)：0.1x0.1mm到5x5mm。所述长宽尺寸分别是0.1-5mm内的任意值。

光或光电接收器(图1未显示)外罩中TFF30的角度通常以初始入射角设置(作为参照点)。通常，TFF30的角度可根据第一MEMS反射镜20反射的光信号14波长之一定义(比如，具有第一波长的部分光信号)。与多波长反射光信号14的选定波长相关的TFF30的角度一般利用接收器10多波长光接收信号12的通道间的间隔匹配TFF30的角度依赖滤波特性。

在图1所示的实施例中，第二MEMS反射镜25沿一方向向光线适配器(未显示)反射单波长光信号18。因此，用于接收器10的外罩(未显示)具有能在邻近光线适配器的电路板上设置光电探测器50的尺寸。结果是，从第一MEMS反射镜20到第二MEMS反射镜25的光路一般比第二MEMS反射镜25到光电探测器50的光路更长(比如，长两倍或更多倍)。

在使用期间，预定通道内的多波长光信号元件(比如，单波长光)会漂移或出现不居中(比如，在通道的λmax上)。因此，在设置和/或操作时，从光电探测器50到接收器10控制器(未显示)的反馈路径可利用抖动调节流向一个或多个预定通道的λmax的单波长信号。

接收器10可在光路上包含额外元件，比如额外的透镜和/或额外的带通和/或偏振滤波器。所述额外透镜可以是，例如，在第一MEMS反射镜20和播磨滤波器30间的光路上，或薄膜滤波器30和第二MEMS反射镜25间的光路上。此外，当接收器10的外罩具备更高折叠度光学腔室时，接收器可采用简单反射镜(比如，在第二MEMS反射镜25和光电探测器50之间的光路上)。

一种典型的收发器和光模块

图3所示为与本发明实施例相关的典型光收发器100，包括陷波薄膜滤波器130，分光器160和光发射器170。在某个实施例中，光发射器170包括激光二极管(比如，雪崩激光二极管)。

图3中收发器100包括用于光纤110的光纤连接器(未显示)，准直透镜145，分光器160，光发射器170，第一MEMS反射镜120，陷波薄膜滤波器130，第二MEMS反射镜125，汇聚透镜140和光电探测器150。第一MEMS反射镜120，第二MEMS反射镜125，汇聚透镜140和光电探测器150都基本与图1中第一MEMS反射镜20，第二MEMS反射镜25，透镜40和光电探测器50类似或相同。相应地，对图1中第一MEMS反射镜20，第二MEMS反射镜25，透镜40和光电探测器50的叙述也适用于图3中第一MEMS反射镜120，陷波薄膜滤波器130，第二MEMS反射镜125，汇聚透镜140和光电探测器150。

光纤110提供多波长或多带光信号111，经透镜145准直后形成准直多波长光信号112。准直多波长光信号112再由分光器160反射至第一MEMS反射镜120，该反射镜，根据将由陷波滤波器130选择的多波长光信号113的波长，带或通道，以多个不同角度中其一向陷波播磨滤波器130反射多波长光信号113。因此，如图1所示，第一MEMS反射镜120以多个不同角度中其一反射多波长光信号114。

陷波薄膜滤波器130选择性地反射多波长光信号114的某些波长，带或通道，所述波长，带或通道符合陷波滤波器130角度依赖反射特性。比如，陷波播磨滤波器130可包含密波分复用(DWDM)滤波器(比如，适用于100G光网络)。反射波长，带或通道116再次由第二MEMS反射镜125反射到基本与图1第二MEMS反射镜类似的透镜140，然后透镜140将光信号具有选定波长，带或通道的部分汇聚到光电探测器150。多波长光信号113和114和单波长，带或通道信号116和118基本与图1中光信号12，14，16和18类似。

收发器100具有可折叠的光学腔室，使光发射器170和光电探测器能够利用同一光纤110发送和接收光信号，且能设置在外罩同一侧(未显示；比如，在远离光纤110一侧)。本收发器100与现有封装类型都兼容，比如XFP-兼容封装，XMD-兼容封装和TO封装。本技术领域的人员都有能力设计容纳文中所示位置和/或关系中收发器100元件的带光学腔室的外罩，且适用于现有封装类型。

本收发器的优势在于尺寸小，调节速度快，和制造成本低(比如，规模化生产)。本收发器可适用于下一代无缘光网络(比如，NGPON2)ONU或OLT。但是，像接收器10(图1)，图3的收发器100可以是任何多通道或多波长光波分复用(OWDM)系统或网络的一部分。

同样，如图1的接收器10，图3收发器100的MEMS反射镜120和125在第一MEMS反射镜120改变(即，选择不同波长，带或通道的光信号113)时同步同时移动，但方向相反。比如，假如第一MEMS反射镜120的角度增大(比如，增大1°)，那么第二MEMS反射镜125的角度就以相同量减小。

图4为与本发明实施例相关的光收发器模块200的范例原理框图。光收发器模块200包括微控制器或其他处理器210，ROSA220，和TOSA240。微控制器210(直接或间接)控制ROSA220和TOSA240中各元件和/或流程。光收发器模块200还包括光电探测器偏压电路250和分光器260。在某些实施例中，光电探测器偏压电路250可设置在ROSA220中。

当光收发器模块200从光纤连接器211中光纤接收多波长光信号时，分光器260将第一波长范围(比如，包括如图1-3所示波长λ1-λ4)的光分离用于ROSA220处理。举例来说，分光器260将此类光反射到ROSA220，在这种情况下TOSA240则发送波长λj的光信号通过分光器260到达光纤(λj位于分光器260反射范围之外)。或者，分光器260发送第一波长范围的光到ROSA220，在这种情况下分光器260就将第一波长范围外的光从TOSA240反射到光纤。在不同实施例中，光线适配器211都包含SC(比如，方向连接器或标准连接器)和/或全物理接触(UPC)连接器，尽管在某些实施例中也采用角度化物理接触(APC)，EC或LC连接器。

ROSA220包括可调RX滤波器230，光电探测器(和可选的预放大器)232，和后放大器234。可调RX滤波器230包含图1和3所示可调接收器的元件，包括第一MEMS反射镜20/120，薄膜滤波器30/130，第二MEMS反射镜25/125，和汇聚透镜40/140和准直透镜145中全部或其一。多波长接收光信号的波长，带或通道由光电探测器接收，所述光电探测器将光信号转换为电信号。举例来说，光电探测器232包含雪崩光电二极管。

为了生成电信号，光电探测器/预放大器模块232从偏压电路250接收偏压电流或电压。偏压电路250通过双向总线213从微控制器210接收一个或多个控制信号(比如，偏压控制信号)。电信号可选择性地由与光电探测器232电输出直接电连接的预放大器放大，然后可选预放大电信号还可有预放大器234放大并作为点数据信号或流(RX数据)发送到光网络中的装置(比如主机装置)。在某个实施例中，所述预放大器包括跨阻放大器，而在另外的实施例中，后放大器234包含限幅放大器。或者，当预放大器不存在时，后放大器234则可包含跨阻放大器。后放大器234可从网络装置(比如，主机装置)接收重置信号。

所述网络装置或主机还可向光收发器模块200中TOSA240发送电数据信号TX数据。电数据信号由激光驱动器242接收，而激光驱动器242又将激光驱动信号发送到激光器244。激光驱动器242通过双向总线215从微控制器210接收一个或多个控制信号(比如，紫东功率控制信号，温度控制信号，等)，并能通过总线215向微控制器210提供一个或多个信号(比如，反馈信号)。激光器244将激光驱动信号转换为单波长光数据信号。在某个实施例中，激光器244包含可调激光器，可将光信号的波长改变为光网络不同传输通道的波长(比如，在光网络上传输数据的波长)。通常，激光器244生成具有多波长接收光信号中那些不同波长的输出光信号。所述输出光信号可通过可选调制器246调制。在某个实施例中，调制器246从微控制器210接收一个或多个控制信号(未显示)。如上文所述，图4的分光器260允许来自激光器224或调制器246的输出光信号通过光纤。

一种使用可调光接收器的方法

本发明一方面涉及一种接收和处理多波长光信号的方法，包括利用第一微机电装置向薄膜滤波器反射多波长光信号，利用薄膜滤波器从剩余波长分离多波长光信号的单波长，利用第二微机电装置向透镜反射分离的单波长光信号，然后利用透镜将分离地单波长光信号汇聚到光电探测器。多波长光信号的各波长都代表接收器(或包含接收器的收发器)通讯的独特通道。

图5为接收和处理多波长光信号典型方法的流程图300。在不同实施例中，多波长光信号都利用光波分复用系统和方法(比如，DWDM)处理。本方法通过接收多波长光信号始于310(比如，图1的典型接收器10或图3的100，或图4的典型收发器200)。通常，多波长光信号都包含准直光信号。多波长光信号的各波长理论上都处于或靠近网络传递光学信息的独特通道的中心波长。在某个实施例中，多波长光信号至少具有四种波长。

如文中所述，根据选定的多波长光信号的通道或波长，多波长光信号以多个独特角度中其一在320被反射。如文中所述，多波长光信号由第一MEMS反射镜反射。根据接收器将要处理的通道或波长，所述第一MEMS反射镜以某一角度反射多波长光信号。

随后，多波长光信号的一个波长在330利用具有角度依赖透射率或反射率带的薄膜滤波器选定用于接收和/或处理。尤其，在某一入射角上(比如，初始入射角)，薄膜滤波器选择第一波长然后过滤其余波长，而在其他入射角上，薄膜滤波器选择另一波长并过滤其余波长(包括第一波长)。在某些实施例中，所述某种波长(即，单波长光信号)通过使某波长通过薄膜滤波器进行选择，然后反射或吸收剩余波长(比如，薄膜滤波器为带通滤波器)。或者，所述某种波长利用薄膜滤波器反射某种波长，然后吸收或通过剩余波长(比如，薄膜滤波器为陷波滤波器)。

在340，第二MEMS反射镜以与320中入射角相应的角度向光电探测器反射单波长光信号(即，具有选定波长)。在某些实施例中，340中的第二MEMS反射镜反射角度对320中第一MEMS反射镜的反射角是互补的。举例来说，假如当选择第一波长和(x+δ)°，当选择第二波长时，320中第一MEMS反射镜的反射角为x°，那么当选择第一波长和(y-δ)°，当选择第二波长时，40中的第二MEMS反射镜反射角度为y°。换言之，假如第一和第二MEMS反射镜的反射角分别为xi和yi(其中i为选定波长)，那么xi+yi＝c(其中c为常数)。

在350，单波长光信号在光电探测器(比如，光电二极管)处接收，这里单波长光信号在360被转换为电信号并随后被处理(比如，由包括第一和第二MEMS反射镜和薄膜滤波器的光收发器中的放大器放大，过滤[比如，利用电子带通滤波器]，和/或发送到与光收发器电连接的主机装置)。

在345，本方法判定待选择的改变通道或波长指令是否已经收到。换言之，在OWDM系统中，通道或波长选择可更改。在接收具有选定波长的光信号期间(比如，通过在350的光电探测器)，本方法在320，330，340和350继续(通常也包括360)。但是，当待选光信号的通道或波长变化时，在370多波长光信号以对应不同通常或波长的特殊角度由第一MEMS反射镜反射，而多波长光信号的不同波长利用薄膜滤波器在380选定。具有新选定波长的单波长光信号在340以对应370中新角度的角度由第二MEMS反射镜反射至光电探测器，所述光电探测器接在350收具有新选定波长的单波长信号。当接收到改变波长或通道的相应指令(比如，在345)，就可选定一个不同的波长(比如，第三波长或第四波长)。本方法在不再接收多波长光信号时终结。

一种制造可调光接收器的典型方法

本发明还涉及制造多波长光或光电接收器的方法，包括将第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器设置在外罩中，测试多波长光或光电接收器确保可操作性和/或使分离单波长光信号的接收信号强度最大化，然后固定第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器。所述多波长光信号的各波长都代表接收器接收光信息的特殊通道。所述第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器都设置在外罩中，这样第一微机电装置可接收并向薄膜滤波器反射多波长光信号，薄膜滤波器从剩余波长分离多波长光信号的单波长，第二微机电装置将分离的单波长光信号反射至第一透镜，最后透镜再将分离的单波长光信号汇聚到光电探测器。

通常，薄膜滤波器设置在第一和第二微机电装置(可以是MEMS反射镜)间的光路上。透镜通常设置在第二微机电装置和光电探测器间的光路上。在不同的实施例中，第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，透镜和光电探测器都固定在外罩中的安装表面上，或在外罩内光学腔室的壁上。

在某些实施例中，本方法还可包含成型加工接收器光学腔室。所述接收器光学腔室通常是接收器本体或外罩内具有预定尺寸的空间，且相对于其他表面具有预定面积，轮廓，和/或方向。当用塑料成型接收器本体或外罩时，接收器光学腔室可通过模塑成型(比如，注塑)。此外，当接收器本体或外罩由金属成型(比如，金属条或板)，成型接收器光学腔室或外罩(和选择性地定义接收器光学腔室)可包含将金属冲压入接收器本体或外罩(和可选的接收器光学腔室)模具中。

在本制造方法中，第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，透镜和光电探测器都可放置在外罩(或其光学腔室)中的预定位置，且在测试之后，当分离的单波长光信号的接受信号强度低于预定阈值(或不在最大值)时，就调整第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，透镜和光电探测器的中一个或多个的位置。当分离的单波长光信号的接受信号强度等于或高于预定阈值或处于最大值时，就固定第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，透镜和光电探测器。

在某些实施例中，本方法还包括在外罩(或其光学腔室)中设置第二透镜(比如，准直透镜)，分光器，(简单)反射镜和/或光发射器。所述第二透镜可设置在靠近光纤连接器的某个位置(比如，光纤连接器和第一MEMS反射镜或分光器之间的光路上)。所述分光器可设置在(1)光纤连接器和/或第二透镜和(2)光发射器之间光路上某个位置。所述(简单)反射镜可设置在接收来自第二MEMS反射镜的单波长反射光信号的某个位置，且其尺寸适用于，在不考虑第二MEMS反射镜反射角的情况下，进一步向第一透镜反射单波长反射光信号。所述光发射器可包含激光二极管(比如，可调分布式反馈[DFB]激光二极管)。

在许多实施例中，本方法还包含在接收器外罩(或接收器光学腔室)一端成型光纤连接器。在某些情况下，光电探测器是设置在光纤连接器和第二MEMS反射镜之间的(比如，这样光电探测器和光纤连接器之间的距离就大大小于第二MEMS和光纤连接器之间的距离)。在这种情况下，第一和第二MEMS反射镜之间的距离可大于光纤连接器和第二MEMS反射镜之间的距离。或者，光纤连接器，第一MEMS反射镜和(简单)反射镜可位于或沿接收器光学腔室一端设置，而激光二极管，第二MEMS反射镜和光电探测器可位于或沿接收器光学腔室另一端设置。

结论

本发明的实施例有益地提供了一种用于下一代无缘光网络ONU或OLT的光或光电接收器，收发器和方法，尺寸小，调节速度快，低成本，和元件技术成熟，适合规模生产。所述接收器包括两个MEMS装置和MEMS装置光路间的薄膜滤波器。所述薄膜滤波器的滤波特性可根据多波长光信号在薄膜滤波器上的入射角变化。所述入射角可通过第一MEMS反射镜调节(比如，改变反射角)。改变光束相对薄膜滤波器的入射角调节了接触薄膜滤波器的多波长光信号的中心波长(即，具有多波长光信号的一种波长)。所述第二MEMS反射镜与第一MEMS同步调节，以便，在不考虑第一MEMS反射镜的情况下，单波长反射光信号汇聚到光电探测器。

图解和说明已经详细展示了前述的本发明的特殊实施例。本公开并不限于前述实施例，并且很明显，也可以鉴于以上所述的技术，对本发明进行修改和变更。本文选定实施例并对其进行描述，以便最精确地阐述本发明的原理及它的实际应用，从而使所属专业技术领域的其他人员能最大程度的利用本发明及带有各种修改的实施例，以适用于预期的特殊用途。即，由添加至此的权利要求和它们的等效叙述所定义的发明范围。

Claims (20)

1.一种光或光电接收器，包括：光电探测器；第一微机电装置，用于反射多波长光信号；薄膜滤波器用于(i)接收微机电装置反射的多波长光信号和(ii)将单波长光信号从接收的多波长光信分离；第一透镜，用于将单波长光信号汇聚到光电探测器；和第二微机电装置，用于向第一透镜反射单波长光信号。

2.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，对于多波长光信号，所述第一微机电装置对多波长光信号的每个波长都具有唯一反射角。

3.如权利要求2所述的接收器，其特征在于，对于单波长光信号，所述第二微机电装置具有与所述第一微机电装置反射角同步的反射角。

4.如权利要求3所述的接收器，其特征在于，所述薄膜滤波器依照第一微机电装置反射角有效地选择单波长光信号的波长。

5.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述多波长光信号包括四种波长。

6.如权利要求5所述的接收器，其特征在于，所述波长都与其余波长至少相差0.4nm。

7.如权利要求2所述的接收器，其特征在于，还包括控制器，用于改变所述第一微机电装置的反射角。

8.如权利要求7所述的接收器，其特征在于，所述第一微机电装置的反射角都与其余反射角相差至少0.1°。

9.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述薄膜滤波器相对于第一微机电装置反射的多波长光信号8°到30°设置。

10.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述薄膜滤波器为带通滤波器。

11.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，所述薄膜滤波器为陷波滤波器。

12.如权利要求1所述的接收器，其特征在于，还包括第二透镜，用于校准多波长光信号。

13.一种光模块，包括如权利要求1所述的接收器；光或光电发射器；光纤适配器或连接器，用于容纳光纤，光纤运送光信号到光模块并从发射器接收传输信号；和包含接收器和发射器的外罩或外壳。

14.如权利要求13所述的光模块，其特征在于，还包括分光器和第二透镜，都在于外罩或外壳内，所述分光器(i)对多波长光信号和传输信号二者中其一具有反射性但(ii)对多波长光信号和传输信号二者中其二具有透射性，且所述第二透镜则对光信号和传输信号进行校准。

15.一种接收和处理多波长光信号的方法，包括：利用第一微机电装置向薄膜滤波器反射多波长光信号；使用薄膜滤波器从多波长光信号分离单波长光信号；使用第二微机电装置向透镜反射单波长光信号；和利用透镜将单波长光信号汇聚到光电探测器上。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，对于多波长光信号，所述第一微机电装置对多波长光信号各波长具有唯一反射角。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，对于多波长光信号，所述第二微机电装置具有与所述第一微机电装置反射角同步的反射角。

18.如权利要求16所述的方法，其特征在于，还包括改变与多波长光信号相关的第一微机电装置反射角来从多波长光信号选择不同的单波长光信号。

19.一种制造多波长光或光电接收器的方法，包括：将第一和第二微机电装置，薄膜滤波器，第一透镜和光电探测器放置在同一外罩或外壳中，以便于第一微机电装置接收和向薄膜滤波器反射多波长光信号，薄膜滤波器从多波长光信号分离单波长光信号，第二微机电装置向第一透镜反射单波长光信号，而第一透镜将单波长光信号汇聚到光电探测器；测试多波长光或光电接收器，确保运行和/或使单波长光信号的接受信号强度最大化；并固定第一和第二微机电装置，播磨滤波器，第一透镜和光电探测器。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，第一和第二微机电装置，播磨滤波器，第一透镜和光电探测器都放置在外壳或外罩中的预定位置，所述方法还包括在单波长光信号接受信号强度低于预定阈值或不在最大值时，在测试后调整第一和第二微机电装置，播磨滤波器，第一透镜和光电探测器中一个或多个的位置，而当单波长光信号接受信号强度等于或高于预定阈值或处于最大值时将一和第二微机电装置，播磨滤波器，第一透镜和光电探测器固定。