CN109964158A - 用于多角度光路对准的具有垂直安装结构的光学部件组件和使用其的光学次组件 - Google Patents

用于多角度光路对准的具有垂直安装结构的光学部件组件和使用其的光学次组件 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种光学部件组件，用以至少部分地设置在光学次组件壳体的至少一个第一开口内。所述至少一个光学部件组件包括沿纵轴从第一端延伸到第二端的基底，以及设置在所述基底上并包括第一表面的垂直底座，所述第一表面提供安装区域以耦合到光学部件，第一表面定义从基底基本直立延伸的垂直轴和相对于基底的纵轴成第一角度的水平轴，垂直底座还提供贯穿垂直底座的信道，其中信道提供相对于第一表面成第一角度的光学轨迹，第一角度基本上在约15度和75度之间。

Description

用于多角度光路对准的具有垂直安装结构的光学部件组件和 使用其的光学次组件
技术领域
本公开一般涉及光收发模块，更具体地，涉及具有垂直安装结构的光学部件组件，其允许宽范围的入射角以适应光学次组件壳体内的不同光路配置。
背景技术
光收发器用于发送和接收用于各种应用的光信号，各种应用包括但不限于互联网数据中心、有线电视宽带和光纤到户(fiber to the home；FTTH)应用。例如，与通过铜缆传输相比，光收发器在更长的距离上提供更高的速度和带宽。例如，在维持光学效率(功率)、热管理、插入损耗和制造产量方面，期望以更低的成本在更小的光收发器模块中提供更高的速度。
光收发器可以包括用于发送和接收光信号的一个或多个光发射次组件(transmitter optical subassembly；TOSA)和光接收次组件(receiver opticalsubassembly；ROSA)。随着光学收发器壳体的尺寸缩小，设计和制造TOSA和ROSA以适应受约束的壳体而不牺牲信道分配和收发器性能的复杂性继续增加并引发了许多不容小觑的挑战。
发明内容
附图说明
通过阅读以下详细描述并参照附图，将更好地理解这些和其他特征和优点，其中：
图1示意性地描绘光收发器模块的实施例，其包括多信道光发射次组件(TOSA)和多信道光接收次组件(ROSA)。
图2A是根据本发明的实施例的具有多信道设置TOSA配置和多信道设置ROSA的示例性小外型封装(small form-factor；SFF)可插拔收发器的透视图。
图2B示出根据本公开的实施例的图2A的示例性SFF可插拔收发器的俯视图。
图3示出了根据本公开的实施例的图2A和图2B的多通道设置TOSA的透视图。
图4示出了根据本公开的实施例的图3的多通道设置TOSA的分解图。
图5A示出了根据本公开的实施例的图3的多信道设置TOSA的光学部件组件的分解图。
图5B示出了根据本公开的实施例的图3的多信道设置TOSA的光学部件组件的透视图。
图5C示出了根据本公开的实施例的图3的多通道设置TOSA的具有正斜率配置的光学部件组件的俯视平面图。
图5D示出了根据本公开的实施例的图3的多通道设置TOSA的具有负斜率配置的光学部件组件的俯视平面图。
图6示出了根据本公开的实施例的图3的多通道设置TOSA的截面图。
通过阅读以下详细描述并参照本文描述的附图，将更好地理解本实施例的这些和其他特征。附图不旨在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相似的数字表示。为清楚起见，并非每个组件都在每个图中标记。
具体实施方式
对高速光收发器的需求增加，主要是由于采用了IEEE 802.3bm-2015等网络标准以及其他100千兆以太网(100GbE)及以上规格的网络标准，而在光学组件模块设计中引起不容小觑的挑战。例如，在诸如光发射次组件(TOSA)和光接收次组件(ROSA)的光学次组件中，多个光学部件组件耦合到相应壳体的开口，光学部件组件具有不同的尺寸和配置，以便发送和接收具有多个信道波长的信号。为了支持ROSA/TOSA操作，光学部件组件可以采用的不同形状和配置，以便根据设计约束提供用于反射和/或过滤光的不同入射角。换句话说，TOSA/ROSA的设计通常视情况而要求以允许信号多路复用或多路分解的方式引导光。因此，光学次组件的设计和制造通常包括选择提供适当角度的镜子、滤波器或其他光学组件的光学次组件，以控制光路从而实现所需的功率/灵敏度。话虽如此，制造商通常为单个光学次组件设计产生多种不同类型的光学部件组件，例如，每个光学部件组件的形状、尺寸和镜子/滤波器角度都不同。不幸的是，这导致制造成本、生产时间和生产复杂性的增加。
因此，本公开涉及一种具有垂直安装结构的光学部件组件，该垂直安装结构从光学部件组件的基底基本垂直地延伸并且被配置为提供第一表面，其也可以被称为安装表面，以耦合到光学部件(或光学组件)，光学部件例如滤波器、镜子、激光二极管、透镜、漫射器、偏振器、棱镜、分束器、衍射光栅和任何其它合适的有源或无源光学部件。第一表面可以是基本上平面的并且包括从基底基本垂直地延伸的垂直轴和横向于垂直轴延伸的水平轴。一旦耦合到垂直的安装表面，光学部件相对于基底具有固定的方向。固定方向为光学部件提供了一个焦轴，该焦轴也相对于基底的纵轴是固定的。因此，光学部件的方向可被描述为一旦耦合到垂直安装结构就相对于基底固定。
光学部件组件的基底可以进一步包括所谓的“键控”(或不对称)形状，由此光学次组件壳体的相关开口包括相应的键控形状，以在单个方向上容纳基底，因而减少或以其他方式消除光学部件组件以不正当方式插入的可能性。因此，光学次组件壳体的开口的物理方向确定光学部件相对于由壳体提供的一个或多个光路的光学方向。也就是说，开口的物理方向可以被配置为在光学部件(例如，滤波器)和交叉光路之间提供预定的入射角。因此，预定入射角可以使沿着交叉光路行进的一个或多个通道波长沿第二光路反射，第二光路基本正交于交叉光路。简单地说，根据设计约束，可以选择光学次组件壳体的开口的方向，以便为垂直安装的光学部件以相对于相关的光路提供一系列可选择的角度而引导光，而不必修改光学次组件本身的物理结构。
在一些情况下，光学部件组件可以配置有光信道或引导件，其沿垂直安装的光学部件的光轴延伸穿过垂直安装结构。光通道可为封闭的或部分封闭的以提供聚光孔径，然而其他实施例也在本公开的范围内。为此，光学部件组件可以被配置为选择性地反射特定的通道波长，例如，部分地基于由光学次组件壳体的开口提供的方向，而允许其他光通过，例如，提供短通和/或长通滤波。因此，诸如ROSA/TOSA的光学次组件可以包括耦合到光学次组件壳体的相应开口的多个光学部件组件，开口被配置为为每个光学部件组件提供方向以支持一个或多个要求的光路。
在TOSA的篇幅中，光学部件组件可以接着共同定义多路复用设置以支持经由多个不同的相应光路(例如，与激光二极管相关联的输入光路)接收不同的通道波长，以便提供相同的沿着第一光路作为多路复用信号，例如，波分复用(wavelength divisionmultiplexed；WDM)信号。例如，第一光路可以耦合到外部光纤，用于传输具有多个不同信道波长的信号。或者，第一光路可以通过第二光路耦合到发送光纤，该第二光路通过光学部件组件与第一光路基本正交，该光学部件组件具有被配置为沿着第一光路接收多路复用信号的方向，然后沿第二光路直接/发射相同的多路复用信号。用于TOSA的正交光路设置示例在下面图6的示例实施例进一步详细讨论。在任何情况下，可以使用本文中各种公开的光学部件组件来实现要求的光路配置的宽范围，而没有为每个光学次组件设计进行设计和维护各种不同类型的光学部件组件相关的成本和复杂性。
虽然本文公开的态样和实施例具体参考了TOSA，但是这些技术也同样适用于其他次组件，例如ROSA。此外，本文公开的态样和实施例适用于寻求实现用于光信号的复用/解复用的不同光路设置的任何其他光学次组件，而没有设计和实现可能只与单个或少量的壳体/设计兼容的多个光学部件组件配置相关联的成本和复杂性。
如本文所使用的，“通道波长”是指与光学信道相关联的波长，并且可以包括在中心波长附近的特定波长带。在一个示例中，通道波长可以由国际电信(ITU)标准定义，例如ITU-T密集波分复用(dense wavelength division multiplexing；DWDM)网格或粗波分复用(course wavelength division multiplexing；CWDM)。
如本文所用，“安装”是指将两个结构物理地连接在一起，例如，通过焊接或使用环氧树脂或其他物质或装置进行连接。这里使用的术语“耦合”是指任何连接、耦合、链接等，“光耦合”是指将来自一个组件的光传递至另一个组件。这种“耦合”装置不一定彼此直接连接，并且可以由可以操纵或修改这种信号的中间部件或装置分开。同样地，如本文所用的术语“直接耦合”或“直接光耦合”是指允许光从一个组件传递到另一个组件而不使用诸如光纤的中间装置的任何光学连接。
如本文所使用的，诸如“一”、“一个”和“所述”的单数表达不限于它们的单数形式，并且除非上下文另有明确说明，旨在涵盖复数形式。
有时可以使用范围来描述本发明的一个或多个方面。在这种情况下，应该理解，除非另有明确说明，否则所示范围仅是示例性的。此外，所指的范围应该被理解为包括落入所指示范围内的所有单个值，就好像这些值被明确记载一样。此外，该范围应该被理解为包括在所示范围内的子范围，就好像这些子范围被明确地叙述一样。举例来说，1到10的范围应理解为包括2、3、4…等，以及2到10、3到10、2到8等的范围，好像这些值和范围是明确记载的。
示例光收发模块
参考图1，示意性地示出了光收发模块，其包括多信道光发射次组件(TOSA)设置和多信道光接收次组件(ROSA)设置。光收发器100使用四个不同的通道波长(λ1、λ2、λ3、λ4)发送和接收四个通道。光收发器100可以具有每通道至少约25千兆比特(Gbs)或更高的传输速率。在一个示例中，通道波长λ1、λ2、λ3、λ4可以分别是1270nm、1290nm、1310nm和1330nm。光收发器100还可以具有数十米的短传输距离至例如2千米或更长的距离。光收发器100可以用于例如互联网数据中心应用或光纤到户(FTTH)应用。在一个实施例中，光收发器100实现四通道小尺寸插入式(Quad Small Form-Factor Plugging，QSFP)收发器。举例来说，光收发器100可以在QSFP收发器内实现，该收发器与2013年5月10日公布的“用于QSFP+28Gb/s 4X可插拔收发器解决方案(QSFP28)的SFF委员会规范SFF-8665”相符。于此公开的态样和实施例可以在其他收发器类型中使用，并且不必限于QSFP或QFSP+收发器。取决于要求的配置，光收发器100可取决于期望的配置而被配置用于密集波分复用(DWDM)或粗波分复用(CWDM)。虽然本文公开的态样和情况讨论了四个信道配置，但是其他信道配置(例如，2、4、16、32等等)也在本发明的范围内。
如图所示，光收发器100包括收发器壳体102和两个光学次组件(即多信道TOSA设置110和多通道ROSA设置112)。多信道TOSA装置110可以被配置用于在不同的通道波长上发送光信号，并且多信道ROSA装置112用于接收不同通道波长上的光信号。光收发器100还包括发送连接电路104和接收连接电路108。发送连接电路104和接收连接电路108在收发器壳体102内提供分别至少到多信道TOSA装置110和多信道ROSA装置112的电连接。发送连接电路104和接收连接电路108可以经由数据总线103与外部系统通信。例如，数据总线103是38引脚连接器，与物理连接器QSFP标准和数据通信协议兼容。
继续图1，发送连接电路104电耦合到多信道TOSA装置110中的电子组件，例如，激光组件211-1到211-N(如图2A所示)，接收连接电路108电耦合到多信道ROSA装置中的电子组件。多信道ROSA装置可包括数组波导光栅(AWG)、检测器、放大电路等。发送连接电路104和接收连接电路108至少包括导电路径以提供电连接，并且还可以包括附加电路。多信道TOSA装置110发送并多路复用多个不同的通道波长，并且可以耦合到光接口端口114。光接口端口114可以包括LC连接器端口，但是其他连接器类型也在本公开的范围内。
在光接口端口114包括双工或双向LC插座的情况下，LC连接器插座提供到多信道TOSA装置110的光学连接，并提供到多信道ROSA装置112的光学连接。LC连接器插座可以被配置为接收并耦合到匹配的LC连接器116，使得外部光纤124的发送光纤122光学地耦合到多信道TOSA装置110，并且外部光纤124的接收光纤117光学耦合到多信道ROSA装置112。
多信道TOSA装置110可包括用于产生相关通道波长的多个激光封装和光学器件，并且可将其耦合到发送光纤122中。特别地，多信道TOSA装置110中的激光器可以将经由发送连接电路104接收的电数据信号(TX_D1至TX_D4)转换为通过发送光纤122发送的调制光信号。每个激光封装可以包括例如分布式反馈(DFB)激光器。例如，每个激光封装可以包括边缘发射DFB激光器，其被配置为产生特定的通道波长。在其他情况下，每个激光封装可以包括电吸收调制激光(EML)激光二极管封装。多信道TOSA装置110还可以包括用于监视激光器所发射的光的监视光电二极管。多信道TOSA装置110还可包括用于控制激光器的温度(例如，控制或稳定激光波长)的一个或多个温度控制装置(例如电阻加热器和/或热电冷却器(TEC))。
参考图2，光学收发器100被示为实现QSFP+规范或其他适用的可插拔小型规格的光学收发器200。为此，并且在一个实施例中，光收发器200可以符合QSFP28MSA标准，并且可以包括符合SFF-8661规范的物理尺寸。在其他情况下，光收发器200可以实现C形状因子可插拔(CFP)标准。在任何这样的情况下，光收发器200可以被配置为分别以至少100Gb/s的线路速率发送和接收。当根据IEEE 802.3ba标准在例如100GBASE-LR4应用中使用光收发器时，这可能是特别有利的。
光收发器200包括收发器壳体202和设置在收发器壳体202的区域内的多信道TOSA装置210。多信道TOSA装置210包括多个激光封装211-1至211-N，其被配置为产生相关的信道波长和相关电路。以下参考图3-6更详细地讨论多信道TOSA装置210。多信道TOSA装置210电耦合到发送连接电路204，并且还通过诸如光纤(未示出)的波导装置耦合到收发器壳体202的光接口端口214-1。发送连接电路204可以实现为印刷电路板(PCB)或用于支撑发送连接电路204的任何其他合适的基板。
光收发器200还包括设置在收发器壳体202的区域内的多信道ROSA设置212。多信道ROSA装置212可以包括例如为数组波导光栅(AWG)装置302的解复用装置、光电探测器(未示出)，以及诸如跨阻抗放大器(TIA)218的放大和转换电路。AWG装置216可以与例如25nmIEEE LX-4网格、20-nm ITU G.694.2CWDM网格或400Ghz至800Ghz(例如，2nm至4nm)范围内的一系列ITU G.694.1DWDM网格符合的信道间隔配置兼容。ROSA装置212电耦合到接收连接电路208，并且通过诸如光纤(未示出)的波导装置光学耦合到收发器壳体202的端部处的光接口插座214-2。例如，接收连接电路208可以被配置为PCB，但是其他实施例也在本公开的范围内。多信道ROSA装置可以使用检测器和相关电路218(例如，TIA)来检测、放大和转换解复用的通道波长，并且可以提供与电数据信号相同的信号，例如RX_D1至RX_D4。
在一个实施例中，多个激光封装211-1至211-N中每个包括例如分布式反馈(DFB)激光二极管封装。其他激光器类型也在本公开的范围内，例如，其他的直接调制激光器(DML)二极管和TO罐型激光二极管。基于期望的应用而可选择所定的激光类型。举例来说，需要长距离(例如，大约10km或更大)的应用可能有利于EML激光器。相反地，需要较短距离的应用可能使用DML。在任何情况下，并且根据实施例，多信道TOSA装置210的每个激光封装211-1至211-N可以被配置为以大约25Gb/s或更大的速率进行发送。多信道TOSA装置210的每个激光封装211-1到211-N可以提供相对窄的通道波长谱(例如单个通道波长)，或者可以配置成基于相关光学器件提供广谱的通道波长。在一个实施例中，激光器可以提供例如375nm至1650nm的中心波长。
转到图2B，示出了根据本公开的实施例的光接收器200的俯视图。为了清楚和实用，图2B省略了多信道ROSA装置。如图所示，多通道TOSA 210以相对于收发器壳体202的纵轴230的垂直方向示出。更详细地，多通道TOSA 210包括由多个侧壁306-1至306-6定义的壳体206，其在下面参考图3更详细地示出和描述。多通道TOSA 210的壳体206设置在发送连接电路204附近。
转到图3，为了清楚和实用的目的，多通道TOSA 210从光收发器200被单独示出。在一个实施例中，多通道TOSA 210可以包括多个侧壁306-1至306-6，其也可以分别被称为第一侧壁306-1、第二侧壁306-2、第三侧壁306-3、第四侧壁306-4、第五侧壁306-5和第六侧壁306-6。第一侧壁306-1和第二侧壁306-2彼此相对设置，至少第三侧壁306-3与两者相邻。第四侧壁306-4和第五侧壁306-5分别定义出第一端和第二端，第一侧壁306-1和第二侧壁306-2沿纵向中心线232在两者之间延伸。
在该实施例中，第一侧壁306-1包括以标号211共同标示的所述的多个激光组件，并且单独地指示为激光组件211-1至211-4。如下面更详细讨论的，激光组件211-1到211-4中的每一个可以被配置为生成特定的通道波长。例如，激光组件211-1可以配置为发射1330nm通道波长，激光组件211-2可以配置为发射1310nm通道波长，激光组件211-3可以配置为发射1290nm通道波长，激光组件211-4可以配置为发射1270nm通道波长。用于激光组件的其他配置也在本公开的范围内，并且前述示例不意味着限制本发明的范围。继续，第二侧壁306-2耦合到光学耦合插座，例如LC插座220。第三侧壁306-3耦合到共同形成多路复用光学器件的多个光学部件组件310-1到310-4，并且在下面参考图4更详细地讨论。
转到图4，根据本公开的实施例的图3的多信道TOSA装置210以分解视图标出。多信道TOSA装置210的壳体206包括多个第一开口410(例如，410-1至410-4)和多个第二开口412(例如，412-1至412-4)。如图所示，第一开口410定义在第三侧壁306-3上，第二开口412定义在第一侧壁306-1上。
所述多个第一开口410中的每一个至少部分定义在第三侧壁306-3的表面上，例如从外侧壁420-3延伸到凹处601(图6)的表面422-3。多个第一开口410中的每一个可以耦合到多个光学部件组件310-1到310-4中的相应一个。在该实施例中，第一开口410均由第三侧壁306-3形成，但是其他实施例也在本公开的范围内。所述多个第一开口410可以具有基本相似的形状，但是第一开口410中的至少一些具有不同的方向。例如，如图所示，第一开口410-1包括具有纵轴414-1的第一方向。第二开口410-2包括具有纵轴410-2的第二方向。第一开口410-1的第一方向与第二开口410-2的第二方向不同，因为各个纵轴414-1和414-2基本上是正交的。如进一步所示，开口410-4的方向基本上与第一开口410-1的方向相反(例如，镜像)，并且第二开口410-2和第三开口410-3的方向是基本相同。
继续图4，第二开口412也可以被准确地称为光输入耦合端口。第二开口412中的每一个至少部分地定义在第一侧壁306-1的表面上，例如从第一侧壁306-1的外表面420-1延伸到凹处601(图6)的表面422-1，凹处601在多通道TOSA壳体206内纵向延伸。例如，多个第二开口412中的每一个可以通过焊接环404耦合到多个激光封装211-1到211-4中的相应一个。将多个激光封装211-1至211-4耦合到壳体206的其他方法也在本公开的范围内，并且不必限于焊接。激光封装211-1至211-4中的每一个还可以包括用于光学耦合到多信道TOSA210的附加光学部件，更具体地，包括图6中所示的第一光路606。例如，多个激光封装211-1至211-4可以包括相关联的准直透镜402和聚焦透镜406。
多信道TOSA装置210还可包括多个光学部件组件310。光学部件组件310的数量是四个，即310-1到310-4，但是其他实施例也在本公开的范围内。可以准确地理解多个光学部件组件310-1至310-4以共同形成多路复用光学器件，下面关于图5A-图5D和图6进一步详细讨论如下。多个光学部件组件310-1至310-4中的每一个可以包括光学部件，例如滤波器、镜子或其他合适的光学器件，其使得激光组件211-1至211-4发射的信道波长能够组合成用于传输目的的多路复用信号。
由于光学部件组件310-1至310-4的结构类似，因此仅详细描述光学部件组件310-2作为示例，并且为简洁起见，将省略光学部件组件310-1、310-3至310-4的类似描述。转到图5A，示出了根据本公开的实施例的图3的多信道设置TOSA的光学部件组件310-2的分解图。如图所示，光学部件组件310-2可包括基底502和垂直底座504，其中垂直底座504也可称为垂直安装结构504。基底502由至少一个侧壁506定义。光学部件组件310-2的基底502可以包括围绕纵轴508的键控形状或不对称的形状，由多个弧形区域522和524定义，使得基底502通常类似于例如梨状、泪滴形、梨形等。基底502的其他形状和配置在本公开的范围内。
转到图5B，另外参考图5A，至少一个侧壁506沿着纵轴508从基底502的第一端526延伸到第二端527。如图所示，基底502包括由两个弧形区域522和524以及在它们之间延伸的锥形区域525定义的形状。基底502的邻近/靠近垂直底座504的弧形区域524中的一个比基底502的远离垂直底座504的另一个弧形区域522更宽(例如，具有更大的弧宽)。
继续，垂直底座504设置在基底502上。垂直底座504可以使用例如粘合剂、焊接、机械配合(例如，螺纹配合、摩擦配合等)或其任何组合耦接到基底502。在一些情况下，垂直底座504和基底502可以是一体成形(例如通过铸造、模制、机械加工或其他合适的方法)的单一(例如，整体的)主体。如图所示，垂直底座504与基底502共同延伸。或者，垂直底座504可以与基底502的一部分共同延伸，例如与弧形区域524共同延伸。
垂直底座504包括安装区域512，其中安装区域512包括至少第一表面510。第一表面510也可以被精确地称为安装表面，并且可以被配置为耦合到一个或多个滤波器、镜子或其他光学组件。第一表面510包括垂直轴592，其从基底502基本上直立地延伸，例如相对于大致沿基底502的纵轴508绘制的线大致成90度。此外，第一表面510包括水平轴590，其相对于基底502的纵轴508成一角度延伸。因此，第一表面510的水平轴590和垂直轴592可以定义用于滤波器或耦合到其上的其他光学组件的光轴540的取向，这将在下面更详细地讨论。
垂直底座504还形成通道514，其也可以被称为光导或引导件，通道514由其内表面516定义。信道514可以被配置为允许光通过，并且还穿过耦合到第一表面510的光学组件，并且还可以被配置为集中/限制光。因此，通道514可以定义相对于第一表面510成第一角度θ1的光学轨迹518。在某些情况下，第一角度θ1基本上在15度到75度之间。例如，第一角度θ1可以是大约60度。可以利用每个光学部件的其他角度，并且所提供的示例不应被解释为限制。
光学部件组件310-2还可包括耦合到垂直底座504的第一表面510的安装区域512的光学部件520-2。因此，光学部件520可以相对于光学部件组件310-2的表面528基本上直立地延伸，例如，大约90度±20度。光学部件520-2可以是薄膜WDM滤波器，其被配置为选择性地反射特定的通道波长而通过其他波长。因此，取决于要求的配置，WDM滤波器可以包括的长通和/或短通滤波器能力。在其他实施例中，光学部件520可以是例如透镜、滤波器和/或镜子中的至少一个，其使得激光封装211发射的信道波长能够被组合成用于传输目的的多路复用信号。
通过扩展第一表面510，安装区域512可以以第二角度θ2相对于基底502的纵轴508成角度，并且纵轴508可以与光学轨迹518平行，使得第一角度θ1可以基本上等于第二角度θ2。信道514的光学轨迹518可以与基底502的纵轴508基本共线/同轴，然而信道514的光学轨迹518可以包括也在本公开范围内的其他配置。例如，光学轨迹518可以横向于纵轴508的横轴。在一个实施例中，通道514由圆柱形通孔定义。在本公开的范围内的其他实施例不必具有完全封闭的通道例如凹槽或其他部分结构。如进一步所示，第一表面510允许滤波器520-2具有光轴540，其中光轴540相对于第一表面510以角度θ4延伸，角度θ4约为90度，但是其他角度也在本公开的范围内。光轴540也可以相对于纵轴508以角度θ3延伸，角度θ3约为45度。
转到图5C，另外参考图5A和图5B。参考图5A和5B，根据本公开的实施例的光学部件组件310-2以第一配置示出。如图所示，第一配置包括相对于纵轴508以对角线方式成角度的过滤器520-2(或如本文中各种公开的其他光学组件)。特别地，纵轴508可以定义第一半球560(或部分)和第二半球562。过滤器520-2包括纵轴580，纵轴580至少部分地延伸横跨第一半球560和第二半球562中的每一个，并且基本上横向于光学部件组件310-2的纵轴508。为此，在光学部件组件310-2的纵轴508和滤波器520-2的纵轴580之间的第一半球560内形成钝角θ5。例如，钝角θ5可以测量在大约105度和165度之间。同样地，在光学部件组件310-2的纵轴508和滤波器520-2的纵轴580之间的第二半球562内形成锐角θ6。例如，锐角θ6可以测量在约15度和75度之间。该配置可被称为正斜率配置，由此滤波器520-2包括相对于横向(或横向)轴584从第一半球560到第二半球562的正(或向上)线性斜率。
转到图5D，另外参考图5A图-5C，根据本公开的实施例的光学部件组件310-1以第二配置示出。如图所示，第二配置包括相对于纵轴508以对角线方式成角度的滤波器520-1，类似于上面讨论的图5C的光学部件组件310-2。然而，在第二配置中，可以理解为基本上是第一配置的镜像，第一半球560包括在光学部件组件310-1的纵轴508与滤波器520-1的纵轴582之间的锐角θ7。同样，第二半球562包括在光学部件组件310-1的纵轴508与滤波器520-1的纵轴582之间的钝角θ8。该配置可以被称为负斜率配置，由此滤波器520-2包括相对于横向轴584从第一半球560到第二半球562的负(或向下)线性斜率。
返回图5B，可以通过操作示例最好地理解光学部件组件310-2的一些方面。虽然下述示例在过滤器310-2的篇幅中通过扩展正斜率配置，但该示例同样适用于其他光学部件组件配置，包括例如光学部件组件310-1的负斜率配置。在操作期间，光轴540、光学轨迹518，信道(或光信道)514和滤波器502-2的组合允许光学部件组件310-2经由两个不同的路径，接收光并且沿着相同的第三光路结合，第三光路也可以称为输出路径。例如，沿着大致跟随光学轨迹518的方向行进的第一光信号，可以通过允许光接触第一滤光表面542的通道514遇到第一滤光表面542。在一些情况中，滤波器502-2被配置为允许相关的信道波长通过，因此，第一光信号的一个或多个相关联的通道波长可以以最小或者少量的破坏或失真(例如，由一个或多个相关联的通道波长的反射/折射产生)通过滤波器502-2。
同时，沿基本横向于第一光信号的路径行进的第二光信号(例如，相对于光轴540成45度)可以遇到滤波器502-2的第二滤波表面544。在45°入射角的情况下，滤波器502-2的角度θ2为第二光信号提供相应的入射角，入射角使其远离第二滤波器表面544反射，例如，基本上沿着纵轴508反射。第二光信号可以包括不同于第一光信号的一个或多个通道波长。滤波器502-2可以被配置为使来自第一光信号的相关波长通过，并以这种方式反射来自第二光信号的相关信道波长。为此，光学部件组件310-2可以多路复用来自第一光信号和第二光信号的一个或多个相关联的通道波长，并且将多路复用的通道波长发射/引导到相邻的滤波器(例如，光学部件组件310-3)，以类似的方式多路复用附加的信道波长和/或将它们耦合到发送光纤。下面参考图6的示例实施例更详细地示出和描述TOSA内的这种多路复用装置的一个具体示例。
现在转到图6，另外参考图5A和图5B。根据本公开的实施例示出了具有多个光学部件组件的多信道TOSA 110的截面图。如图所示，光学部件组件310包括两种不同的配置变型，即第一配置中的光学部件组件310-1和310-4(例如负斜率配置)，以及第二配置中的光学部件组件310-2和310-3(例如，正斜率配置)。为此，光学部件组件310-1和310-4可以与第一组相关联，并且光学部件组件310-2和310-3可以与第二组相关联。壳体202的总长度L1约为10mm，总宽度W1约为3mm，但其他宽度和长度也在本发明的范围内。
光学部件组件310被配置为分别插入相应的第一开口410。在该实施例中，例如，光学部件组件310-1的基底502被配置为与壳体202的相应的第一开口410-1(图4)形成摩擦配合。光学部件组件310的垂直底座504可以穿过第一开口410-1并延伸到凹处601。
光学部件组件310的第一组和第二组的形状基本相似并且具有相同的第一角度θ1和第二角度θ2(图5B)，但是第一组基本上是第二组的镜像，如前面关于图5C和5D所讨论的。第一光学部件组件310-1包括镜射组件520-1，镜子组件520-1被配置成使第一激光组件211-1发射的入射光的大部分(例如，至少80％)通过。值得注意的是：光学部件310-1可以不一定使用镜子，而是可以任何其他适当反射的部件替代，例如薄膜WDM滤波器。继续，第二光学部件组件310-2可以包括薄膜WDM滤波器520-2，其被配置为使大于1310nm的通道波长通过并且反射等于或小于1310nm的波长。第三光学部件组件310-3可以包括薄膜WDM滤波器520-3，其被配置为使大于1290nm的通道波长通过并且反射小于或等于1290nm的通道波长。第四光学部件组件310-4可以包括薄膜WDM滤波器520-4，其被配置为使大于1270nm的通道波长通过并且被配置为反射小于或等于1270nm的通道波长。
继续图6，多通道TOSA 110的壳体206定义在其内纵向延伸的凹处601。凹处601还定义出穿过光学部件组件310-1至310-4中的每一个的第一光路606。光学部件组件310-1至310-4中的每一个可以被精确地称为多路复用光学器件或多路复用光学器件设置。凹处601还进一步定义出多个输入光路610-1至610-4，输入光路610-1至610-4被配置为将具有由激光组件211-1至211-4中的每一个发射的相关信道波长的光学耦合至第一光路606。凹处601还进一步定义出第二光路608，其可相对于第一光路606基本上正交地延伸。第二光路608可以穿过光学耦合插座220的隔离器640和其他相关联的光学器件。
如前所述，光学次组件壳体的开口允许光学部件组件以支持所需光路配置的方式成角度。在图6的篇幅中，另外参考图4，第一开口410-1被定向为通过输入光路610-1反射从激光组件211-1接收的光。在这种情况下，第一开口410-1具有相对于输入光路610-1成角度的纵轴414-1，使得第一开口410-1具有第一方向。当光学部件组件310-1插入第一开口410-1时，信道514和光学部件520-1的光学轨迹，更具体地说，由此形成的光轴，例如光轴540，相对于光路成所需角度(即第三角度θ3)。因此，沿着输入光路610-1接收的光被光学部件组件310-1以第三角度θ3反射到凹处601内的第一光路606。
如进一步所示，并继续图6的示例实施例，光学部件组件310-2和310-3由于具有基本相同的第二方向的相应的开口410-2和410-3而定位在相同的方向上，第二方向由第一开口410-2和第二开口410-3的纵轴414-2示出。因此，基于第一开口410-1和第四开口410-4的纵轴414-1基本上横向于第二开口410-2和第三开口410-3的纵轴414-2，第一方向和第二方向是不同的。因而，光学部件组件310-1至301-4相对于它们各自的开口具有不同的方向。
此外，虽然第一开口410-1和第四开口410-4包括平行延伸的纵轴，它们每个可以基本上提供两个子取向，即第一子取向和第二子取向，因为开口是镜像。子取向允许光被引导到特定的要求方向，其中第一子取向在与第二子取向输出发光的方向成90度的方向上输出光。例如，第一光学部件组件310-1沿光路606向第二光学部件组件310-2输出信道波长。相反，第四光学部件组件310-4沿着第二光路608向外部发送光纤630输出信道波长，其中第二光路608相对于第一光路606成90度角。因此，除了特定的子取向，光学部件组件的输出信道波长的方向可以至少部分地基于开口的特定方向。
继续图6，光学部件组件310-1至310-4中的每一个相对于相应的输入光路610-1至610-4成角度以反射入射光并将其耦合到第一光路606中。在一个实施例中，如上所述，每个光学部件组件310-1至310-4包括光学部件，例如以相同的角度θ3配置的光学部件520-1至520-4，其中θ3测量为约45度±30度。光学部件520-1至520-4中的每一个可以利用其他角度，并且所提供的示例不应被解释为限制范围。
现在将讨论多通道TOSA 110的一个特定示例实施例，以进一步说明其的其他态样。在一个实施例中，第一激光组件211-1可以被配置为发射1330nm通道波长，第二激光组件211-2可以被配置为发射1310nm通道波长，第三激光组件211-3可以配置为发射1290nm通道波长，第四激光组件211-4可以配置为发射1270nm通道波长。
因此，在使用中，第一激光组件211-1可以发射具有1330nm通道波长的光，然后通过输入光路610-1和镜射组件520-1将其耦合到第一光路606。因此，光学部件组件310-2之前的第一光路606的部分可以包括基本上具有1330nm的第一通道波长λ1的光。第二激光组件211-2可以发射具有1310nm通道波长的第二光，然后其通过输入光路610-2和WDM薄膜滤波器组件520-2耦合到第一光路606，WDM薄膜滤波器组件520-2被配置为反射小于或等于1310nm的通道波长。薄膜WDM滤波器组件520-2还可以选择性地允许具有大于1310nm的通道波长的入射光通过，从而产生具有1330nm和1310nm通道波长的光，例如λ1、λ2。
接着，第三激光组件211-3可以发射具有1290nm通道波长的第三光，然后通过输入光路610-3和薄膜WDM滤波器组件520-3耦合到第一光路606，薄膜WDM滤波器组件520-3被配置为反射小于或等于1290nm的通道波长。WDM薄膜滤波器组件520-2还可以选择性地允许具有大于1310nm的通道波长的入射光通过，从而产生具有1330nm、1310nm和1290nm通道波长的光，例如λ1、λ2、λ3。
第四激光组件211-4可以发射具有1270nm通道波长的光，然后通过输入光路610-4和WDM薄膜滤波器组件520-4耦合到第一光路606。WDM薄膜滤波器组件520-4被配置为通过小于或等于1270nm的通道波长。WDM薄膜滤波器组件520-2还可以选择性地反射具有大于1270nm的通道波长的入射光，从而产生具有1330nm、1310nm、1290nm和1270nm通道波长的光，例如λ1、λ2、λ3、λ4。WDM薄膜滤波器组件520-4还可以将具有每个通道波长λ1、λ2、λ3、λ4的多路复用光信号光学耦合/启动到第二光路608。用于传输目的的第二光路608又可以通过光耦合插座光学耦合到外部发送光纤630。
沿着第一光路606示出的光学部件的特定设置被设计为适应由激光组件211-1至211-4发射的特定通道波长。因此，可以通过微小修改来实现其他激光组件和光学部件设置，以沿第一光路606和第二光路608发射多路复用光信号。因此，这里讨论的具体示例场景和示例不应被解释为限制本公开。
第三角度θ3可以基于设计要求在其他实施例中而变化，因此开口410的取向可以相应地改变，而无需修改相应的光学部件组件310-1至301-4。换句话说，光学部件组件310可以用于具有不同光路配置的不同种类的壳体，以便以各种角度反射光，只要相应地调整开口410的取向即可。因此，与本公开的实施方式一致的次组件光学次组件促进光学部件组件的生产、组装和对准，而没有与维护不同光学部件组件相关的成本和复杂性。
其他示例实施例
根据本公开的一个方面，公开了一种光学次组件。光学次组件包括至少一个光学部件组件，其被配置成至少部分地设置在光学次组件壳体的至少一个第一开口内，所述至少一个光学部件组件包括沿纵轴从第一端延伸到第二端的基底，以及设置在基底上并包括第一表面的垂直底座，所述第一表面提供安装区域以耦合到光学部件，第一表面定义一个从基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，垂直底座还提供延伸通过垂直底座的信道，其中信道提供相对于第一表面成所述第一角度的光学轨迹，第一角度基本上在15和75度之间。
根据本公开的另一方面，公开了一种多信道光发射次组件(TOSA)。多通道TOSA包括壳体，壳体包括定义凹处的多个侧壁和至少两个延伸到凹处的第一开口，并且至少两个第一开口具有基本相似的形状并且具有第一开口方向和第二方向，第一方向分别与第二方向不同，以及至少两个光学部件组件，其被配置成至少部分地设置在所述壳体的至少两个第一开口中的相应开口内，所述至少两个光学部件组件中的每一个包括沿着纵轴从第一端延伸到第二端的基底，和具有第一表面设置在基底上的垂直底座，该第一表面提供安装区域以耦合到光学部件，所述第一表面定义从所述基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，垂直底座还提供了贯穿垂直底座的信道，其中信道提供相对于第一表面成第一角度的光学轨迹，第一角度基本上在15和75度之间。
根据本公开的另一方面，公开了一种光收发模块。光收发模块包括收发器壳体、设置在收发器壳体内的多信道光发射次组件(TOSA)，多信道TOSA包括定义凹处的多个侧壁和多个延伸到凹处的第一开口，第一开口具有基本相似的形状并分别具有第一方向和第二方向，第一方向与第二方向不同，多个激光组件分别用于产生至少一个第一通道波长和一个第二通道波长，每个激光组件光学耦合到凹处，使得由此产生的光朝向第一光路发射，该第一光路基本上与凹处的纵轴平行地延伸，以及光学多路复用装置，沿着第一光路设置在凹处内，光学多路复用装置包括第一光学部件组件和第二光学部件组件，所述第一光学部份和所述第二光学部件分别基于所述第一方向和第二方向而至少部分地设置在所述多个第一开口的相应开口内并与所述第一光路对齐，并且第一光学部件组件和第二光学部件组件各包括沿纵轴从第一端延伸到第二端的基底，以及设置在基底上并包括提供安装区域以耦合到光学部件的第一表面的垂直底座，所述第一表面定义从所述基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，垂直底座还提供延伸通过垂直底座的信道，其中第一光学部件组件的信道被配置为允许与第一通道波长相关联的光通过信道和第一光学部件组件的光学部件，并且其中第一光学部件组件反射与沿第一光道接收的第二通道波长相关的光，以发射沿输出光路至少具有第一通道波长和第二通道波长的多路复用信号，所述输出光路基本上正交于所述第一光路；以及设置在收发器壳体内的光接收次组件。
虽然本文已经描述了本发明的原理，但是本领域技术人员应当理解，该描述仅通过示例的方式进行，而不是作为对本发明范围的限制。除了本文所示和所述的示例性实施例之外，其他实施例也在本发明的范围内。本领域普通技术人员的修改和替换被认为是在本发明的范围内，除了以下权利要求之外，本发明的范围不受限制。

Claims (20)

1.一种光学次组件，其特征在于，包括：
至少一个光学部件组件，用以至少部分地设置在光学次组件壳体的至少一个第一开口内，所述至少一个光学部件组件包括：
基底，沿纵轴从第一端延伸到第二端；以及
垂直底座，设置在所述基底上，包括一第一表面，提供安装区域以耦合到光学部件，所述第一表面定义从所述基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，所述垂直底座进一步提供贯穿所述垂直底座的通道，
其中所述通道提供相对于所述第一表面成所述第一角度的光学轨迹，所述第一角度基本上在15度和75度之间。
2.根据权利要求1所述的光学次组件，其中每个光学部件组件包括光学部件，所述光学部件设置在所述垂直底座的所述安装区域上。
3.根据权利要求1所述的光学次组件，其中所述光学部件为薄膜波分复用滤波器。
4.根据权利要求1所述的光学次组件，其中所述至少一个光学部件组件包括多个光学部件组件，所述多个光学部件组件包括至少一个具有正斜率配置的光学部件组件和至少一个具有负斜率配置的光学部件组件。
5.根据权利要求1所述的光学次组件，其中所述第一表面相对于所述基底的所述纵轴成第二角度，并且其中所述纵轴与所述光学轨迹平行，使得所述第一角度等于所述第二角度。
6.根据权利要求1所述的光学次组件，进一步包括所述光学次组件壳体，其中所述基底被配置成与所述光学次组件壳体的所述至少一个第一开口形成摩擦配合。
7.根据权利要求6所述的光学次组件，其中所述光学次组件壳体包括多个开口以耦合到光学部件组件，并且其中所述基底的形状对应于所述多个开口中的每一个的形状。
8.根据权利要求7所述的光学次组件，其中所述多个开口的至少一个开口包括第一方向，并且所述多个开口的至少一个开口包括第二方向，所述第一方向与所述第二方向不同。
9.根据权利要求1所述的光学次组件，其中所述基底包括至少一个侧壁，所述至少一个侧壁从所述基底的所述第一端延伸到所述基底的所述第二端并围绕所述基底的所述纵轴定义出不对称的形状。
10.一种多信道光发射次组件，包括：
壳体，包括定义凹处的多个侧壁和延伸到所述凹处的至少两个第一开口，并且所述至少两个第一开口分别具有基本相似的形状并具有第一方向和第二方向，所述第一方向与所述第二方向不同；以及
至少两个光学部件组件，用以至少部分地设置在所述壳体的所述至少两个第一开口中的相应开口内，每个所述至少两个光学部件组件包括：
基底，沿纵轴从第一端延伸到第二端；以及
垂直底座，设置在所述基底上，包括一个第一表面，提供安装区域以耦合到光学部件，所述第一表面定义从所述基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，所述垂直底座进一步提供贯穿所述垂直底座的通道，
其中所述通道提供相对于所述第一表面成第一角度的光学轨迹，所述第一角度基本上在15度和75度之间。
11.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述至少两个光学部件组件的每个光学部件组件包括耦合到所述垂直底座的相应光学部件。
12.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中每个光学部件为薄膜波分复用滤波器。
13.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述至少两个光学部件组件的第一光学部件包括正斜率配置，并且其中所述至少两个光学部件组件的第二光学部件包括负斜率配置。
14.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述第一表面相对于所述基底的所述纵轴成第二角度，并且其中所述纵轴与所述光学轨迹平行，使得所述第一角度等于所述第二角度。
15.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述基底被配置成与所述至少两个第一开口的相关开口形成摩擦配合。
16.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述基底包括至少一个侧壁，所述至少一个侧壁从所述基底的所述第一端延伸到所述基底的所述第二端并围绕所述纵轴定义出不对称的形状。
17.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述基底的形状对应于所述至少两个第一开口中的每一个的形状。
18.根据权利要求10所述的多通道光发射次组件，其中所述至少两个第一开口的至少一个开口包括第一方向，并且所述至少两个第一开口的至少一个开口包括第二方向，所述第一方向与所述第二方向不同。
19.一种光收发模块，包括：
收发器壳体；
多信道光发射次组件，设置于所述收发器壳体内，所述多通道光发射次组件包括定义凹处的多个侧壁和延伸到所述凹处的多个第一开口，所述多个第一开口分别具有基本相似的形状并具有第一方向和第二方向，所述第一方向与所述第二方向不同；
多个激光组件，分别用于产生至少第一通道波长和第二通道波长，每个激光组件光学耦合到所述凹处，使得由此产生的光朝向基本上与所述凹处的纵轴平行延伸的第一光路发射；以及
光学多路复用装置，沿所述第一光路设置在所述凹处内，所述光学多路复用装置包括第一光学部件组件和第二光学部件组件，所述第一光学部份和所述第二光学部件分别基于所述第一方向和第二方向而至少部分地设置在所述多个第一开口的相应开口内并与所述第一光路对齐，并且所述第一光学部件组件和所述第二光学部件组件各自包括：
基底，沿纵轴从第一端延伸到第二端；以及
垂直底座，设置在所述基底上，包括一个第一表面，提供安装区域以耦合到光学部件，所述第一表面定义从所述基底基本直立延伸的垂直轴和相对于所述基底的所述纵轴成第一角度的水平轴，所述垂直底座进一步提供贯穿所述垂直底座的通道，
其中所述第一光学部件组件的所述信道被配置为允许与第一通道波长相关联的光通过所述通道和所述第一光学部件组件的所述光学部件，其中所述第一光学部件组件反射沿所述第一光路接收的与第二通道波长相关的光，以沿输出光路发射具有至少所述第一通道波长和第二通道波长的多路复用信号，所述输出光路基本上正交于所述第一光路；以及
光接收次组件，设置于所述收发器壳体内。
20.根据权利要求19所述的光收发模块，其中，和所述第一角度基本上在15度和75度之间。
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