CN107966773A - 光发射次模块及光模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光发射次模块及光模块。该光发射次模块包括：至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和光复用组件分别设置在壳体内；光探测器设置在激光器和光复用组件之间；光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；光探测器用于接收滤光片反射的光。本发明实施例由于激光器发射至光复用组件的一部分光反射至光探测器，一部分光通过光复用组件透射出去，从而通过在光复用组件和激光器之间设置的光探测器，确定出激光器的发射功率，结构简单。

Description

光发射次模块及光模块

技术领域

本发明涉及光通信技术领域，尤其涉及一种光发射次模块及光模块。

背景技术

在光纤通信技术的应用中，需要将电信号经过光发射次模块(如激光器)转换为光信号，然后将光信号耦合进传导光信号的光纤中。

在光发射次模块中，通常需要使用光探测器(MPD)来检测激光器的发光功率，进而调整激光器的发光。传统的光发射次模块的发光功率检测方法有两种：背光检测和分光检测方法。背光检测方法，是在激光器后侧设置光探测器，由于激光器的背光功率和激光器输出功率之间有固定关系，因此可以根据光探测器检测到的功率，计算出激光器的发光功率。分光检测方法，需要在光发射次模块中设置分光片对激光器输出的光进行分配，根据需要将部分光改变方向，传输到光探测器上，进一步根据分光片的分光比例，以及光探测器检测的光功率计算出激光器的发射功率。

但是上述背光检测方法，在具有多路激光器时易出现背光串扰问题。上述分光检测方法，由于需要设置分光片，因此增大了光发射次模块的体积，同时增加光发射次模块的成本，而且使得光发射次模块的结构和装配工艺更为复杂。

发明内容

本发明提供一种光发射次模块及光模块，在不增加额外器件的基础上，实现了通过光探测器检测激光器的发射功率，结构简单，而且避免了激光器的背光串扰问题。

第一方面，本发明提供一种光发射次模块，包括：

至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；

其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和所述光复用组件分别设置在壳体内；

光探测器设置在激光器和光复用组件之间；

光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；

光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；

光探测器用于接收滤光片反射的光。

第二方面，本发明提供一种光模块，包括：

如第一方面中任一项所述的光发射次模块。

本发明提供的光发射次模块及光模块，包括：至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和所述光复用组件分别设置在壳体内；光探测器设置在激光器和光复用组件之间；光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；光探测器用于接收滤光片反射的光，由于光复用组件的入射光侧设有滤光片，该滤光片可以将激光器发射的部分光反射至光探测器，部分光经光复用组件透射出去，因此可以通过在光复用组件和激光器之间设置的光探测器，检测反射的光功率，进而可以确定激光器的发射功率，结构较为简单，与现有的背光检测方法相比，避免了激光器的背光串扰问题。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是现有的光发射次模块的光路图；

图2是本发明提供的光发射次模块一实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的光发射次模块一实施例的光路示意图；

图4是本发明提供的光发射次模块另一实施例的光路示意图。

附图标记说明：

1、壳体；

2、激光器；

3、光复用组件；

4、光探测器；

5、透镜；

6、聚焦透镜。

通过上述附图，已示出本公开明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本公开构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本公开的概念。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的设备的例子。

本发明的说明书和权利要求书及所述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

首先对本发明所涉及的应用场景进行介绍：

在高速数据通信领域中，为确保数据能够长距离高速传输，目前普遍采用的解决方案是将多路不同波长的光信号复用成一路光信号在单根光纤中进行传输。为实现多个波长光信号复用，通常在光发射次模块中设置一个基于薄膜滤波片(Thin Film Filter，简称TFF)技术的光复用组件。

图1是一个典型4路复用的40G/100G光发射次模块(TOSA)的光路图，包含4个波长的激光器、4个点对点透镜、4个准直透镜、将4路光合成1路光的光复用组件、一个聚焦透镜、一个带隔离器的光纤适配器，不同的实现方案可能还包含其它的一些辅助的元器件。光路的基本原理为：4个激光器发出4路不同波长的光，通过4个点对点透镜整形成发散角较小的4束光，再通过4个准直透镜变成4路平行的准直光，4路平行的准直光通过一个光复用组件合成1路光，再通过一个聚焦透镜耦合进光纤适配器，最终通过光纤适配器传递至外接光纤，从而实现电光转变。光发射次模块外部的PCB板能够通过柔性板连接激光器，并控制激光器发射光信号。

下面以具体地实施例对本发明的技术方案进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例不再赘述。

图2是本发明提供的光发射次模块一实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例提供的光发射次模块，包括：

至少两个激光器2、至少两个光探测器4、光复用组件3和壳体1；

其中，至少两个激光器2、至少两个光探测器4和光复用组件3分别设置在壳体1内；

光探测器4设置在激光器2和光复用组件3之间；

光复用组件3，用于接收至少两个激光器2发射的光，并将至少两个激光器2发射的光合成一路光；

光复用组件3的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器2发射的光部分进行反射，部分进行透射；

光探测器4用于接收滤光片反射的光。

具体的，对于驱动芯片内置在光发射次模块中的结构来说，由于驱动芯片需要连接在激光器后面，即需要连接在激光器和电路板(如柔性电路板、陶瓷基板等)之间，占用了放置光探测器的空间，因此可以将光探测器放置在驱动芯片上，但是该方案对于MPD贴片的工艺要求较高，实施困难，因此本发明实施例中将光探测器放置在激光器的前面，即激光器和光复用组件之间。

由于在传统采用光复用组件(WDM Block)合光的光发射次模块中，通过在光复用组件的入射光侧的表面上镀增透膜，可以使激光器发出的光全部或接近全部进入光复用组件。虽然可能会有一小部分光通过增透膜发射出来，但是反射出来的光功率较小，不足以在光探测器上产生光电流，因此现有的方案中不会将光探测器设置在激光器前面。

本发明实施例的方案中，在光复用组件的入射光侧设置滤光片，将激光器发射的一部分光反射至光探测器中，一部分从光复用组件透射出去。

该滤光片与上述增透膜不同，可以将激光器发射的一部分光进行反射，使得在光探测器上产生光电流，从而可以检测激光器的发射功率。

本实施例提供的光发射次模块，包括：至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和所述光复用组件分别设置在壳体内；光探测器设置在激光器和光复用组件之间；光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；光探测器用于接收滤光片反射的光，由于光复用组件的入射光侧设有滤光片，该滤光片可以将激光器发射的部分光反射至光探测器，部分光经光复用组件透射出去，因此可以通过在光复用组件和激光器之间设置的光探测器，检测反射的光功率，进而可以确定激光器的发射功率，结构较为简单，与现有的背光检测方法相比，避免了激光器的背光串扰问题。

在上述实施例的基础上，在一些实施方式中，该滤光片可以是一种第一增透膜，该第一增透膜的厚度小于第一预设值，使得可以从激光器发射至光复用组件的一部分光可以反射至光探测器，

可选的，为了避免反射光功率较大，从而引起光线串扰，以及影响光线正常传输，因此可以使得该第一增透膜的厚度大于第二预设值；第二预设值小于第一预设值。

具体的，为了避免过多的光线从光复用组件发射出来，影响激光器发射光线的正常传输，以及引起光线串扰，因此第一增透膜的厚度设置大于第二预设值且小于第一预设值。

上述通过降低TFF膜片镀的增透膜厚度可以增加光复用组件TFF膜片处反射光功率，便于利用光复用组件TFF膜片处反射光对激光器的发射功率进行检测。在实际应用中，根据入射光和反射光的比例确定出增透膜的厚度，在TFF膜片处镀适宜厚度的增透膜，使得一部分光可以从TFF膜片处反射出来，在反射光路径上设置安装光探测器(MPD)，可以检测光复用组件TFF膜片处反射光的功率，进一步根据入射光和反射光的比例，从而可以确定激光器的发射功率。

在上述实施例的基础上，可选的，光发射次模块，还包括：

与至少两个激光器连接的驱动芯片；驱动芯片设置在至少两个激光器和电路板之间。

可选的，驱动芯片为一层柔性电路板。

具体的，由于驱动芯片设置在至少两个激光器和电路板之间，因此没有多余的位置放置光探测器，进一步由于驱动芯片为一层柔性电路板，柔性电路板的边缘是平齐的，也没有足够多的管脚连接光探测器，因此本发明实施例中将光探测器设置在所述激光器和所述光复用组件之间，接收光复用组件反射的激光器的一部分光。

本实施例的光发射次模块，包括：至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和所述光复用组件分别设置在壳体内；光探测器设置在激光器和光复用组件之间；光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；光探测器用于接收滤光片反射的光，还包括：与至少两个激光器连接的驱动芯片；驱动芯片设置在至少两个激光器和电路板之间，由于驱动芯片设置在至少两个激光器和电路板之间，因此可以将光探测器设置在所述激光器和所述光复用组件之间，从而节省空间，由于光复用组件的入射光侧设有滤光片，该滤光片可以将激光器发射的一部分光反射至光探测器，部分光经光复用组件透射出去，因此可以通过在光复用组件和激光器之间设置的光探测器，检测反射的光功率，进而可以确定激光器的发射功率，与现有的分光检测方法相比，由于省去了分光片，因此结构较为简单，减小了成本和光发射次模块的体积；而且与现有的背光检测方法相比，避免了激光器的背光串扰问题。

图4是本发明提供的光发射次模块另一实施例的光路示意图。在上述实施例的基础上，可选的，该滤光片可以镀在光复用组件的入射光侧的表面的TFF膜片上。

其中，TFF包括第一TFF和至少一个第二TFF；

光复用组件的出射光侧的表面包括第一区域和至少一个第二区域，第一区域设有增透膜，第二区域设有高反膜；其中，第一区域与第一TFF相对应；第二区域与第二TFF相对应。

可选的，光复用组件的本体为斜方棱镜。

具体的，图4中示出的四路复用的光路图，本实施例中仅以4路复用的光复用组件为例说明。图4所示的光复用组件(WDM Block)，其包含1个侧面镀增透膜(AR Coating)和高反膜(HR Coating)的斜方棱镜，4个贴装在斜方棱镜另一个侧面的TFF膜片。

工作原理简述如下：4个激光器发出的4个波长的光分别在膜片TFF1、TFF2、TFF3、TFF4处入射进入WDM组件，其中第一个波长(λ1)的光束从膜片TFF1处入射进入WDM组件后直接从WDM组件的增透膜处出来；第二个波长(λ2)的光束从膜片TFF2处入射进入WDM组件后被HR膜反射至膜片TFF1，再经膜片TFF1反射后从WDM组件的增透膜处出来；依次类推，第三个波长(λ3)的光从膜片TFF3处入射经2次折返后从WDM组件的增透膜处出来，第四个波长(λ4)的光从膜片TFF4处入射经3次折返后从WDM组件的增透膜处出来。这样4个波长的光束经过WDM组件后就合成了1束光从WDM组件的增透膜处出来。

具体的，例如TFF1为第一TFF，TFF2、TFF3、TFF4为第二TFF。

在上述实施例的基础上，可选的，为了避免光线串扰，本实施例中，光探测器位于第一交点的预设范围内；第一交点为光复用组件的反射光路径和两个相邻的激光器的连线的中线的交点；其中，所述中心线与所述连线垂直，且所述中线与所述连线的的交点为所述连线的中点。

具体的，为了不影响光探测器邻近的激光器发射至光复用组件的光线，以及为了避免光线串扰，因此光探测器位于光复用组件的反射光路径和与两个相邻的激光器的连线垂直的中心线的交点的预设范围内。

上述具体实施方式，由于光探测器位于光复用组件的反射光路径和与两个相邻的激光器的连线垂直的中心线的交点的预设范围内，因此可以避免光线串扰。

图3是本发明提供的光发射次模块一实施例的光路示意图。在上述实施例的基础上，可选的，如图2、3所示，光发射次模块，还可以包括：

第一透镜；第一透镜设置在壳体上，且位于激光器和光复用组件之间，用于接收激光器发射的光。

可选的，第一透镜的数量与激光器的数量相同。

第一透镜可以将激光器发射的光的发散角度进行收敛，第一透镜如图3中的透镜5。

在上述实施例的基础上，可选的，如图3所示，光发射次模块，还可以包括：

第二透镜；第二透镜设置在壳体上，用于接收光复用组件发射的光。

第二透镜可以用于将光复用组件发射的光进行聚焦，如图3中所示的聚焦透镜6。

在上述实施例的基础上，可选的，如图3所示，光发射次模块，还可以包括：

光纤适配器；光纤适配器用于接收第二透镜发射的光。

第二透镜可以将光复用组件发射的光进行聚焦，然后耦合进光纤适配器。

本发明实施例还提供一种光模块，可以包括如前述实施例中任一项所述的光发射次模块，其中，光发射次模块可以包括：

至少两个激光器2、至少两个光探测器4、光复用组件3和壳体1；

其中，至少两个激光器2、至少两个光探测器4和光复用组件3分别设置在壳体1内；

光探测器4设置在激光器2和光复用组件3之间；

光复用组件3，用于接收至少两个激光器2发射的光，并将至少两个激光器2发射的光合成一路光；

光复用组件3的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器2发射的光部分进行反射，部分进行透射；

光探测器4用于接收滤光片反射的光。

上述光模块的实现原理和技术效果与前述光发射次模块实施例类似，此处不再赘述。

本实施例提供的光模块中包括的光发射次模块，包括：至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；其中，至少两个激光器、至少两个光探测器和所述光复用组件分别设置在壳体内；光探测器设置在激光器和光复用组件之间；光复用组件，用于接收至少两个激光器发射的光，并将至少两个激光器发射的光合成一路光；光复用组件的入射光侧设有滤光片；滤光片用于将激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；光探测器用于接收滤光片反射的光，由于光复用组件的入射光侧设有滤光片，该滤光片可以将激光器发射的部分光反射至光探测器，部分光经光复用组件透射出去，因此可以通过在光复用组件和激光器之间设置的光探测器，检测反射的光功率，进而可以确定激光器的发射功率，结构较为简单，与现有的背光检测方法相比，避免了激光器的背光串扰问题。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本发明旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求书来限制。

Claims (10)

1.一种光发射次模块，其特征在于，包括：

至少两个激光器、至少两个光探测器、光复用组件和壳体；

其中，至少两个所述激光器、至少两个所述光探测器和所述光复用组件分别设置在所述壳体内；

所述光探测器设置在所述激光器和所述光复用组件之间；

所述光复用组件，用于接收至少两个所述激光器发射的光，并将至少两个所述激光器发射的光合成一路光；

所述光复用组件的入射光侧设有滤光片；所述滤光片用于将所述激光器发射的光部分进行反射，部分进行透射；

所述光探测器用于接收所述滤光片反射的光。

2.根据权利要求1所述的光发射次模块，其特征在于，还包括：

与至少两个所述激光器连接的驱动芯片；所述驱动芯片设置在至少两个所述激光器和电路板之间。

3.根据权利要求2所述的光发射次模块，其特征在于，

所述驱动芯片为一层柔性电路板。

4.根据权利要求1-3任一项所述的光发射次模块，其特征在于，

所述滤光片设置在所述光复用组件的入射光侧的表面的薄膜滤波片TFF上；

其中，所述TFF包括第一TFF和至少一个第二TFF；

所述光复用组件的出射光侧的表面包括第一区域和至少一个第二区域，所述第一区域设有增透膜，所述第二区域设有高反膜；其中，所述第一区域与所述第一TFF相对应；所述第二区域与所述第二TFF相对应。

5.根据权利要求1或2所述的光发射次模块，其特征在于，

所述光探测器位于第一交点的预设范围内；所述第一交点为所述光复用组件的反射光路径和两个相邻的激光器的连线的中线的交点；其中，所述中线与所述连线垂直，且所述中线与所述连线的交点为所述连线的中点。

6.根据权利要求1或2所述的光发射次模块，其特征在于，还包括：

第一透镜；所述第一透镜设置在所述壳体内，且位于所述激光器和所述光复用组件之间，用于接收所述激光器发射的光。

7.根据权利要求1或2所述的光发射次模块，其特征在于，还包括：

第二透镜；所述第二透镜设置在所述壳体内，用于接收所述光复用组件发射的光。

8.根据权利要求7所述的光发射次模块，其特征在于，还包括：

光纤适配器；所述光纤适配器设置在所述壳体内，用于接收所述第二透镜发射的光。

9.根据权利要求1或2所述的光发射次模块，其特征在于，所述光复用组件的本体为斜方棱镜。

10.一种光模块，其特征在于，包括：

如权利要求1-9任一项所述的光发射次模块。