CN110488415A - 一种用于光功率监测的分光平面波导 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于光功率监测的分光平面波导，包括至少一片基材，每个所述基材上承载有至少一个波导层，所述波导层外部罩设有盖板，所述波导层包括信号光输入波导口和信号光输出波导口，所述信号光输入波导口和所述信号光输出波导口之间还串接有分光波导和回转波导；且所述分光波导靠近所述回转波导的一端引出一路与TAP输出波导口连接。本发明提供了一种用于光功率监测的分光平面波导，具有结构简单、较高的生产效率、经济实用性能和集成性能的优点。
Description
技术领域
本发明涉及通信领域，主要涉及光电领域，具体涉及一种用于光功率监测的分光平面波导。
背景技术
近年来，数据通信市场呈现爆发式增长，其对光模块的需求也日益苛刻。低成本、低功耗、高速率、高封装密度成为数据通信光器件的基本要求。目前主流的封装方案都是基于棱镜、透镜、滤光片等分立元件，通过复杂的光路设计和繁琐的耦合对准工艺实现光路整合输出。
例如，现有专利：光模块（专利号：CN201180043204.8）一种特性的稳定性高、且低成本的光模块，其通过透镜光学系统而使光波导阵列和光功能元件阵列进行光耦合。该光模块包括在框体内部的光波导阵列、光功能元件阵列、使用一个或多个透镜的透镜光学系统、以及镜子，该光波导阵列具有多个第一光射入端口和一个或多个第一光射出端口；该光功能元件阵列具有一个或多个第二光射入端口；该透镜光学系统用于使在光波导阵列和光功能元件阵列之间传送的光束聚光、并使光波导阵列和光功能元件阵列进行光耦合；该镜子配置为：改变透过了透镜光学系统的光束的传送方向并射入光功能元件阵列的光射入端口，光功能元件阵列直接或者通过辅助支架等固定在框体上，在调整镜子的角度之后固定了镜子的角度，以使得光波导阵列和光功能元件阵列进行光耦合。
现有技术中，采用多个分立元件组合的结构较庞杂，导致元器件成本高昂；并存在集成小型化工艺结构困难、存在串扰问题、以及需要准直光路的诸多问题。
现有技术中的光功率监测功能通常会用于EDFA（掺铒光纤放大器）、拉曼光纤放大器和RODAM(可调分叉复用器)等光通信设备上。其最后的作用是提取光纤链路中被放大（或被调节）或放大后（或调节后）的信号光（固定比例提取），作为反馈机制，为设备的动态调节提供最直接的数据来源。
其次，在以上单台设备中，通常需要进行光监控的节点有多个。有低成本、集中化的需求。加上近年“铜退光进”工程中光纤光缆的大批量使用，小型化EDFA的普及，导致对该器件的总需求也是逐年上升。一般具有该光功率监测功能的器件，业界通俗称呼为Tap PD（分光探测器），为一种混合型光电器件。
例如，专利：一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器（专利号：CN201410802244.1），公开了一种基于阵列波导光栅的混合集成外腔可调激光器，由半导体增益管芯和光波导芯片端面耦合构成，光波导芯片包括阵列波导光栅和阵列波导反射可控组件，由输出端反射可控的阵列波导光栅芯片与半导体增益管芯构成谐振腔，通过改变反射可控组件的驱动条件实现激光器输出波长可调谐，输出波长由阵列波导光栅的各通道中心波长确定，利用阵列波导光栅实现标准ITU-T输出波长的准确控制。
现有技术虽然采用了半导体增益管芯和光波导芯片端面耦合构成具有一定的集成性能，但仍然存在串扰问题、以及需要准直光路的问题；也不能节省转折棱镜和汇聚透镜的使用。
因此，为了提升，有必要研发一种生产效率高、结构简单、成本低、便于集成的适用于光功率监测中的分光平面波导。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种用于光功率监测的分光平面波导，具有结构简单、较高的生产效率、经济实用性能和集成性能。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于光功率监测的分光平面波导，包括至少一片基材，每个所述基材上承载有至少一个波导层，所述波导层外部罩设有盖板，所述波导层包括信号光输入波导口和信号光输出波导口，所述信号光输入波导口和所述信号光输出波导口之间还串接有分光波导和回转波导；且所述分光波导靠近所述回转波导的一端引出一路与TAP输出波导口连接。
在本发明一个优选的技术方案中，回转波导是曲形结构或S形结构。
在本发明一个优选的技术方案中，基材是块状结构，基材的两端分别为倾斜设置的第一端面和倾斜设置的第二端面。
在本发明一个优选的技术方案中，第一端面上设置有所述信号光输入波导口和所述信号光输出波导口，所述第一端面与基材的底面的之间构成的内夹角为斜角一。
在本发明一个优选的技术方案中，第二端面上设置有所述TAP输出波导口，所述第二端面与基材的底面的之间构成的内夹角为斜角二。
在本发明一个优选的技术方案中，多个所述分光平面波导能阵列排布组合成平面波导阵列。
在本发明一个优选的技术方案中，采用所述的分光平面波导制成的TAP器件，所述TAP器件内设置有若干个分光平面波导组成的阵列，每个分光平面波导的TAP输出波导口与光纤阵列元件连接；每个所述分光平面波导结构的所述信号光输入波导口和所述信号光输出波导口与光纤阵列元件连接。
本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明的有益效果如下：
本发明公开了一种用于光功率监测的分光平面波导，具有结构简单、较高的生产效率、经济实用性能和集成性能；还能将多个分光平面波导单体进行阵列组合形成平面波导阵列。
本发明通过设计一种平面光波导的结构，对所需要的TAP（耦合器）功能进行设计。技术方案是平面波导结构的方式，将需要提取的光功率（作为监控的TAP输出波导口端）作为一个波导分支引向光电探测器（PD），将不需要提取的光功率（通常为信号光），作为另一个波导分支引向输出端（最终可与光纤耦合）或作为其他光路的分支使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明中优选实施例一的主视结构示意图；
图2是本发明中优选实施例一的侧视结构示意图；
图3是本发明中优选实施例二的主视结构示意图；
图4是本发明中优选实施例二的侧视结构示意图；
图5是本发明中优选实施例三的主视结构示意图；
图6是本发明中优选实施例三的侧视结构示意图；
图7是本发明中优选实施例三应用到实际TAP器件中的主视结构示意图；
图8是本发明中优选实施例三应用到实际TAP器件中的侧视结构示意图；
图中：1-基材，11-第一端面，111-斜角一，12-第二端面，121-斜角二，122-斜角三，2-波导层，21-信号光输入波导口，22-分光波导，23-回转波导，24-信号光输出波导口，25-TAP输出波导口，3-盖板，4- PD阵列元件，5-光纤阵列元件。
具体实施方式
现在结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1~图8所示，一种用于光功率监测的分光平面波导，包括若干片基材1，每个基材1上承载有波导层2，波导层2外部罩设有盖板3，波导层2包括信号光输入波导口21，与信号光输入波导口21串接的分光波导22，分光波导22分成两路一路与TAP输出波导口25连接，另一路与回转波导23的一端连接，回转波导23的另一端与信号光输出波导口24连接，且回转波导23是曲形结构或S形结构。
在本发明一个优选的技术方案中，基材1是块状结构，基材1的两端分别为倾斜设置的第一端面11和倾斜设置的第二端面12。第一端面11与基材1的底面的之间构成的内夹角为斜角一111，斜角一111是一个锐角。第二端面12与基材1的底面的之间构成的内夹角为斜角二121，斜角二121是一个锐角或钝角。第二端面12与波导层2之间构成的内夹角为斜角三122。
在本发明一个优选的技术方案中，用于光功率监测的分光平面波导的TAP器件，TAP器件内设置有若干组分光平面波导结构组成的阵列，每个分光平面波导结构的TAP输出波导口25与光纤阵列元件4连接；每个分光平面波导结构的信号光输入波导口21和信号光输出波导口24与光纤阵列元件5连接。
实施例一
如图1~图2所示，如上述结构，其中，第一端面11,上设置有信号光输入波导口21和信号光输出口24。第一端面11为提高回波损耗，设计抛光研磨成的斜角一111为75°~87°， 斜角一111优选82°。第二端面12上设置有TAP输出波导口25。第二端面12设计抛光研磨成一个斜角二121，斜角二121为35°~46°，斜角二121优选为41°。斜角二121会使得从TAP输出波导口25的光发生约90deg的偏转，用于输出到PD元件或PD阵列元件4的接收面上，会使得光行进至波导层2表面时，发生内部全反射，可节省转折棱镜和汇聚透镜的使用。
采用的一个分光波导结构22通过光波导物理原理，将部分能量（可设计成1%比例）导入TAP波导口25，大部分能量（可设计成99%比例）沿后续波导转播至TAP输出波导口25传播。采用一个回转波导结构23用于将信号光返回至输入端口同侧的信号光输出口24，以达到节省器件大小的作用。本发明的平面光波导的结构有固定分光比，弱光用于光功率探测。通过研磨角度可以控制弱光的输出方向。
实施例二
如图3~图4所示，如图1~图2所示，如上述结构，其中，第一端面11,上设置有信号光输入波导口21和信号光输出口24。第一端面11为提高回波损耗，设计抛光研磨成的斜角一111为75°~87°， 斜角一111优选82°。第二端面12上设置有TAP输出波导口25。第二端面12设计抛光研磨成一个斜角三122，斜角三122为75°~87°，斜角三122优选为82°。TAP输出波导口25输出的光不会发生较大的偏转，便于与后续贴装的PD 芯片整体组装。
采用的一个分光波导结构22通过光波导物理原理，将部分能量（可设计成1%比例）导入TAP波导口25，大部分能量（可设计成99%比例）沿后续波导转播至TAP输出波导口25传播。采用一个回转波导结构23用于将信号光返回至输入端口同侧的信号光输出口24，以达到节省器件大小的作用。本发明的平面光波导的结构有固定分光比，弱光用于光功率探测。通过研磨角度可以控制弱光的输出方向。
实施例三
如图5~图6所示，与实施案例一不同，在于将实施案例一的结构进行矩阵化，即将实施案例一中的分光平面波导结构阵列成a、b、c、d四组，每组功能是独立的，实现了集成化和小型化。
实施例四
如图7~图8所示，本发明实施案例三的基础上，添加了光纤阵列元件5、PD阵列元件4，构成了一个完整的TAP PD器件阵列的光路结构。TAP器件内设置有若干组分光平面波导结构组成的阵列，每个分光平面波导结构的TAP输出波导口25与光纤阵列元件4连接；每个分光平面波导结构的信号光输入波导口21和信号光输出波导口24与光纤阵列元件5连接。
以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。
Claims (7)
1.一种用于光功率监测的分光平面波导，包括至少一片基材（1），每个所述基材（1）上承载有至少一个波导层（2），所述波导层（2）外部罩设有盖板（3），所述波导层（2）包括信号光输入波导口（21）和信号光输出波导口（24），其特征在于：所述信号光输入波导口（21）和所述信号光输出波导口（24）之间还串接有分光波导（22）和回转波导（23）；且所述分光波导（22）靠近所述回转波导（23）的一端引出一路与TAP输出波导口（25）连接。
2.如权利要求1所述的用于光功率监测的分光平面波导，其特征在于：所述回转波导（23）是曲形结构或S形结构。
3.如权利要求1所述的用于光功率监测的分光平面波导，其特征在于：所述基材1是块状结构，基材1的两端分别为倾斜设置的第一端面（11）和倾斜设置的第二端面（12）。
4.如权利要求3所述的用于光功率监测的分光平面波导，其特征在于：所述第一端面（11）上设置有所述信号光输入波导口（21）和所述信号光输出波导口（24），所述第一端面（11）与基材（1）的底面的之间构成的内夹角为斜角一（111）。
5.如权利要求3所述的用于光功率监测的分光平面波导，其特征在于：所述第二端面（12）上设置有所述TAP输出波导口（25），所述第二端面（12）与基材（1）的底面的之间构成的内夹角为斜角二（121）。
6.如权利要求1所述的用于光功率监测的分光平面波导，其特征在于：多个所述分光平面波导能阵列排布组合成平面波导阵列。
7.采用如权利要求1~6中任一权利要求所述的分光平面波导的TAP器件，其特征在于：所述TAP器件内设置有若干个分光平面波导组成的阵列，每个分光平面波导的TAP输出波导口（25）与光纤阵列元件（4）连接；每个所述分光平面波导结构的所述信号光输入波导口（21）和所述信号光输出波导口（24）与光纤阵列元件（5）连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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