CN111147130A - 光源备份方法、装置以及系统 - Google Patents

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Abstract

本申请揭示一种光源切换装置、方法和系统。在一种实现中，所述装置包括第一多模干涉(MMI)耦合器、第二MMI耦合器和相位调制器，其中：所述第一MMI耦合器包括四个端口，其中，第一和第二端口位于其一侧，第三和第四端口位于其另一侧；所述第二MMI耦合器包括三个端口，其中，第五和第六端口位于其一侧，第七端口位于其另一侧；所述第一和第二端口跟所述第五和所述第六端口一一对应连接，形成两对连接，所述相位调制器设置在所述两对连接的任一上，所述第七端口用于连接光调制器；所述第三和第四端口均用于连接输出连续光能的光源，所述相位调制器用于从所述两个光源中选择一个，从所述第七端口输出。本申请的光源切换装置，可实现快速光源模块切换。

Description

光源备份方法、装置以及系统
技术领域
本申请涉及光器件领域，尤其涉及光源备份方法、装置以及系统。
背景技术
光网络设备包括如光发射机、接收机、波分复用和解复用器等关键器件。其中，光发射机和接收机通常会封装成一个模块，被称为光模块。硅光技术具有高集成度的优势，尤其在多通道的光电器件实现上，有功耗低和封装成本低等优势。因此，硅光技术被认为是下一代光电器件发展的重要趋势之一。
当前，解决光模块失效问题通常的技术手段是使用新的光模块来替换失效的光模块。但是，随着基于硅光技术的光模块包括的通道数在逐步增加，亟需一种更经济的替换方案。
发明内容
鉴于此，本申请实施例提供了一个光源切换方案，以实现更经济的失效组件替换。
第一方面，本申请提供一种光源切换装置。该装置包括第一多模干涉(MMI)耦合器、第二MMI耦合器和一个相位调制器，其中：
所述第一MMI耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中，所述第一端口和所述第二端口位于所述第一MMI耦合器的一侧，所述第三端口和所述第四端口位于所述第一MMI耦合器的另一侧；所述第二MMI耦合器包括第五端口、第六端口和第七端口，其中，所述第五端口和所述第六端口位于所述第二MMI耦合器的一侧，所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的另一侧；
所述第一端口和所述第二端口跟所述第五端口和所述第六端口一一对应连接，形成两对连接，所述相位调制器设置在所述两对连接的任意一对上，所述第七端口用于连接光调制器；
所述第三端口和所述第四端口均用于连接输出连续光能的光源，所述相位调制器用于从所述第三端口和所述第四端口连接的两个光源中选择一个，从所述第七端口输出。
在一种可能的设计中，所述装置还包括一个光源，所述光源连接所述第三端口和所述第四端口的其中一个，所述装置还包括一个光接口，所述光接口用于连接一个外置的光源。这种设计为一个内置光源和一个外置光源的设计。在一个外置的光源失效时，可以暂时替换为内置于光源切换装置的成本较低的光源。等新的光源模块替换了失效的光源后，再切换回新的外置光源。这个技术方案可以较大的提高光源的可靠性。此外，采用混合类型的光源类型，方案的整体成本相对比较低。
在另一可能的设计中，所述装置包括两个光源，所述两个光源分别连接所述第三端口和所述第四端口。这种设计为两个内置光源的设计。这么设计的好处是，在一个光源失效时，可以替换为另一个光源。即，这两个光源互为备份。只有在两个光源都失效时，才需要替换整个系统。这个技术方案在提升光源的可靠性的同时，还保证了相较于前两种方案更低的成本。
在又一种可能的设计中，所述装置还包括两个光接口，所述两个光接口均用于连接外置的光源。这种设计为两个个外置光源的设计。这么设计的好处是，在一个光源发生故障时，可以替换为另外一个光源。与此同时，还可以对发生故障的光源进行替换，持续保持光源备份的有效性。
在一种可能的设计中，所述装置还包括一个光电检测器，所述第二MMI耦合器还包括第八端口，所述第八端口和所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的同一侧，所述光电检测器连接所述第八端口。
第二方面，本申请实施例提供了一种光源备份的方法，应用于光设备中。所述光设备包括两个光源，第一多模干涉(MMI)耦合器，第二MMI耦合器，一个相位调制器和一个光调制器，其中：所述两个光源用于输出连续的光能；所述第一MMI耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中，所述第一端口和所述第二端口位于所述第一MMI耦合器的一侧，所述第三端口和所述第四端口位于所述第一MMI耦合器的另一侧；所述第二MMI耦合器包括第五端口、第六端口和第七端口，其中，所述第五端口和所述第六端口位于所述第二MMI耦合器的一侧，所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的另一侧；所述两个光源分别和所述第一端口和所述第二端口连接；所述第三端口和所述第四端口跟所述第五端口和所述第六端口一一对应连接，形成两对连接；所述相位调制器设置在所述两对连接的任意一对上，所述第七端口连接所述光调制器；所述相位调制器用于从所述两个光源中选择一个为所述光调制器提供连续的光能；
所述方法包括：
检测到所述两个光源中正在工作的光源失效后，启动所述两个光源的另一光源；
向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述另一光源输出的连续光能进入所述
光调制器。
在一种可能的设计中，所述另一光源、所述第一MMI耦合器、第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中，所述正在工作的光源外置于所述硅光芯片。
在另一种可能的设计中，所述正在工作的光源、所述两个MMI耦合器、所述相位调制器和所述光调制器放置在一个硅光芯片中，所述另一光源外置于所述硅光芯片。
在又一种可能的设计中，所述第一MMI耦合器、所述第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中，所述两个光源均外置于所述硅光芯片。
在再一种可能的设计中，所述两个光源、所述第一MMI耦合器、所述第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中。
具体地，所述硅光芯片还包括所述光调制器。
在一种可能设计中，所述检测到所述两个光源中正在工作的光源失效包括：
检测到所述正在工作的光源的电流小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效；或者，所述两个光源的背面均设置有光检测器，检测到所述正在工作的光源连接的光检测器输出的光能的光功率小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效。
在另一种可能设计中，所述硅光芯片中还包括一个光检测器，所述第二MMI耦合器还包括第八端口，所述第八端口和所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的同一侧，所述光检测器连接所述第八端口，所述检测到所述两个光源中正在工作的光源失效包括：
确定所述光检测器检测的电流是否小于预设的阈值；
当所述光检测器检测的电流小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效。
具体地，如果光设备中失效的光源为外置光源，那么，所述方法还包括：替换所述失效的光源为又一光源。在一种可能设计中，所述方法还包括：向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述又一光源输出的光能进入所述光调制器。
第三方面，本申请实施例还提供了一种光通信系统。该系统包括如第一方面中包含至少一个外置光源的具体设计所述的光源切换装置、光连接器、电连接器和光源模块，其中：
所述光源模块包括光源、光接口和电接口，所述光源模块通过所述光连接器和所述光源切换装置的光接口连接，所述光源用于为所述光源切换装置提供连续的光源输入；
所述光源模块和所述光连接器以及所述电连接器均为基于面板的可拆卸连接；
所述光源模块的所述光接口和所述电接口的朝向相同。
在一种可能的设计中，所述光通信系统还包括功率分束器，所述功率分束器用于将所述光源模块输出的一个光能分为多个光能。提升了光源模块的输出光能的数量，降低了系统成本。
在另一种可能的设计中，所述光源模块还包括功率合束器，所述功率分束器用于将多个所述光源输出的光能合并为一个光能。综合利用成本低廉的光源来组成光源模块，降低了光源模块本身的成本。
在一种可能设计中，所述光连接器和所述电连接器为集成的光电连接器。集成的光电连接器可以加工上一次成型，减少各种限位件组装带来的公差。此外，它在机械强度上也有优势，从而保证多次插拔的精度、可重复性和稳定度。
在一种可能设计中，所述系统还包括光调制器、光复用器和光解复用器的一个或者多个。
本申请实施例揭示的光源切换方案通过控制相位调制器实现光源切换，从而实现快速光源替换。
附图说明
下面将参照所示附图对本申请实施例进行更详细的描述：
图1为一个可能的光通信设备结构示意图；
图2为本申请实施例提供的一种光源模块的结构示意图；
图3a为图2所示光源模块的一种可能的光接口和电接口的位置示意图；
图3b为图2所示光源模块的另一种可能的光接口和电接口的位置示意图；
图3c为图2所示光源模块的又一种可能的光接口和电接口的位置示意图；
图3d为图2所示光源模块的再一种可能的光接口和电接口的位置示意图；
图4a为本申请实施例提供的另一种光源模块结构示意图；
图4b为本申请实施例提供的又一种光源模块结构示意图；
图5a为本申请实施例提供的再一种光源模块结构示意图；
图5b为本申请实施例提供的第五种光源模块结构示意图；
图6为本申请实施例提供的第六种光源模块结构示意图；
图7a为本申请实施例提供的一种包括光源模块的光通信装置的结构示意图；
图7b为图7a中光源模块和光电连接器连接的三维示意图；
图8a为图7a中针对光电连接器的一种结构示意图；
图8b为图7b中针对光电连接器的另一种结构示意图；
图9为本申请实施例提供的一种光源切换装置结构示意图；
图10a为本申请实施例提供的一种光源切换系统的结构示意图；
图10b为本申请实施例提供的另一种光源切换系统的结构示意图；
图10c为本申请实施例提供的再一种光源切换系统的结构示意图；
图11为本申请实施例提供的一种光源切换的方法流程图；
图12为本申请实施例提供的另一种光源切换装置结构示意图；
图13为本申请实施例提供的一个光源切换系统结构示意图。
具体实施方式
本申请实施例描述的设备形态以及业务场景是为了更加清楚地说明本发明实施例的技术方案，并不构成对本发明实施例提供的技术方案的限制。本领域普通技术人员可知，随着设备形态的演变和新业务场景的出现，本申请实施例提供的技术方案对于类似的技术问题同样适用。
本申请提出的技术方案可以适用于不同业务场景，包括但不限于：骨干光传输网络、光接入网络、短距离光互联和无线业务前传/回传等。
图1为一种可能的光通信设备结构示意图。如图1所示，该设备100由机框101和单板102组成。其中，机框101有一个或多个槽位，用于固定单板102。单板102上有电连接器103，用于连接光模块的电接口。通常地，光通信设备包括一种或多种类型的单板，以完成客户业务数据的处理、传输和交换等功能。光模块是光通信设备重要的组件之一，用于实现客户业务数据承载在光信号进行发送和/或从光信号中解析出客户业务数据。当一个光模块仅具备发送功能时，通常被称为光发射次模块(Transmitter Optical Subassembly，TOSA)。当一个光模块具备仅具备接收光信号并进行检测时，通常称为光接收次模块(Receiver Optical Subassembly，ROSA)。发送和接收两个功能均具备的光模块，则被称为光发射接收组件(Bi-Directional Optical Sub-Assembly，BOSA)。当前，光模块的一端为电连接口，用于跟单板上的电连接口进行连接，其相反的一侧为光接口，用于连接光纤，以实现和网络中的其他光通信设备的连接，或者同一设备的不同单板之间的连接。其中，光模块的电接口也俗称金手指。本申请主要涉及TOSA或BOSA。需要说明的是，除非有特殊限定，一个光通信设备包含的单板数可以为一个或多个；一个单板上的电连接口数根据具体需要设置，本申请不做任何限定。还需要说明的是，本领域技术人员可知，在光器件技术领域，模块具备一个独立的封装。
当前，光模块通常通过插入单板102上的电连接器103来进行工作。一旦光模块失效，可以通过拔出失效的光模块，替换为新的光模块的方式，来恢复光通信设备的正常工作状态。这种方式主要适用于通道数较低的光模块，例如：单通道或双通道。随着硅光技术的发展，光模块的通道数在逐渐增加，例如，增加到8通道，甚至是16通道。传统的直接丢弃失效光模块的方案存在一定局限性。首先，通道数增加后，对应光模块中的组件(例如，光调制器)的数量也要对应增加，从而使得光模块的成本增加，因此丢弃成本较以前大大增加。其次，通过研究发现，光模块的不同组件的失效率存在较大差异，因此失效率较高的组件成为了光模块寿命的瓶颈。例如，光模块中的光源失效率明显高于光模块的其他组件(例如：光调制器、复用器或解复用器等)。因为通道数的增加，光源失效会成为光模块失效的主要原因。再次，将不同组件封装到一个模块中，导致了模块内组件的工作温度升高，缩减了组件(尤其是光源)的寿命。因此，亟需一种更高效的方案来解决当前方案所面临的技术问题。
需要说明的是，光调制器用于将电信号加载到光能，输出带信号的光能(亦可以称作光信号)。具体地，电信号加载到光能的具体形式，可以改变光能的相位、幅度等。复用器用于将不同波长的光信号合并为一路光信号。解复用器则用于将一路包含多波长的光信号拆分为多个单一波长的光信号。
需要说明的是，本申请的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以本申请未描述的顺序实施。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。方法实施例中的具体操作方法也可以应用于装置实施例中。
还需要说明的是，除非特殊说明，一个实施例中针对一些技术特征的具体描述也可以应用于解释其他实施例提及对应的技术特征。例如，在一个实施例中关于光接口和电接口的设计举例，可以适用于其他所有实施例中的光接口和电接口。此外，为了更加明显地体现不同实施例中的组件的关系，本申请采用相同的附图编号来表示不同实施例中功能相同或相似的组件。
当前的光模块生产厂商受制于光模块的行业标准，没有提出更适合的替代方案。本申请提出了一种非常规的技术方案来解决上述问题。具体地，本申请提出了一种单独的光源模块。
图2为本申请实施例提供的一种光源模块的结构示意图。如图2所示，该光源模块200包括光源201、基板202、光接口203和电接口204。光源201和电接口204置于基板202上。电接口204用于为光源201供电。光接口203用于输出连续的光能，和光源201耦合。光接口203和电接口204朝向同一方向。光源模块200为基于面板的可拆卸连接。
需要说明的是，光源201置于基板202上指的是两者有物理接触，例如：电连接，用于实现光源的供电和监控管理等。基板是PCB板，包括电路、小型的中央处理器和感抗元件等。
具体地，光源201可以是激光器(Laser Diode，LD)，输出的连续光能是激光。或者，光源201可以是发光二极管(Light Emitting Diode，LED)，输出普通的连续光能。
此外，本领域技术人员可知，光接口和电接口均有一个开口方向，用于和其他装置实现接口连接。具体地，光接口203和电接口204朝向同一方向指的是，光接口203和电接口204的开口方向的朝向相同。具体示例可以参看图7a相关的描述，此处不予赘述。
具体地，光源模块200为基于面板的可拆卸连接指的是，用于与其他装置连接的光接口203和电接口204是基于面板的可拆卸连接。基于面板的可拆卸连接指的是光源模块可以插入一个单板的面板，从而实现光源模块连接到光通信设备上以正常运行；或者，可以从单板的面板上拔除，以实现光源模块的替换或位置更换等。面板的概念是本领域技术人员可以理解的概念，此处不予赘述。此外，可参看图7a所示的附图中更详细解释。这么做的好处是，无需将单板从光通信设备上卸载下来后再执行对光源模块的操作，可以直接从设备面板上插入或者拔除光源模块，简化了对光源模块的替换操作，缩短了通讯链路中断的时间。在一种可能的实现中，所述光接口和所述电接口用于同时插入一个光电连接器或从所述光电连接器拔除，以较快地完成光源模块与光电连接器的连接。或者，所述电接口先于所述光接口插入光电连接器。这么做，可以借助插入电接口来进行初步的光接口定位，以确保光接口的对准精度。
具体地，光接口203可以通过光纤或光波导来提供光通路，以实现光接口203与光源201耦合，将光源201发射的连续光能引导从光接口203输出。
需要说明的是，图2所示的是没有包含封装的光源模块的结构俯视图。但是，本领域技术人员可知，在实际使用时，光源模块有封装的。
下面结合图3a-3d，即光源模块的侧视图(见图2所示的侧视图方向)，来更详细的描述光接口203和电接口204的位置关系。
在图3a所示的举例中，光接口203和电接口204位于基板202的同一侧。具体地，以基板203为图3a所示的水平位置为例，光接口203和电接口204可以位于基板203的上侧或者下侧。光电口同侧的设计可以降低光源模块的加工复杂度。
在图3b所示的举例中，光接口203和电接口204位于基板202的不同侧。具体地，光接口203位于基板202的上侧，而电接口204位于基板的下侧。反之亦可。图3b的设计使得光源201和光接口和电接口在基板不同侧，更有利于光源散热，从而提升光源的工作寿命。
在图3c所示的举例中，有多个电接口(204a和204b)，这些电接口分别位于光接口203的两侧。需要说明的是，图3c中所示的所有接口位于基板202同一侧。在具体的设计中，也可以按照图3b所示，光电接口位于不同侧。
在图3d所示的举例中，有多个光接口(203a和203b)，这些光接口分别位于电接口204的两侧。需要说明的是，图3d中所示的所有接口位于基板202同一侧。在具体的设计中，也可以按照图3b所示，光电接口位于不同侧。
图3c和图3d的设计可以让光源模块的结构更加紧凑。此外，还可以更好的匹配光源模块所连接的光电连接器。
通过将光源封装为一个独立的模块，作为失效时被替换的对象，降低了光模块的替换成本。此外，通过基于面板的可拆卸连接和光电口朝向相同的巧妙设计，简化了失效替换的复杂度。第三，单独封装的光源模块不再受到其他器件的影响，其工作温度得以降低，延长了光源模块的工作寿命。
图4a为本申请实施例提供的另一种光源模块的结构示意图。如图4a所示，该光源模块300包括光源(201a,201b和201c),基板202，光接口203、电接口204和透镜(205a和205b)。光源、基板、光接口和电接口的结构设计类似图2的相关描述，此处不再赘述。与图2的主要区别之一是，本实施例中的光接口203和光源之间放置了透镜。
光源201a,201b和201c为独立的光源。光接口203和电接口204的位置关系为图3c所示的举例。可以理解的是，这两个接口的位置关系可以替换为上述其他的设计。透镜205a和205b用于对光源输出的连续光能进行聚焦，提高光能的输出效率。此外，透镜205a还用于对多个光源输出的进行信道合波(即将不同的波长进行合并输出)。具体地，透镜的个数可以等于独立的光源的个数。也就是说，一个透镜用于聚焦一个光源输出的光能。或者，一个透镜可以用于为多个光源进行聚焦。如图4a所示，该光源模块为3个光源和2个透镜的设计。
可选地，实现合波的透镜还可以替换为其他器件以实现合波。例如，光栅波导阵列(Arrayed Waveguide Grating，AWG)。在进行合波之前，还可以在光源和合波器件之间放置透镜，以实现光能聚焦。
类似图2所示的光源模块，图4a所示的光源模块也具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度的优势。此外，图4a的设计包括了透镜，提升了光源模块的光能输出效率。
图4b为本申请实施例提供的又一种光源模块的结构示意图。如图4b所示，该光源模块400包括光源201,基板202，光接口203、电接口204和透镜205。光源201、基板202、光接口203和电接口204的结构设计类似图2的相关描述，此处不再赘述。与图2的主要区别之一是，本实施例中，光接口203和光源201之间放置了透镜。与图4a不同的是，在本实施例中，光源201是光源阵列，提供多通道的连续光能。光接口203和电接口204的位置关系为分居基板的一侧的两边。可以理解的是，这两个接口的位置关系可以替换为图3a-3d的设计。或者，可以使用光接口距离基板的位置较电接口远一些的设计方法，也就是电接口和光接口先后设置在基板上。也就是说，光接口、电接口和基板三者叠加在一起。透镜205为透镜阵列，用于对光源输出的连续光能进行聚焦，提高光能的输出效率。具体地，透镜阵列中的透镜的个数可以等于光源阵列的通道数。或者，透镜阵列还可以替换为图4a所示的多个独立透镜。具体地，独立透镜的个数可以等于所述光源阵列的通道数。本申请，对具体的透镜个数的设计不做限制。可选地，还可以增加合波器件来实现多个波长的合并。
类似图2所示的光源模块，图4b所示的光源模块也具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度等的优势。此外，图4b的设计包括了透镜阵列，提升了光源模块的光能输出效率。
图5a为本申请实施例提供的再一种光源模块的结构示意图。如图5a所示，该光源模块500包括光源(201a，201b),基板202，光接口203、电接口204和功率分束器(206a和206b)。光源、基板202、光接口203和电接口204的结构设计类似图2的相关描述，此处不再赘述。与图2的主要区别是，本实施例中的光源模块包括了功率分束器，该组件放置在光源和光接口之间。
在本实施例中，光源201a和201b为独立光源。或者，该光源模块可以替换为图4b所示的光源阵列。功率分束器206a和206b用于实现对光源输出的连续光能进行拆分，拆分为多个光能。在图5a所示的举例中，两个功率分束器将对应的光源输出的连续光能拆分为两个光源后，经过光接口输出。例如，功率分束器206a将光源201a输出的光能分解为两个光源后，经由光接口203输出。通常地，光源201a和201b为能够产生较高能量的连续光能。需要说明的是，一个光能具体被拆分的光能的个数可以根据具体设计来确定，本申请对此不做限定。这么做的好处是，可以利用一个光源模块为多个装置提供光能，降低了系统成本。需要说明的是，多个光能有时也被称为多路光能。类似地，一个光能有时也被称为一路光能。
在本实施例中，光接口和电接口的位置关系为光接口分置在电接口两侧。在具体的实现中，这种位置关系还可以替换为图3a-3c的设计或者本申请提到的其他方案。此外，可选地，该光源模块500还可以包括透镜或者透镜阵列，放置在光源之后。可选地，该光源模块500还可以包括合波装置。具体可以参见图4a-4b的描述，此处不再赘述。
类似图2所示的光源模块，图5a所示的光源模块也具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度等的优势。此外，图5a的设计包括了功率分束器，提升了光源模块的输出光能的数量，降低了系统成本。
图5b为本申请实施例提供的第五种光源模块的结构示意图。如图5b所示，该光源模块600包括光源(201a-201d),基板202，光接口203、电接口204和功率合束器(207a和207b)。光源、基板202、光接口203和电接口204的结构设计类似图2的相关描述，此处不再赘述。与图2的主要区别是，本实施例中的光源模块包括了功率合束器，该组件放置在光源和光接口之间。
在本实施例中，光源201a-201d为独立光源。或者，该光源模块可以替换为图4b所示的光源阵列。功率合束器207a和207b用于实现对光源输出的连续光能进行合并。在图5b所示的举例中，两个功率分束器将两个光源输出的连续光能进行合并后，经过光接口输出一个光能。例如，功率合束器207a将光源201a和201b输出的光能合并为一个光源后，经由光接口203输出。通常地，光源201a和201b为成本较为低廉能够产生连续的光能的器件，例如：LED。这么做的好处是，利用成本低廉的光源来组成光源模块，降低了光源模块本身的成本。
在本实施例中，光接口和电接口的位置关系同图5a所示的关系。在具体的实现中，这种位置关系还可以替换为图3a-3c或者本申请提到的其他设计。可选地，该光源模块500还可以包括透镜或者透镜阵列。具体可以参见图4a-4b的描述，此处不再赘述。
类似图2所示的光源模块，图5b所示的光源模块也具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度等的优势。此外，图5b的设计包括了功率合束器，通过使用低成本的组件，降低了光源模块的成本。
图6为本申请实施例提供的第六种光源模块的结构示意图。如图6所示，该光源模块700包括光源201,基板202，光接口203、电接口204和固定装置208。其中，光接口203为光纤，光源201、基板202、光接口203和电接口204的结构设计类似图2的相关描述，此处不再赘述。与图2的主要区别是，本实施例中的光源模块包括了固定装置208。该组件和所述光接口203直接接触，用于实现对所述光接口进行限位。需要说明的是，固定装置208位于光源模块的封装内，其可以通过螺丝、卡扣或者其他方式固定到基板202上。或者，可以将固定装置208的尺寸设计为跟光源模块的外壳(即封装)匹配，从而达到固定的目的。
传统的光模块的光接口和电接口为异侧设计，并通过电接口实现和设备单板的连接。因此，其光接口通常通过一个外部的、体积较大的适配器来实现光接口固定。相比于传统光模块，本实施例中的光源模块将固定装置设计在封装内，体积更小。与此同时，该固定装置可以实现光源模块的光接口的稳定插拔，保证光源能量的损失最小。
需要说明的是，图6所示的固定装置208的位置和其尺寸仅是示例。例如，在具体的设计中，该固定装置可以和光接口具备更大面积的接触。或者，该固定装置可以仅在某一侧和光接口直接接触，通过和外部封装一起实现对限定光接口的位置。具体可以参见图7b的三维示意图，此处不予赘述。
类似图2所示的光源模块，图6所示的光源模块也具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度等的优势。此外，图6的设计包括了固定装置，提升了光源模块光接口对接的稳定性和对接性能。
需要说明的是，上述六种光源模块的示例结构还可以包括半导体制冷器(ThermoElectricCooler，TEC)温控电路，从而为光源提供稳定的工作温度，从而进一步提升光源模块的使用寿命。该电路可以设置到基板上。
图7a为本申请实施例提供的一种包括光源模块的光通信装置结构示意图。需要说明的是，该附图为剖视图。具体地，该装置可以为如图1所示或者类似图1的通信设备，或者其部分的组件。如图7a所示，该光通信装置800包括单板803、光源模块200、光电连接器801和硅光芯片802。其中，单板803包括面板803a，光源模块200通过面板803a上的开口实现跟光电连接器801的可插拔连接。图7a中给出了光源模块200的插入和拔出方向。需要说明的是，这种垂直于面板803a的插拔仅是示例。在具体的设计中，还可以设计为与面板803a有倾斜角度的插拔，以使得插拔操作更为方便和简易。硅光芯片802和光电连接器中的光接口连接，从而可以获取光源模块200提供的连续光源。需要说明的是，硅光芯片802是可选的。在图7a的示例中，光源模块的光接口和电接口的朝向相同，均为朝向基板803a。
关于光源模块的详细描述参见图2相关的描述，此处不予赘述。需要说明的是，光源模块200可以替换为图4a-4b、图5a-5b以及图6中的任意一个光源模块。
可选地，该光通信装置可以包括功率合束器，用于将多个光源模块200输出的光能进行合并后，为硅光芯片802提供连续的光能。可选地，该光通信装置可以包括功率分束器，用于将光源模块200输出的光能进行拆分，分为多个光能，分别为不同的硅光芯片802提供连续的光能。具体地，功率合束器和功率分束器可以位于单板803上，或者集成到硅光芯片802里，或者是一个单独的器件(例如：光纤器件)。关于功率合束器和功率分束器的描述和有益效果，可以参考图5b和5a的描述，此处不再赘述。
具体地，硅光芯片802包括光调制器和波分复用器。或者，硅光芯片802包括光调制器、波分复用器和光检测器。或者，硅光芯片802包括光调制器、波分复用器、光检测器和解波分复用器。其中，光检测器可以是光电检测器(Photodiode，PD)或雪崩二极管(AvalanchePhotodiode，APD)。
为了降低光源模块200和光电连接器801对接时的光能量损失，类似于图6，光通信装置800还可以包括一个固定装置，用于固定光电连接器中的光接口部分，从而实现对其进行限位，以提升根光源模块光接口的对接精度。图7b给出了光源模块和光电连接器连接的三维示意图。具体地，光源模块200包括固定装置208a。固定装置208a用于实现对光接口203进行限位。对应地，光电连接器801包括光连接器8011和固定装置8013。需要说明的是，该示意图仅给出了部分组件，仅用于举例固定装置的可能形态和被其限位的对象的相对位置关系。
光电连接器801可以是分立的光连接器和电连接器。其中，光连接器用于连接光源模块200的光接口和硅光芯片802的光接口，从而实现光源模块200为硅光芯片802提供连续的光能。电连接器用于连接光源模块200的电接口，从而实现对光源模块200的供电。
或者，光电连接器801可以是集成一体的器件。集成的光电连接器可以加工上一次成型，减少各种限位件组装带来的公差。此外，它在机械强度上也有优势，从而保证多次插拔的精度、可重复性和稳定度。图8a和图8b为图7a中针对一体化的光电连接器的两种结构示意图。如图8a所示，该集成的光电连接器801包括层叠的光连接器8011和电连接器8012。通常地，电连接器8012更靠近单板803。与图8a所示的光电连接器不同，图8b所示的集成光电连接器801包括并列放置的光连接器8011和电连接器8012，其中电连接器8012为水平放置，光连接器8011为竖直放置。需要说明的是，本申请对一体化的光电连接器中光电连接器的相对位置和数量不作限制。在具体的设计中，可以根据光源模块的光电连接口的设计来制作集成的光电连接器。
图8所示的光通信装置采用了独立封装的光源模块，具备降低替换成本、延长光源工作寿命和降低替换复杂度等的优势。此外，该装置包括集成的光电连接器时，可以提升设备的稳定性。
上述多个附图描述了独立封装的光源模块，可以实现相较于现有技术的更高效的失效组建替换。下面，本申请进一步揭示了一个光源切换装置、系统和方法，以实现光源的有效备份。
图9为本申请实施例提供的一种光源切换装置结构示意图。具体地，所述光源切换装置900包括两个多模干涉(Multimode Interference,MMI)耦合器(901和902)和一个相位调制器903。具体地，该光源切换装置可以为一个芯片。其中，MMI耦合器901包括4个端口(即图9中的904a-904d)，MMI耦合器902包括4个端口(即图9中的905a-905d)。需要说明的是，图9中，MMI耦合器902的端口905b不是必须的。也就是说，MMI耦合器可以仅包括3个端口。
光源切换装置900的组件连接关系如下：MMI耦合器901的位于同一侧的两个端口(904d和904c)和MMI耦合器902的位于同一侧的两个端口(905d和905c)一一对应连接。两对端口的连接的其中一个(例如，904d-905d的连接)上设置相位调制器903。或者，相位调制器903也可以设置在904c-905c的连接上。需要说明的是，一一对应连接指的是一个端口和另外一个端口形成一对连接。如图9所示，端口904d和端口905d连接，端口904c和端口905c连接。
MMI耦合器902的位于另一侧的一端口(905a)用于连接光调制器。MMI耦合器901的位于另一侧的两个端口(904a和904b)均用于连接输出连续光能的光源。相位调制器903用于从MMI耦合器901的位于另一侧的两个端口(904a和904b)中选择一个，从所述第二MMI耦合器的另一侧的端口(905a)输出。也就是说，相位调制器用于光源选择，即控制两个端口的其中一个输入的光能从端口905a输出。
图9所示的光源切换装置，通过控制相位调制器实现光源切换，从而实现快速光源替换。
图10a，图10b和图10c为本申请实施例提供的三种光源切换系统的结构示意图。
如图10a所示，所述系统包括光源模块(200a和200b)，光源切换装置900和三个光接口(1001a，1001b和1002)。其中，光源切换装置900的结构参见图9的相关描述，此处不再赘述。光源模块(200a和200b)具体可以为前述光源模块实施例中的任意一个，可参见前述实施例的具体描述，此处不在赘述。光接口1001a和1001b为光源输入接口，分别用于连接光源模块200a和光源200b以及光源切换装置900的两个输入端口。光接口1002为光源输出端口，用于为光调制器选择合适的光源。
需要说明的是，图10a所示的实施例中两个光源为外置光源。这么设计的好处是，在一个光源发生故障时，可以替换为另外一个光源。与此同时，还可以对发生故障的光源进行替换，持续保持光源备份的有效性。
如图10b所示，所述系统包括光源模块200，光源切换装置1000和两个光接口(1001和1002)。其中，光源切换装置1000的结构与图9的光源切换装置的区别在于，光源切换装置1000还包括光源1003。具体地，MMI耦合器901左侧的其中一个端口连接光源1003。需要说明的是，光源切换装置1000包括的其他组件和连接关系跟图9所示的装置相同，在图10b中并没有示出。相关描述，可以参见图9，此处不再赘述。光接口1001为光源输入接口，用于连接光源模块200。光接口1002为光源输出端口，用于为光调制器选择合适的连续光源输入。光源模块200可以替换为前述光源模块实施例中的其他任意一个，具体参见相关的描述，此处不在赘述。
需要说明的是，图10b所示的实施例中的两个光源，一个为外置光源，一个为内置光源。这么设计的好处是，在一个外置的光源失效时，可以暂时替换为内置于光源切换装置的成本较低的光源。等新的光源模块替换了失效的光源后，再切换回新的外置光源。这个技术方案可以较大的提高光源的可靠性。此外，采用混合类型的光源类型，方案的整体成本相对比较低。
如图10c所示，所述系统包括内置光源(1003a和1003b)，光源切换装置1100和光接口1002。其中，光源切换装置1100的结构与图9的光源切换装置的区别在于，光源切换装置1000还包括两个内置的光源(1003a和1003b)。具体地，MMI耦合器1100的用于连接光源的两个端口(例如，图9所示的904a和904b)分别连接光源1003a和1003b。需要说明的是，光源切换装置1100包括的其他组件和连接关系跟图9所示的相同，在图10c中并没有示出。相关描述，可以参见图9，此处不再赘述。光接口1002为光源输出端口，用于为光调制器选择合适的连续光源输入。
需要说明的是，图10c所示的实施例中的两个光源均为内置光源。这么设计的好处是，在一个光源失效时，可以替换为另一个光源。即，这两个光源互为备份。只有在两个光源都失效时，才需要替换整个系统。这个技术方案在提升光源的可靠性的同时，还保证了相较于前两种方案更低的成本。
应理解的是，图10a-图10c中所示的系统具体的实现可以是一个装置，或者由多个装置组成的系统，由具体的设计来决定，本申请对此不作限定。例如，图10c所示的系统具体可以由一个芯片来实现，或者多个芯片。又如，图10a所示的系统是由多个装置来实现的，其中一个装置为前述任意一个实施例提供的光源模块。
可选地，图10a-图10c中所示的系统包括功率合束器，用于将多个光源输出的光能进行合并后为光调制器提供连续的光能。可选地，图10a-图10c中所示的系统包括功率分束器，用于将光源输出的光能进行拆分，分为多个光能，分别为不同的光调制器提供连续的光能。具体地，功率合束器和功率分束器可以独立于光切换装置上，或者集成到该装置中。具体地，针对的光源可以是外置的或者内置的。关于功率合束器和功率分束器的描述和有益效果，可以参考图5b和5a的描述，此处不再赘述。
可选地，图10a-图10c中所示的系统还可以包括硅光芯片。该硅光芯片包括光调制器和波分复用器。或者，该硅光芯片包括光调制器、波分复用器和光检测器。或者，该硅光芯片包括光调制器、波分复用器、光检测器和解波分复用器。其中，光检测器可以是PD或APD。需要说明的是，本段所述的组件也可以如图9所示的组件一起组成一个芯片。
图11为本申请实施例提供的一种光源切换的方法流程图。该方法应用于光设备。该光设备包括两个光源，两个MMI耦合器，一个相位调制器和一个光调制器。其中，两个光源，两个MMI耦合器和相位调制器连接关系和可能的实现方式可以为如图10a-10c相关描述的任意一种，此处不再赘述。光调制器和图10a-10c中的1002接口连接，以从两个光源中的一个获取连续的光能。具体地，该方法包括如下步骤：
2001：检测到正在工作的光源失效后，启动所述两个光源的另一光源；
具体地，监测光源的方式有多种。例如，可以通过在跟连接光调制器的端口同一侧的另外一个端口上，例如：图9中的905b，连接一个光检测器。例如，采用图12所示的光源切换装置。需要说明的是，图12所示的光源切换装置和图9类似，具体参见图9相关的描述。图12和图9所示的装置区别在于，图12中的MMI检测器右侧的端口905b连接有光监测器906。该光检测器用于检测输入的光源(即正在工作的光源)的能量大小。如果监测到光检测器检测的电流小于预设的阈值，则可以确定正在工作的光源失效。
在另一种具体的实现方式中，可以直接为两个光源设置监测装置。以包括图10c所示的装置为例，可以在每一个内置的光源(1003a和1003b)的背面设置一个光检测器，即直接检测光源是否有光能输出。通过持续的检测正在工作的光源的光检测器的数值，即可以判断该光源是否失效。如果光设备包括的是如图10a或者10b这种包括外置光源的情况，则可以通过监测外置光源模块的光接口输出光能的情况来判断该光源是否失效。例如，通过光接口分光输出连接一个光检测器的方式。该实现方法中，具体的失效判断方式类似前一种具体实现方式，此处不再赘述。
可选地，在上述提到的所有方法中，为了进一步保证监测的准确性，可以限定监测到电流小于预设的阈值的持续时间必须大于某一预设的值时，才确定正在工作的光源失效。
2002：向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述另一光源输出的光能进入所述光调制器；
具体地，通过控制相位调制器的输入信号来切换为光调制器提供连续光能的光源。这么做，可以实现光源的快速备份，光设备受到光源失效的影响无法正常工作的时间长度得以缩短。
2003：替换所述正在工作的光源为又一光源；
该步骤为可选的步骤。针对如图10c的情况，无须执行该步骤。针对图10a和10b，可以执行该步骤，以保证光源备份的有效性。
2004：向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述又一光源输出的光能进入所述光调制器。
该步骤为可选的步骤。针对如图10c的情况，可以不执行该步骤。针对图10b，可以执行该步骤，以保证工作光源为外置的光源，这么做可以延长内置光源的寿命，从而得以延长其作为短暂备份光源使用的时间。针对10a，可以根据具体情况来确定是否执行该步骤。例如，可以总是将200a这个光源作为主光源，那么可以简化光源失效检测方案，即仅检测该主光源。或者，也可以不执行步骤2004，那么需要为两个光源配置光检测器。
需要说明的是，前述步骤提及的向所述相位调制器输出一个π相位信号指的是，向所述相位调制器输出一个电平信号，所述电平信号在所述相位调制器中对应π相位(即180度)，即进入所述相位调制器的光会发生π相位的旋转。
图13为本申请实施例提供的一个光源切换系统结构示意图。该系统1200包括光源模块200、光源切换装置900和硅光芯片802。具体地，光源模块200包括朝向同一方向的光接口和电接口，且为基于面板的可插拔连接。光源模块的具体结构和可能的设计方案见前述多种实施例的描述，此处不再赘述。硅光芯片802的相关描述参见图7a的介绍，此处不再赘述。光源切换装置900用于选择合适的光源为硅光芯片802提供连续的光能。关于它的详细说明可参见图9以及其他相关实施例(如图10a-10c)的介绍此处不再赘述。
进一步地，光源模块200和光源切换装置900连接可以通过光电连接器实现，该光电连接器的描述参见图7a中关于801的描述，此处不予赘述。
需要说明的是，图13所示的系统还可以包括功率合束器和/或功率分束器。具体地，关于功率合束器和功率分束器的描述和与现有组件的连接关系见前述相关的实施例，此处不再赘述。
还需要说明的是，本申请并不限定系统中包括的各个组件的数量。仅要求系统可以提供两个光源，其中至少一个由光源模块200提供。其他的光源可以为光源模块200提供，或者也可以是内置于光源切换模块900的内置光源来提供。此外，该系统还可以包括多个同一组件，不同组件的连接关系可以根据具体需要来设计。例如，一个光源模块200可以为多个硅光芯片802提供光能，需要配置多个光源切换装置和功率分束器。又如，多个光源模块200可以为一个光芯片802提供光能，需要配置功率合束器。
此外，一个光通信设备可能包括多个如图13所示的光源切换系统1200。
最后应说明的是：以上所述仅为本申请的具体实施方式，本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (18)

1.一种光源切换装置，其特征在于，所述装置包括第一多模干涉(MMI)耦合器、第二MMI耦合器和一个相位调制器，其中：
所述第一MMI耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中，所述第一端口和所述第二端口位于所述第一MMI耦合器的一侧，所述第三端口和所述第四端口位于所述第一MMI耦合器的另一侧；
所述第二MMI耦合器包括第五端口、第六端口和第七端口，其中，所述第五端口和所述第六端口位于所述第二MMI耦合器的一侧，所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的另一侧；
所述第一端口和所述第二端口跟所述第五端口和所述第六端口一一对应连接，形成两对连接，所述相位调制器设置在所述两对连接的任意一对上，所述第七端口用于连接光调制器；
所述第三端口和所述第四端口均用于连接输出连续光能的光源，所述相位调制器用于从所述第三端口和所述第四端口连接的两个光源中选择一个，从所述第七端口输出。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一个光源，所述光源连接所述第三端口和所述第四端口的其中一个，所述装置还包括一个光接口，所述光接口用于连接一个外置的光源。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括两个光源，所述两个光源分别连接所述第三端口和所述第四端口。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括两个光接口，所述两个光接口均用于连接外置的光源。
5.如权利要求1-4任一所述的装置，其特征在于，所述装置还包括一个光电检测器，所述第二MMI耦合器还包括第八端口，所述第八端口和所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的同一侧，所述光电检测器连接所述第八端口。
6.一种光源备份的方法，应用于光设备中，其特征在于，所述光设备包括两个光源，第一多模干涉(MMI)耦合器，第二MMI耦合器，一个相位调制器和一个光调制器，其中：
所述两个光源用于输出连续的光能；所述第一MMI耦合器包括第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，其中，所述第一端口和所述第二端口位于所述第一MMI耦合器的一侧，所述第三端口和所述第四端口位于所述第一MMI耦合器的另一侧；所述第二MMI耦合器包括第五端口、第六端口和第七端口，其中，所述第五端口和所述第六端口位于所述第二MMI耦合器的一侧，所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的另一侧；所述两个光源分别和所述第一端口和所述第二端口连接；所述第三端口和所述第四端口跟所述第五端口和所述第六端口一一对应连接，形成两对连接；所述相位调制器设置在所述两对连接的任意一对上，所述第七端口连接所述光调制器；所述相位调制器用于从所述两个光源中选择一个为所述光调制器提供连续的光能；
所述方法包括：
检测到所述两个光源中正在工作的光源失效后，启动所述两个光源的另一光源；
向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述另一光源输出的连续光能进入所述光调制器。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述另一光源、所述第一MMI耦合器、第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中，所述正在工作的光源外置于所述硅光芯片。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述正在工作的光源、所述两个MMI耦合器、所述相位调制器和所述光调制器放置在一个硅光芯片中，所述另一光源外置于所述硅光芯片。
9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第一MMI耦合器、所述第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中，所述两个光源均外置于所述硅光芯片。
10.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述两个光源、所述第一MMI耦合器、所述第二MMI耦合器和所述相位调制器放置在一个硅光芯片中。
11.如权利要求7-10任一所述的方法，其特征在于，所述硅光芯片还包括所述光调制器。
12.如权利要求6-11任一所述的方法，其特征在于，所述检测到所述两个光源中正在工作的光源失效包括：
检测到所述正在工作的光源的电流小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效；或者，所述两个光源的背面均设置有光检测器，检测到所述正在工作的光源连接的光检测器输出的光能的光功率小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效。
13.如权利要求7-11任一所述的方法，其特征在于，所述硅光芯片中还包括一个光检测器，所述第二MMI耦合器还包括第八端口，所述第八端口和所述第七端口位于所述第二MMI耦合器的同一侧，所述光检测器连接所述第八端口，所述检测到所述两个光源中正在工作的光源失效包括：
确定所述光检测器检测的电流是否小于预设的阈值；
当所述光检测器检测的电流小于预设的阈值时，确定所述正在工作的光源失效。
14.权利要求7或9任一所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：替换所述失效的光源为又一光源。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：向所述相位调制器输出一个π相位信号，使得所述又一光源输出的光能进入所述光调制器。
16.一种光通信系统，其特征在于，所述系统包括如权利要求2或4所述的光源切换装置、光连接器、电连接器和光源模块，其中：
所述光源模块包括光源、光接口和电接口，所述光源模块通过所述光连接器和所述光源切换装置的光接口连接，所述光源用于为所述光源切换装置提供连续的光源输入；
所述光源模块和所述光连接器以及所述电连接器均为基于面板的可拆卸连接；
所述光源模块的所述光接口和所述电接口的朝向相同。
17.如权利要求16所述的系统，其特征在于，所述光连接器和所述电连接器为集成的光电连接器。
18.如权利要求16或者17所述的系统，其特征在于，所述系统还包括光调制器。
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