CN107171182A - 基于plc的多波长集成可调激光器组件 - Google Patents

基于plc的多波长集成可调激光器组件 Download PDF

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Abstract

本发明涉及相干光通信技术领域，具体公开了一种基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其包括一PLC芯片、集成设置于PLC芯片边缘的多个DFB芯片、设于PLC芯片侧面且与DFB芯片相对应的多个透镜、光电二极管阵列，以及阵列波导光栅；所述PLC芯片上蚀刻有用于传导激光光束的波导光路，激光光束经全反射透镜耦合到PLC芯片内，PLC芯片上的光路将每个DFB芯片的输出光束分为两路，一路导入PLC芯片上的干涉光路，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列转换为电流信号，另一路导入阵列波导光栅，经过不同距离的传输和干涉，在输出端再耦合成一束光，输出给模块使用。本发明可以多波长合波输出，从而成倍的提高传输容量。

Description

基于PLC的多波长集成可调激光器组件
技术领域
本发明涉及相干光通信技术领域，尤其涉及一种可调谐激光器组件。
背景技术
随着网络信息量的急速增加，对网络的带宽需求越来越高，大数据传输所需的网络带宽逐渐成为瓶颈。目前光纤主干网络DWDM系统的主流单波长传输速率是100Gbps，未来几年单波长传输速率会逐步增加到200Gbps，400Gbps甚至1Tbps。
在高速DWDM通信系统中，高性能的可调谐激光器扮演着重要的角色，高速相干通信系统对可调谐激光器提出了宽调谐范围、高频率稳定性、窄线宽、大功率、低功耗、小体积等特性指标要求。从信道角度考虑，提高单波长传输速率是解决网络带宽的一个途径。从系统的角度考虑，将更多的波长集成在更小的器件中能提高单位设备的吞吐量，可以提高了系统整体的传输容量。然而目前的可调传输模块通常只能同时输出一个波长，因此有必要研究一种可以多波长同时输出的传输模块，以实现传输容量的成倍提高。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其可以多波长同时输出，从而成倍的提高传输容量。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其包括：一PLC芯片、集成设置于PLC芯片边缘的多个DFB芯片、设于PLC芯片侧面且与DFB芯片相对应的多个透镜、光电二极管阵列，以及阵列波导光栅；所述PLC芯片上蚀刻有用于传导激光光束的波导光路，激光光束经透镜耦合到PLC芯片内，PLC芯片上的波导光路将每个DFB芯片的输出光束分为两路，一路导入PLC芯片上的干涉光路，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列转换为电流信号，另一路导入阵列波导光栅，经过不同距离的传输和干涉，在输出端再耦合成一束光，输出给模块使用。
优选的，所述多个DFB芯片倒装键合在PLC芯片的边缘。
本发明中，所述每一DFB芯片上均设有通过电流控制温度的线状加热电阻。
其中，所述透镜为全反射透镜，多个透镜粘贴设置于PLC芯片侧面。
具体的，所述干涉光路是先将光束一分为二，经过不同长度的传输后再合二为一，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列转换为电流信号。
再者，所述各个DFB芯片输出的不同波长光束输入到阵列波导光栅，经过不同距离的传输和干涉，在输出端再耦合成一束光，输出给模块使用。
本发明基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其将多个DFB芯片集成到PLC芯片上，利用PLC芯片的设计实现调频、锁频和功率监控等功能的高度集成；同时，由于使用了倒装键合工艺以及PLC芯片，实现上述功能通常所需的分立光学器件例如透镜、标准具、分光器、合波器等都大量减少甚至不再需要，从而大幅提高了激光器组件的集成度，这样的组件可以使传输模块多波长同时输出，实现传输容量的成倍提高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明基于PLC的多波长集成可调激光器组件一种具体实施例的结构示意图；
图2为本发明中DFB芯片与PLC芯片耦合的截面示意图；
图3为本发明中DFB芯片一种具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供一种基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其包括：一平面波导(PLC：Planar Lightwave Circuit)芯片10、集成设置于PLC芯片10边缘的多个分布式反馈激光器(DFB：Distributed Feedback Laser)芯片20、设于PLC芯片10侧面且与DFB芯片20相对应的多个透镜30、光电二极管阵列40，以及阵列波导光栅(AWG:ArrayedWaveguide Grating)50；所述PLC芯片10上蚀刻有用于传导激光光束的波导光路，激光光束经透镜30耦合到PLC芯片10内，PLC芯片10上的波导光路将每个DFB芯片20的输出光束分为两路，一路导入PLC芯片10上的干涉光路，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列40转换为电流信号，另一路导入阵列波导光栅50，经过不同距离的传输和干涉，在输出端60再耦合成一束光，输出给模块使用。现有技术中的传输模块通常只能同时输出一个波长，而光子集成技术能实现多个波长同时输出，因此本发明利用PLC芯片10为承载平台，集成了多个DFB芯片20，利用波导芯片的设计实现调频、锁频和功率监控等功能的高度集成，提高了单个组件的输出容量。
如图2所示，作为本发明的一种优选实施例，所述多个DFB芯片20倒装键合在PLC芯片10的边缘，该DFB芯片20的倒装键合工艺，使得光束在垂直方向导入波导，节省了组件的平面尺寸。同时由于PLC芯片10及倒装键合工艺的使用，传统的实现本发明功能所需要的分立光学器件例如透镜、标准具、分光器、合波器等都大量减少甚至不再需要，从而大幅提高了激光器组件的集成度，减小了组件的体积和成本。
如图3所示，作为本发明的一种可选择性实施例，所述每一DFB芯片20上均设有通过电流控制温度的线状加热电阻22，可以独立调节温度，从而独立调节每个芯片的输出波长，避免了阵列式DFB芯片存在的热串扰问题。
在本发明具体实施例中，所述透镜30为全反射透镜，多个全反射透镜30粘贴设置于PLC芯片10的一侧面上，DFB芯片20与其对应设置的全反射透镜30将激光光束耦合到PLC芯片10里面。
具体的，本发明的PLC芯片10上的波导光路将每个DFB芯片20的输出光束分为两路，一路导入PLC芯片10上的干涉光路，另一路导入阵列波导光栅50。由于干涉的产生需要同一个光源经过不同的传输距离产生，因此本发明的干涉光路是先将光束一分为二，一个传输距离长一个距离短。再者，干涉需要将两束光合波，因此前述一分为二的光束经过不同长度的传输后再合二为一。干涉后的输出光传导到光电二极管阵列40转换为电流信号。各个DFB芯片20输出的不同波长光束输入到阵列波导光栅50，经过不同距离的传输和干涉，在输出端60再耦合成一束光，输出给模块使用。由于不同频率的光传输速度不同，当激光频率发生变化时，通过探测干涉后两路光能量的相对变化，还可以实现对频率的监控。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，包括一PLC芯片、集成设置于PLC芯片边缘的多个DFB芯片、设于PLC芯片侧面且与DFB芯片相对应的多个透镜、光电二极管阵列，以及阵列波导光栅；所述PLC芯片上蚀刻有用于传导激光光束的波导光路，激光光束经透镜耦合到PLC芯片内，PLC芯片上的波导光路将每个DFB芯片的输出光束分为两路，一路导入PLC芯片上的干涉光路，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列转换为电流信号，另一路导入阵列波导光栅，经过不同距离的传输和干涉，在输出端再耦合成一束光，输出给模块使用。
2.如权利要求1所述的基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，所述多个DFB芯片倒装键合在PLC芯片的边缘。
3.如权利要求2所述的基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，所述每一DFB芯片上均设有通过电流控制温度的线状加热电阻。
4.如权利要求1所述的基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，所述透镜为全反射透镜，多个透镜粘贴设置于PLC芯片侧面。
5.如权利要求1所述的基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，所述干涉光路是先将光束一分为二，经过不同长度的传输后再合二为一，干涉后的输出光传导到光电二极管阵列转换为电流信号。
6.如权利要求5所述的基于PLC的多波长集成可调激光器组件，其特征在于，所述各个DFB芯片输出的不同波长光束输入到阵列波导光栅，经过不同距离的传输和干涉，在输出端再耦合成一束光，输出给模块使用。
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