CN109061802A - 一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，包括具有两组多层陶瓷电路的盒型密封管壳，两组多层陶瓷电路分别通过微带电路与两组柔性电路板电连接，在盒型密封管壳内设置有两组发射组件、偏振分束器、隔离器和公共端聚焦透镜。本发明针对八路光信号复用的技术难点，提供一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，采用波分复用和偏振复用组合技术，偏振控制技术采用半导体激光器有源区材料应变控制的方法，使得甲、乙两组半导体激光器发射光为偏振方向正交的TE模线偏振光和TM模线偏振光，再经过偏振分束器复用，实现了多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，具有小型化、集成化、低损耗、抗串扰能力强和密封特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于数据传输的单纤形式的多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，应用于光通信技术领域。
背景技术
随着数据中心、电信固网的发展，小型化集成光发射器件的密封封装在短距离单模光纤波分复用数据传输的应用上有很大需求。未来400千兆以太网(400GbE)2公里至10公里单模光纤应用场景下，8x50千兆波分复用光发射器件是核心通信器件。现有10公里以内多路波分复用光发射器件密封封装方法绝大部分采用四路激光器波分复用，复用信道数少；也有使用八路波分复用技术，但结构复杂，远端光路插入损耗大，工艺难度大，封装成本高；也有偏振复用和波分复用组合技术，但偏振控制采用分立玻片旋光方法实现，成本高，工艺复杂，插入损耗大。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明提供了一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件。
本发明所采用的技术方案是：一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，包括具有两组多层陶瓷电路的盒型密封管壳，两组多层陶瓷电路分别通过微带电路与两组柔性电路板电连接，在盒型密封管壳内设置有两组发射组件、偏振分束器、隔离器和公共端聚焦透镜，每组发射组件均包括依次连接的激光器组、准直透镜组和波分复用器，一组激光器组与一组多层陶瓷电路电连接，在盒型密封管壳外部靠近公共端聚焦透镜处设置光纤插芯套组件。
与现有技术相比，本发明的积极效果是：
本发明针对八路光信号复用的技术难点，提供一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，采用波分复用和偏振复用组合技术，偏振控制技术采用半导体激光器有源区材料应变控制的方法，使得甲、乙两组半导体激光器发射光为偏振方向正交的TE模线偏振光和TM模线偏振光，再经过偏振分束器复用，实现了多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，具有小型化、集成化、低损耗、抗串扰能力强、密封和低成本特性。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1为多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件俯视结构图；
图2为盒型密封管壳无壳盖示意图；
图3为盒型密封管壳有壳盖示意图；
图4为多通道信号光波分偏振复用示意图。
具体实施方式
如图1、2、3、4所示，本发明提出了一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，包括：甲组发射组件1、乙组发射组件2、盒型密封管壳组件3、偏振分束器4、隔离器5、公共端聚焦透镜6、光纤插芯套组件7、甲组柔性电路板8，乙组柔性电路板9；
甲组发射组件1包括：甲组激光器组11、甲组准直透镜组12、甲组波分复用器13，甲组激光器组11具有四个波长不同的激光器，甲组准直透镜组12具有四个准直透镜。本实施例中，甲组激光器组11四个激光器的中心波长依次为1273.54nm、1277.89nm、1282.26nm、1286.66nm。甲组波分复用器13可以将这四路波长信号光复用为1路包含四路波长的甲组复用信号光。
乙组发射组件2包括：乙组激光器组21、乙组准直透镜组22、乙组波分复用器23，乙组激光器组21具有四个波长不同的激光器，乙组准直透镜组22具有四个准直透镜。本实施例中，乙组激光器组21四个激光器的中心波长依次为1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm。乙组波分复用器23可以将这四路波长信号光复用为1路包含四路波长的乙组复用信号光。
盒型密封管壳组件3具有甲组多层陶瓷电路31、乙组多层陶瓷电路32，甲组多层陶瓷电路31、乙组多层陶瓷电路32具有在盒型密封管壳组件3内部与外部相连的微带电路；甲组柔性电路板8的焊盘采用铅锡焊的方式焊接在甲组多层陶瓷电路31相应的微带电路上，从而实现甲组柔性电路板8与甲组多层陶瓷电路31电连接，采用同样的方式，乙组柔性电路板9与乙组多层陶瓷电路32实现电连接；甲组激光器组11、乙组激光器组21中所用激光器正面是阳极，背面是阴极，甲组激光器组11通过金锡共晶焊将背面焊接在甲组多层陶瓷电路31上实现激光器阴极电连接，激光器阳极通过金线邦定的方式实现电连接，从而实现甲组激光器组11与甲组多层陶瓷电路31电连接，采用相同的方式，乙组激光器组21与乙组多层陶瓷电路32实现电连接；
半导体激光二极管构成的半导体激光器，其输出光一般为线偏振光，偏振方向为TE和TM之一，具体偏振方向由激光器有源区材料在不同偏振方向上的增益、以及波导在不同偏振方向上的损耗联合决定。一种控制偏振的方法是使用量子阱应变方法，例如使用水平方向压应变，可以使载流子跃迁发生在导带与价带重空穴带间，从而形成TE模激射光；再例如使用水平方向张应变，可以使载流子跃迁发生在导带与价带轻空穴带间，从而形成TM模激射光。偏振分束器可以将两路相互正交的线偏振光复用为一路光。本实施例中，甲组激光器组11为横电模(TE模)激光器，乙组激光器组21为横磁模(TM模)激光器，或甲组激光器组11为横磁模(TM模)激光器，乙组激光器组21为横电模(TE模)激光器，参照图4，甲组激光器组11四路激光器所发信号光经过甲组准直透镜组12变换为四路平行光，然后经过甲组波分复用器13复用为甲组复用信号光输入到偏振分束器4，乙组激光器组21四路激光器所发信号光经过乙组准直透镜组22变换为四路平行光，然后经过乙组波分复用器23复用为一路乙组复用信号光输入到偏振分束器4，然后偏振分束器4将甲组复用信号光、乙组复用信号光偏振复用为一路公共端复用信号光后通过隔离器5，再通过公共端聚焦透镜6汇聚耦合到光纤插芯套组件7里，形成单纤形式的八路光信号复用发射光器件，本实施例中，所复用的通道为IEEE 802.3bs标准所规定的400GBASE-FR8和400GBASE-LR8的8路波长，中心波长依次为1273.54nm、1277.89nm、1282.26nm、1286.66nm、1295.56nm、1300.05nm、1304.58nm、1309.14nm，偏振复用形式使得甲组激光器组与乙组激光器组之间具有较强的抗串扰能力。
优选的，如图2、3所示，盒型密封管壳组件3包括甲组多层陶瓷电路31、乙组多层陶瓷电路32、金属壳体33、密封光窗34、壳盖35；
甲组多层陶瓷电路31、乙组多层陶瓷电路32与金属壳体33采用钎焊的方式保证气密封装，密封光窗34具有金属化区域与金属壳体33之间采用金锡焊料共晶方式保证气密封装，壳盖35与金属壳体33之间采用电阻焊方式保证气密封装；
金属壳体33中具有凸起的面用于支撑甲组激光器组11、甲组准直透镜组12、甲组波分复用器13、乙组激光器组21、乙组准直透镜组22、乙组波分复用器23、偏振分束器4、隔离器5、公共端聚焦透镜6，这些元件通过环氧树脂胶粘接的方式固定在金属壳体33凸起面上。
优选的，甲组多层陶瓷电路31具有传输驱动信号到甲组激光器组11四路激光器的四组差分微带传输线，差分阻抗为范围为50±5Ω，乙组多层陶瓷电路32具有传输驱动信号到乙组激光器组21四路激光器的四组差分微带传输线，差分阻抗为范围为50±5Ω。
优选的，甲组柔性电路板8具有四组阻抗范围为50±5Ω的差分微带传输线，乙组柔性电路板9具有四组阻抗范围为50±5Ω的差分微带传输线。
优选的，甲组发射组件1中甲组复用信号光与乙组发射组件2中乙组复用信号光方向相互垂直，如图4所示。
优选的，隔离器5可以使得甲组激光器组11、乙组激光器组21八路激光器所发光单向通过，而对与其方向相反的光具有隔离作用，隔离器5可以为单级、双级或多级，在器件温度为-40℃～85℃范围内隔离度≥35dB。
优选的，甲组准直透镜组12、乙组准直透镜组22所用透镜为非球面透镜，公共端聚焦透镜6为球面透镜或非球面透镜。
优选的，复用通道数不限于八通道，通道数可以为大于2以上的其他通道数。
优选的，本实施例中，甲组激光器组11所发射四路波长与乙组激光器组21所发射波长具有不同波长，但也可以具有对应相同的波长，例如甲组激光器组11、乙组激光器组21四路激光器中心波长都可以依次是1271nm、1291nm、1311nm、1331nm，这样可以提升光纤中通道利用率。
Claims (10)
1.一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：包括具有两组多层陶瓷电路的盒型密封管壳，两组多层陶瓷电路分别通过微带电路与两组柔性电路板电连接，在盒型密封管壳内设置有两组发射组件、偏振分束器、隔离器和公共端聚焦透镜，每组发射组件均包括依次连接的激光器组、准直透镜组和波分复用器，一组激光器组与一组多层陶瓷电路电连接，在盒型密封管壳外部靠近公共端聚焦透镜处设置光纤插芯套组件。
2.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：两组激光器组中，如果一组为横电模激光器，则另一组为横磁模激光器。
3.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述柔性电路板的焊盘采用铅锡焊的方式焊接在多层陶瓷电路的微带电路上。
4.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述激光器组中所用激光器正面是阳极，背面是阴极，激光器组通过金锡共晶焊将背面焊接在多层陶瓷电路上实现激光器阴极电连接，激光器阳极通过金线邦定的方式实现电连接。
5.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述盒型密封管壳包括金属壳体、多层陶瓷电路、密封光窗和壳盖；所述多层陶瓷电路与金属壳体采用钎焊方式气密封装，密封光窗具有金属化区域，与金属壳体之间采用金锡焊料共晶方式气密封装，壳盖与金属壳体之间采用电阻焊方式气密封装。
6.根据权利要求5所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述激光器组、准直透镜组、波分复用器、偏振分束器、隔离器和公共端聚焦透镜通过环氧树脂胶粘接的方式固定在金属壳体的凸起面上。
7.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述多层陶瓷电路具有传输驱动信号到激光器组四路激光器的四组差分微带传输线，差分阻抗为范围为50±5Ω。
8.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述柔性电路板具有四组阻抗范围为50±5Ω的差分微带传输线。
9.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：两组发射组件的复用信号光方向相互垂直。
10.根据权利要求1所述的一种多通道波分偏振复用盒型密封封装发射光器件，其特征在于：所述准直透镜组所用透镜为非球面透镜，公共端聚焦透镜为球面透镜或非球面透镜。
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