CN111999801A - 一种plc芯片、tosa、bosa、光模块、以及光网络设备 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种PLC芯片、TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备，通过在PLC芯片中设置磁光结构，隔离反射光，降低PLC芯片的体积以及复杂度。该平面光波导PLC芯片包括：至少一条光传输通道，至少一条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有滤波器；光传输通道的输入端接收激光器LD输入的光信号；滤波器用于滤除其所在光传输通道上的光信号中的功率低于阈值的部分；PLC芯片还包括有磁光结构，磁光结构用于隔离进入PLC芯片的反射光。

Description

一种PLC芯片、TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备
技术领域
本申请涉及通信领域，尤其涉及一种PLC芯片、TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备。
背景技术
随着网络需求的增加以及技术的发展，无源光网络(passive optical network，PON)的传输速率也越来越高。PON的分支吉比特无源光网络(Gigabit-Capable passiveoptical network，GPON)的标准10G Gigabit无源光网络(10G Gigabit-Capable passiveoptical network，XGPON)，以及以太网无源光网络(ethernet passive optical network，EPON)的标准10G以太网无源光网络(10G Ethernet passive optical network，10GEPON)，单波速率都达到10Gbps。从PON演进到10G PON，需要光器件，例如光线路终端(Optical Line Terminal，OLT)，可以兼容PON演进到10G PON的传输。
为降低OLT的成本，可以采用直接调制激光器(directly modulated laser，DML)与滤波器的组合。通常，滤波器与合波器集成在同一个平面光波导(planar light wavecircuit，PLC)。滤波器又具有啁啾管理的功能，可以修复DML的消光比。具体地，可以把不同波长的光通过合波器耦合进同一个光路中，再经过隔离器耦合进光纤。
而通常使用的隔离器为空间型隔离器，体积较大，因此，将隔离器与PLC耦合，会增加光器件的长度和复杂度，且增加了光器件的成本。
发明内容
本申请提供一种PLC芯片、TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备，用于通过将在PLC芯片中设置磁光结构，隔离反射光，降低PLC芯片的体积以及复杂度。
有鉴于此，本申请第一方面提供一种平面光波导PLC芯片，其特征在于，包括：至少一条光传输通道，至少一条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有滤波器；
光传输通道的输入端接收激光器LD输入的光信号；
滤波器用于滤除其所在光传输通道上的光信号中的功率低于阈值的部分；
PLC芯片还包括有磁光结构，磁光结构用于隔离进入PLC芯片的反射光。
因此，本申请实施例提供的PLC芯片中，通过在PLC芯片上生长磁光材料，以隔离反射进PLC芯片的反射光，可以防止反射的光信号影响LD的性能，减小了光传输组件的体积，减小了光传输组件的长度和复杂度，降低了光传输组件的成本。
在一种可能的实施方式中，PLC芯片还包括合波器，光传输通道的数量为至少两条，至少两条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有滤波器；
光传输通道的输出端连接合波器的输入端；
合波器用于对各路光传输通道上的光信号进行合波，输出合波信号。
在本申请实施方式中，若光传输通道的数量为至少两个，则可以该至少两条光传输通道中至少有一条光传输通道上设置有滤波器。合波器可以对至少两条光传输通道上传输的光信号进行合波，得到合波信号。
在一种可能的实施方式中，PLC芯片还包括：偏振分束器(polarization beamsplitter，PBS)和与PBS一端连接的弯曲波导；
PBS设于合波器的输出端，或者设于滤波器和合波器的输入端之间；
PBS用于分离反射光中的纵电波TM和横电波TE；
弯曲波导用于损耗TE。
因此，在本申请实施例中，PBS可以设置在合波器的输出端。当磁光隔离器设置于合波器的输入端与LD之间时，PBS还可以设置于磁光结构和合波器的输入端之间，包括滤波器和合波器的输入端之间。可以将反射至合波器的反射光进行分束，当反射光为TM模式的光时，可直接通过生长了磁光材料的PLC芯片隔离，当反射光包括TE模式的光时，可以通过PBS分离出来，并通过弯曲波导消耗掉，避免反射进PLC芯片。
在一种可能的实施方式中，反射光先经过所述PBS，再经过所述磁光结构。在本申请实施方式中，从LD至合波器输出端的方向可以理解为正向，PBS设置在磁光隔离器之后，以确保PBS输出的TM模式的光可以经由磁光结构隔离。
在一种可能的实施方式中，所述磁光结构生长在所述滤波器上，所述磁光结构用于隔离经过所述滤波器的所述反射光。
在一种可能的实施方式中，磁光结构生长在微环上，磁光结构用于隔离微环上的反射光。在本申请实施例中，磁光结构可以生长在微环上，使微环即具有啁啾管理功能，又可以隔离反射光。
在一种可能的实施方式中，磁光结构生长在所述合波器上，所述磁光结构用于隔离经过所述合波器的所述反射光。在本申请实施例中，磁光材料可以生长在合波器上，使合波器既具有合波功能，又可以隔离反射光。降低了PLC芯片的尺寸以及封装复杂度。
在一种可能的实施方式中，磁光结构为磁光隔离器；磁光隔离器包括波导结构和生长在波导结构上的磁光材料；
磁光隔离器设于合波器的输出端，或者设于滤波器和合波器的输入端之间，或者设于光传输通道的输入端与滤波器的输入端之间。
通过光波导与磁光材料即可实现磁光隔离器，既实现了隔离的功能，又降低了PLC芯片的尺寸以及封装复杂度。
在一种可能的实施方式中，磁光隔离器为马赫增德MZ型隔离器，所述磁光隔离器用于隔离经过磁光隔离器的反射光。该磁光隔离器可以是PLC芯片中的MZ型的光波导与磁光材料组成。因此，通过MZ型的光波导与磁光材料即可实现磁光隔离器，既实现了隔离的功能，又降低了PLC芯片的尺寸以及封装复杂度。
在一种可能的实施方式中，滤波器为微环滤波器、光栅滤波器、马赫增德MZ型滤波器中的至少一种。
在一种可能的实施方式中，磁光结构为磁光氧化物薄膜。
在一种可能的实施方式中，磁光材料为磁光氧化物薄膜。
在本申请实施例中，磁光材料可以是磁光氧化物薄膜。当磁光氧化物薄膜生长于PLC芯片，即可以实现具有啁啾管理、合波功能的PLC芯片，还可以具有隔离反射光的功能，并且降低了PLC芯片的尺寸以及封装复杂度。
本申请第二方面提供一种光发射组件(transmitter optical subassembly，TOSA)，该TOSA可以包括至少一个LD以及前述第一方面或第一方面的任一实施例中的PLC芯片，PLC芯片中的每一光传输通道的输入端连接一个LD，该至少一个LD可以用于产生激光，得到光信号。
在一种可能的实施方式中，TOSA还可以包括：至少一个透镜；
至少一个透镜用于将合波信号耦合至光纤，以通过光纤发射合波信号。在本申请实施例中，TOSA还可以包括至少一个透镜，该透镜可以用于将合波信号耦合至光纤中，例如，具体可以是第一透镜将PLC芯片输出的光转换为平行光，然后第二透镜将该平行光耦合至光纤，以实现对合波信号的传输。
本申请第三方面提供一种光收发组件(Bi-direction Optical Subassembly，BOSA)，该BOSA可以前述第二方面提供的TOSA。
本申请第四方面提供一种光模块，该光模块包括第三方面例提供的BOSA。
本申请第五方面提供一种光网络设备，该光网络设备可以包括前述第四方面提供的光模块。
本申请提供的PLC芯片中，可以包括至少一条光传输通道，且该至少一条光传输通道中至少有一条光传输通道上设置有滤波器。该PLC芯片还包括磁光结构，该磁光结构由磁光材料组成，用于隔离发射进PLC芯片的反射光。因此，可以防止反射的光信号影响LD的性能。且相对于空间型的隔离器，本申请提供的PLC芯片中包括磁光材料的磁光结构，无需较大体积即可实现对反射光的隔离，可以减小PLC芯片的体积，减小了光传输组件的长度和复杂度，降低了光传输组件的成本。
附图说明
图1为本申请实施例的应用场景示意图；
图2A为本申请实施例的PLC芯片的一种结构示意图；
图2B为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图3为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图4为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图5为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图6为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图7为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图8为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图9为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图10为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图11为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图12为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图13为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图14为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图15为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图16为本申请实施例的PLC芯片的另一种结构示意图；
图17为本申请实施例的TOSA的一种结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种PLC芯片、TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备，用于通过将在PLC芯片中设置磁光结构，隔离反射光，降低PLC芯片的体积以及复杂度。
本申请提供的PLC芯片可以应用于光发射组件(transmitter opticalsubassembly，TOSA)。该TOSA可以包括于光收发组件(Bi-direction OpticalSubassembly，BOSA)。而该BOSA可以应用于光模块，光模块可以设置于光网络设备中。
该光网络设备可以包括各种光网络终端，例如，光线路终端(Optical LineTerminal，OLT)、光网络单元(Optical network unit，ONU)或光网络终端(Opticalnetwork terminal，ONT)等。并且，该光网络设备可以应用于多种涉及到光传输的通信系统中，例如，可以包括PON、GPON、XGPON、EPON等等。
示例性地，本申请提供的光网络设备应用的通信系统可以如图1所示。其中，可以包括至少一个OLT，与至少一个ONU或至少一个ONT等。图1所包括的1个OLT与三个ONU(ONU1、ONU2、ONU3)仅仅是示例性说明，并不做限定。
一个或多个ONU接入一个或多个OLT中。
OLT是光接入网的核心部件，OLT用于为接入的一个或多个ONU提供数据，以及提供管理等等。
ONU用于接收OLT发送的数据，响应OLT的管理命令、对用户的以太网数据进行缓存，并在OLT分配的发送窗口中向上行方向发送等等。
此外，OLT与ONU之间还可以包括光分配网络(optical distribution network，ODN)，ODN(图中未示出)可以用于为OLT与ONU之间提供传输通道，还可以包括其他光网络设备等等，本申请对此并不做限定，具体可以根据实际应用场景进行调整。
下面对本申请提供的PLC芯片进行介绍。
本申请提供的PLC芯片可以包括至少一条光传输通道，至少一条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有滤波器。光传输通道的输入端接收激光器LD输入的光信号；滤波器用于滤除其所在光传输通道上的光信号中的功率低于阈值的部分；该PLC芯片还包括有磁光结构，该磁光结构用于隔离进入PLC芯片的反射光。
其中，磁光结构可以由磁光材料组成，或者磁光结构可以是生长了磁光材料的结构。磁光结构可以通过多种方式实现，该磁光结构可以是覆盖在PLC芯片内的各个模块或部件上的结构，也可以是单独由磁光材料和光波导形成的结构。磁光材料可以隔离反射来的反射光。
以其中一条光传输通道为例，请参阅图2A以及图2B，请本申请提供的PLC芯片的结构示意图。
其中，PLC芯片可以包括光传输通道201以及磁光结构202，光传输通道201上设置有滤波器2011。
光传输通道201的输入端接收来自LD1的光信号，滤波器2011可以滤除该光信号中功率低于阈值的部分。
该光传输通道201的数量可以是一条或者多条。磁光结构可以设置于光传输通道上，也可以设置于PLC芯片的输出端。
如图2A所示，磁光结构可以是独立的部件，可以设置于滤波器2011的输出端。
磁光结构也可以是覆盖或套设于PLC芯片内的各个部件的结构，磁光结构包括由磁光材料组成的结构，因此，也可以理解为在PLC芯片上生长了磁光材料。
一种实现方式中，滤波器2011可以是具有啁啾管理功能的滤波器。该滤波器2011可以滤除光信号中功率低于阈值的部分，可以实现对光信号的啁啾管理。
具体的，LD输出的光信号中，信号频率随时间变化，脉冲前后沿由于调制可能产生频率变化，使得光信号的频谱展宽。可以通过啁啾系数描述频谱的展宽，该啁啾系数也可以称为线宽展宽因子。频谱展宽可以线性的，也可以是非线性的。因此，可以使用具有啁啾管理功能的滤波器，滤除光信号中功率较低的部分，调整光信号的消光比，实现对光信号的啁啾管理。
一种实现方式中，若光传输通道201上同时包括了滤波器2011以及磁光结构202，则可以对输入的光信号进行啁啾管理，则LD1可以是产生需要啁啾管理的光信号的激光器，也可以是产生不需要啁啾管理的光信号的激光器。例如，LD1可以是直接调制激光器(directly modulated laser，DML)或者电吸收调制激光器(Electro absorptionmodulated distributed feedback laser，EML)。通常，为提高PLC芯片内各个部件的有效利用率，LD1可以是DML，本申请提供的PLC芯片可以有效修复DML的消光比。
在前述图2A以及图2B所示的PLC芯片中，以一条光传输通道为例进行了说明，光传输通道的数量可以是一条或者多条，其中，至少有一条光传输通道上设置有滤波器。
通常，某一条光传输通道接收EML输入的光信号，则该条通道上可以不设置滤波器，当然，也可以选择设置滤波器。
示例性地，以两条光传输通道为例，如图3所示，PLC芯片可以包括两条光传输通道201，以及磁光结构202(图中未示出)，其中一条光传输通道201上设置了滤波器2011，以下称为第一光传输通道，另一条光传输通道201上未设置滤波器2011，以下称为第二光传输通道。
第一光传输通道接收LD1输入的光信号第二光传输通道接收LD2输入的光信号。
通常，第一光传输通道上设置了可以进行啁啾管理的滤波器2011，而DML输出的光信号通常需要进行啁啾管理，因此，LD1可以是DML。当然，LD1也可以是EML。
第二光传输上未设置滤波器，则无法对输入的光信号进行啁啾管理，因此，LD2可以是EML。
若PLC芯片包括多条光传输通道，如图4所示，则该多条光传输通道中，可以包括一条或多条第一光传输通道，以及一条或多条第二光传输通道。
另一种实施方式中，若PLC芯片包括多条光传输通道，该多条光传输通道可以都为第一传输通道。
因此，在本申请实施方式中，PLC芯片可以包括多条光传输通道，每条光传输通道上是否包括滤波器，可以根据对应的LD进行调整。若LD为消光比较差的LD，则对应的光传输通道可以设置滤波器，以修复该LD的消光比。若LD为消光比较优的LD，则对应的光传输通道也可以不设置滤波器，以降低PLC芯片的成本。因此，本申请实施方式提供的PLC芯片既可以适用于DML，也可以适用于EML。例如，若LD为成本较低的DML，则可以在对应的光传输通道设置滤波器，通过滤波器滤除低功率部分，对DML产生的光信号进行啁啾管理。
通常，DML可以将电信号转换为光信号。而由于DML产生的光信号的啁啾量通常较大，因此可以在PLC芯片中增加具有啁啾管理的滤波器，用于对DML产生的光信号进行啁啾管理，滤除DML输出的光信号中的低功率部分，使后续接收端接收到合成的合波信号时，更易于识别或解码。
在一种实施方式中，若PLC芯片仅包括一条光传输通道，则无需进行合波，进而无需设置合波器，可以降低成本。若PCL芯片上包括多条光传输通道，则需要对该多条光传输通道上传输的光信号进行合波，以下对包括了合波器的PLC芯片进行介绍。
一种具体的实现方式中，PLC芯片中的光信号可以由光波导进行传输，PLC芯片可以包括光波导结构。示例性地，PLC芯片可以通过光波导接收LD产生的光信号，滤波器、合波器或其他器件之间也可以通过光波导连接。每条光传输通道中的光波导可以传输光信号，合波器的输出端的光波导可以输出合波信号等等，本申请以下实施例对PLC芯片所包括的光波导不再赘述。
如图5所示，本申请实施例还提供了另一种PLC芯片。
其中，PLC芯片除了可以包括多条光传输通道201以及磁光结构202(图5中未示出)之外，还可以包括合波器504。
其中，每条光传输通道201的输出端连接合波器的输入端。
合波器504可以对输入的光信号进行合波，得到合波信号，然后经由合波器504的输出端输出该合波信号。
本申请实施例中，可以在一条或多条光传输通道上设置滤波器，滤除LD输入的光信号中的低功率部分，以实现对光信号的啁啾管理。通过磁光结构实现对反射光的隔离。以及通过合波器对多条光传输通道上的光信号进行合波。因此，可以实现具有啁啾管理以及合波功能的非互易性PLC芯片。
在一种可能的实现方式中，磁光结构生长在滤波器上。
具体的，如图6所示，本申请实施例还提供了另一种PLC芯片。
在该PLC芯片中，磁光结构覆盖在一个或多个滤波器2011上。
磁光结构包括磁光材料形成的结构，或者，磁光结构由磁光材料组成。磁光结构可以是覆盖在滤波器上的磁光薄膜，也可以是其他与滤波器结构耦合的结构。
磁光材料可以使在滤波器上正向传输的光与反向传输的光之间相差半个自由光谱区(free spectral range，FSR)，因此，反射光将无法通过滤波器，实现了对反射光的隔离。
在本申请实施方式中，可以在滤波器上生长磁光结构，可以滤除反射至滤波器的反射光。且滤波器又具有啁啾管理的功能，因此，本申请实施例提供的PLC芯片即具有反向隔离的功能，又具有啁啾管理的功能。且相对于单独的隔离器件，可以有效地减小PLC芯片的尺寸。
在另一种可能的实现方式中，磁光结构生长在合波器上。
具体的，如图7所示，本申请实施例还提供了另一种PLC芯片。
在该PLC芯片中，磁光结构生长在合波器504上。
该磁光结构可以包括磁光材料形成的结构，或者，磁光结构由磁光材料组成。磁光结构可以是覆盖在滤波器上的磁光薄膜，也可以是其他与滤波器结构耦合的结构。
磁光结构覆盖在合波器上，可以使合波器上正向传输的光与反向传输的光之间相差半个FSR，因此，发射光不能通过合波器，可以实现对反射光的隔离。
在本申请实施方式中，可以在合波器上生长磁光结构，可以滤除反射至合波器的反射光。使得合波器即可以实现合波的功能，又可以实现对反射光的隔离。且相对于单独的隔离器件，可以有效地减小PLC芯片的尺寸。
在另一种可能的实现方式中，磁光结构为磁光隔离器。该磁光隔离器包括波导结构，该波导结构上生长了磁光材料。
具体的，请参阅图8，本申请实施例还提供了另一种PLC芯片。
在该PLC芯片中，磁光结构可以是磁光隔离器，该磁光隔离器202包括生长了磁光材料的波导结构。
该磁光隔离器通过生在在波导上的磁光材料，滤除反射至磁光隔离器的发射光。
该磁光隔离器202可以设置在合波器的输出端。磁光隔离器202的输入端接收来自合波器的合波信号，然后输出该合波信号。
磁光隔离器202的输出端可能接收外部的反射光，生长在磁光隔离器的波导上的磁光材料，使正向传输的合波信号与反射光之间相差半个FSR，可以使得反射光无法通过磁光隔离器202。
在另一种可能的实现方式中，磁光隔离器202还可以设置于合波器的输入端。如图9所示，当磁光隔离器202设置于合波器的输入端时，可以是在每条光传输通道输出的光信号合路之前，在每条光传输通道的输出端设置磁光隔离器202，以实现对反射至每条光传输通道的反射光的隔离。
在另一种可能的实现方式中，磁光隔离器202还可以设置于每条光传输通道的输入端与滤波器的输入端之间。可以理解为，如图10所示，磁光隔离器设置在LD之后，滤波器之前。磁光隔离器202可以正向接收来自LD的光信号，反向接收反射光。磁光隔离器中生长了磁光材料的波导结构，可以实现对反射至每条光传输通道的反射光的隔离。
需要说明的是，以上在每条光传输通道上设置磁光隔离器的方式中，若某一条光传输通道上不包括滤波器，则该条光传输通道上可以设置磁光隔离器，也可以无需设置磁光隔离器。
在本申请实施方式中，可以通过在波导结构上生长磁光材料，形成磁光隔离器，将该磁光隔离器设置在PLC芯片中，可以隔离反射光，可以避免反射光发射至激光器，而影响激光器的性能。相对于独立的空间型隔离器，在波导结构上生长磁光材料，无需较大体积的波导结构，即可对反射光进行隔离，可以降低PLC芯片的尺寸。
在一些可能的实现方式中，前述的滤波器可以是具有啁啾管理功能的滤波器，例如，微环滤波器、光栅滤波器、马赫增德(Mach-Zehnder，MZ)型滤波器等等，具体可以根据实际应用场景进行调整，本申请对此不作限定。
示例性地，在以下实施例中，以微环滤波器进行示例性说明，以下直接简称微环滤波器为微环。在实际应用中，也可以将该微环滤波器替换为光栅滤波器、MZ型滤波器等等具有滤波功能的器件。
如图11所示，PLC芯片可以与至少一个LD(如图11所示的LD1、LD2…LDN)连接。PLC芯片上包括多N条光传输通道201，其中的一条或者多条光传输通道可以包括微环2011。PLC芯片还包括合波器504，N为大于1的正整数。
如图12所示，可以在微环2011上生长磁光材料，也可以理解为，磁光结构202为生长在微环上的磁光材料形成的结构。
以下称光从LD经微环至合波器的方向为正向，光从合波器至微环的方向为反向。
正向传输时，微环2011可以接入电流源，微环周期性地导通。当LD输出的光信号从微环的输入端输入时，微环2011导通，微环2011的输出端处于完全通光状态。而微环2011不导通时，微环2011处于不通光状态，不通过光信号。因此，可以通过微环滤波器对输入的光信号实现啁啾管理，调整光信号的前后沿，修复光信号的消光比。例如，通过微环可以滤除LD发送的激光信号中的“0”的功率，提升消光比，从而实现对激光信号的啁啾管理。
反向传输反射光时，由于磁光材料生长在微环2011上，使得微环的正向和反向的传播常数不同，使正向与反向相差半个FSR，因此，反射光并不能通过微环。
更具体地，在实际应用中，可以根据实际通过的光信号，调整微环的周期，以及调整磁光材料所覆盖的范围。从而调整正向和反向的传播常数，进而使正向通过的激光信号与反向的反射光相差半个FSR，即可使反射光不能通过微环。例如，若需要使正向与反向相差0.5个周期，那么，可以同时调整微环的导通周期，以及磁光材料所生长的范围，以调整正向和反向的常数。使得正向和反向传输相差0.5个周期。那么，在正向导通时，反向无法导通，进而隔离反射光，避免反射光通过微环，影响LD发射激光的性能。
应理解，为了更详细地说明，图12中仅仅示出了一个完整的微环，PLC芯片包括的至少一个微环中的其他微环并未在图12中示出。
并且，在图12中，仅示出了一个LD与一个微环对应的场景，在实际应用中，一个LD可以与一个或多个微环连接，即一个LD的输出端可以串联或并联多个微环，具体的微环数量或连接方式可以通过实际应用场景进行调整，本申请实施例仅仅是示例性说明，并不做限定。
因此，在本申请实施例中，PLC芯片中的微环生长了磁光材料，使得PLC芯片即具有啁啾管理和反向隔离的功能，又具有合波器的合波功能。并且，在不破坏原有微环的前提下，将微环与磁光材料集成在一起，可以实现具有隔离功能的非互易性滤波器件，可以有效地减小PLC芯片的尺寸，可以降低BOSA的封装成本以及封装复杂度，进而降低OLT的成本。
在一些可能的实现方式中，前述的合波器可以是MZ型合波器、光栅干涉合波器、平行光波导合波器等等，具体可以根据实际应用场景进行调整，本申请对此不作限定。
示例性地，在以下实施例中，以MZ型合波器为例进行说明。在实际应用中，也可以将该MZ型合波器替换为光栅干涉合波器、平行光波导合波器等等具有合波功能的器件。
如图13所示，合波器504为MZ型合波器，合波器504上包括磁光结构202。磁光结构可以是磁光材料形成的结构，也可以理解为在MZ型合波器上生长了磁光材料。
正向传输时，MZ型合波器的两臂的臂长不同，且MZ型合波器的两臂的臂长差值为预设值，该预设值具体可以根据实际通过的信号的波长或相位、反射光的波长或相位等等进行调整。两臂之间的相位差为2nπ+π/2，而磁光材料生长于MZ型合波器上，因磁光材料而使得合波器的光波导产生的相位差为-π/2，两臂的总相位差为2nπ，因此正向的啁啾信号与MZ型合波器形成干涉相长，正向导通。
反向传输时，由于MZ型合波器的两臂的臂长之间的相位差为2nπ+π/2，而磁光材料生长于MZ型合波器上，因磁光材料而使得合波器的光波导的产生的相位差为π/2，因此，两臂总相位差为2nπ+π，使得反射光与MZ型合波器形成干涉相消，因此，反射光无法通过合波器，生长了磁光材料的合波器可以避免反射光通过合波器，对反射光形成隔离。该反射光为PBS分出的TM模式的波，或者PBS分出的TE模式的波经偏振旋转器转换后得到的TM模式的波。
具体地，MZ型合波器的两臂的臂长与磁光材料生长的范围可以结合进行调整，通常，可以根据公式：
Figure BDA0002073773000000081
确定两臂的臂长差值L1。其中，FSR为自由光谱区，Δβ为MZ型合波器通过的信号相位差，Δλ为MZ型合波器通过的波长。磁光材料生长在合波器上，将影响Δβ，因此，结合磁光材料的生长范围，以及合波器两臂的臂长差值L1，可以确定合波器通过的正向波长。具体地，
Figure BDA0002073773000000091
其中，M为磁感应强度，ω为传播的信号的频率，ε为真空中的介电常数，β为传播常数，K为真空传播常数，E为电场强度，
Figure BDA0002073773000000092
H为磁场强度。因此，可以通过调整磁光材料的生长范围调整Δβ，进而调整通过生长了磁光材料之后的合波器正向与反向通过的波长，使得通过合波器的正向与反向波相差半个FSR，进而使得反射光无法通过合波器，对反射光形成隔离。
因此，在本申请实施例中，PLC芯片中的合波器生长了磁光材料，使得PLC芯片即具有啁啾管理和反向隔离的功能，又具有合波器的合波功能。将合波器与磁光材料集成在一起，可以实现具有隔离功能的非互易性滤波器件，可以有效地减小PLC芯片的尺寸，可以降低BOSA的封装成本以及封装复杂度，进而降低OLT的成本。
当然，除了可以将磁光材料生在于微环或者合波器中的任一种之外，也可以是微环与合波器上都生长磁光材料，具体可以根据实际应用场景调整，本申请对此并不做限定。
在另一种实现方式中，磁光结构还可以是磁光隔离器。该磁光隔离器包括生长了磁光材料的波导结构。
磁光隔离器中的波导结构可以是弯曲的形状，示例性地，以下实施例中以MZ型结构的磁光隔离器进行说明。在实际应用中，磁光隔离器可以包括各种弯曲形状的波导，且该波导上正在了磁光材料。
如图14所示，PLC芯片可以包括微环滤波器2011、合波器504以及磁光隔离器202。
其中，磁光隔离器202可以是MZ环形的波导结构，且该MZ环形的波导结构上生长了磁光材料。
与前述图13中的MZ型合波器隔离反射光的原理类似，此处不再赘述。
正向传输时，至少一个LD产生的激光信号可以经过至少一个微环进行啁啾管理，得到至少一个啁啾信号，然后由合波器对该至少一个啁啾信号进行合波，得到合波信号，然后经由磁光隔离器输出该合波信号。磁光隔离器可以输出合波信号，同时隔离反射进行磁光隔离器的反射光。
因此，在本申请实施例中，PLC芯片中的磁光隔离器生长了磁光材料，使得PLC芯片即具有啁啾管理和反向隔离的功能，又具有合波器的合波功能。将隔离器与磁光材料集成在一起，得到磁光隔离器，可以实现具有隔离功能的非互易性滤波器件。磁光隔离器在正向传输方向具有较低插入损耗，而对反向传输光有很大衰减作用，因此，可以隔离反射进PLC芯片的反射光。相对于空间型的隔离器，磁光隔离器可以有效地减小PLC芯片的尺寸和体积，可以降低BOSA的封装成本，进而降低OLT的成本。并且，相对于单独与PLC芯片耦合的空间型隔离器，本申请实施例提供的磁光隔离器，可以直接集成在PLC组件上，无需再次对PLC芯片与空间型隔离器进行封装，降低了TOSA、BOSA以及OLT的复杂度以及体积，降低光收发组件的成本，进一步降低空间型隔离器。
需要说明的是，该磁光隔离器202除了可以设置与图14中合波器的输出端，还可以设置于合波器的输入端，当然，也可以同时设置在合波器的输入端与输出端，具体的设置位置可以根据实际应用场景进行调整，本申请实施例仅仅是示例性说明，并不作限定。
在一种可能的实施方式中，前述的磁光材料或者磁光薄膜可以是磁光氧化物薄膜。该磁光氧化物薄膜可以生长于PLC芯片中。以隔离反射进PLC芯片的反射光。并且，相对于单独的空间型隔离器，本申请实施例提供的磁光氧化物薄膜可以降低PLC芯片的体积，无需另外耦合隔离器，降低了BOSA模块的封装复杂度以及体积，降低了BOSA模块的成本。
反射光可以分为横电波(transverse electric，TE)以及横磁波(TransverseMagnetic，TM)，本申请提供的磁光结构所隔离的光为TM模式的光，因此，当存在TE模式的光时，还需要进一步隔离该TE模式的光。
在一种可能的实施方式中，可以在PLC芯片中设置偏振分束器(polarizationbeam splitter，PBS)以及弯曲光波导。PBS可以将反射光分为TE模式的光以及TM模式的光，TE模式的光可以经弯曲光波导损耗，TE模式的光可以由磁光结构隔离。
在一些可能的实现方式中，PBS可以设置在合波器的输出端，当磁光结构设置在合波器的输入端时，PBS也可以设置在磁光结构与合波器的输入端之间。
示例性地，如图15所示，可以在PLC芯片中设置PBS1505以及弯曲光波导1506。PBS1505设置在合波器的输出端。PBS1505的第一端连接合波器的输出端，PBS1505的第二端输出合波信号，PBS1505的第三端连接弯曲光波导1506。
反射光从PBS1505的第二端输入至PBS，PBS1505对反射光进行分束，当反射光分束后得到TM模式的光时，将直接向合波器方向传输，通过合波器生长磁光材料、微环上生长磁光材料或者磁光隔离器，对TM模式的反射光进行隔离。当反射光分束后得到TE模式的光时，PBS1505将TE模式的光传输至弯曲光波导1506，TE模式的光经弯曲光波导后损耗，因此，实现对TE模式的反射光的隔离。
通常，PBS可以包括分光棱镜，TE模式波的电矢量垂直于入射面，TM模式波的电矢量在入射面内。
弯曲光波导1506可以是单独的一段弯曲形状的光波导，也可以是PLC芯片中弯曲形状的光波导。
示例性地，一个或多个PBS1505设置在磁光结构与合波器之间。如图16所示，可以在PLC芯片中合波器的输入端设置一个或多个PBS1505以及一个或多个弯曲光波导1506。
其中，可以在具有滤波器的光传输通道中设置PBS1505以及弯曲光波导1506。而不具有滤波器的光传输通道，可以设置PBS1505，也可以不设置PBS1505，具体可以根据实际应用场景调整。
任意一个PBS1505的第一端连接滤波器2011的输出端，PBS1505的第二端输出合波信号，PBS1505的第三端连接弯曲光波导1506。
反射光首先从PBS1505的第二端输入，PBS1505对反射光进行分束。当反射光为TM模式的波时，将直接向合波器方向传输，通过微环上生长磁光材料或者磁光隔离器，对TM模式的反射光进行隔离。当反射光分束后得到TE模式的光时，PBS1505将TE模式的光传输至弯曲光波导1506，TE模式的光经弯曲光波导后损耗，因此，实现对TE模式的反射光的隔离。
在另一种实现方式中，除了可以通过第一弯曲光波导的方式消除TE模式的光外，也可以使使用偏振旋转器将TE模式的转换为TM模式的波，通过合波器生长磁光材料、微环上生长磁光材料或者磁光隔离器，对TM模式的反射光进行隔离。
在另一种实现方式中，也可以在合波器的输出端设置PBS，还可以同时在合波器与磁光结构之间设置PBS，以实现对反射更全面的转换，更全面地隔离反射光。
在一些可能的实现方式中，PLC芯片除了集成了微环与合波器之外，还可以集成其他的光器件，例如，分光器，本申请实施例对此并不作限定，不再一一进行具体说明。
前述对本申请提供的PLC芯片进行了详细说明，本申请还提供了一种TOSA、BOSA、光模块、以及光网络设备等等，下面分别进行说明。
本申请实施例提供了一种TOSA，该TOSA可以包括至少一个LD以及前述图2A-16中任一项实施例中的PLC芯片，PLC芯片的具体结构请参阅前述图2A-16。
示例性地，如图17所示，本申请还提供了一种TOSA。该TOSA可以包括PLC芯片20以及至少一个LD1701。
至少一个LD701用于产生激光，得到光信号，并输入至PLC芯片20。
PLC芯片20可以包括一条或多条光传输通道以及磁光结构。该一条或多条光传输通道中至少一条设置有滤波器。该磁光结构用于隔离反射光。
当存在多条光传输通道时，该PLC芯片还包括合波器。该合波器用于对多条光传输通道上传输的光信号进行合波，得到合波信号。
至少一个LD可以包括DML或者EML，当其中一个LD为DML时，PLC芯片中接收该LD产生的光信号的光传输通道中，设置有滤波器。当其中一个LD为EML时，PLC芯片中接收该LD产生的光信号的光传输通道中，可以设置滤波器，也可以不设置滤波器。
在本申请实施方式中，可以通过滤波器对LD产生的激光信号进行啁啾管理，并通过磁光结构对反射光进行隔离。可以实现具有啁啾管理的非互易性TOSA。并且，本申请实施例中的磁光结构为磁光材料形成的结构，相对于空间型隔离器，可以降低PLC芯片的尺寸以及复杂度，进而降低TOSA的尺寸以及复杂度。
本申请实施例还提供了一种BOSA，该BOSA可以包括TOSA以及光接收组件(Receiver Optical Subassembly，ROSA)。
TOSA可以是本申请提供的TOSA，该TOSA包括前述图2A-16中任一实施方式中的PLC芯片。该TOSA可以用于发射光信号。
ROSA可以包括滤波器、波分复用器、透镜阵列、光接收PD阵列等等。ROSA可以用于接收光信号。
本申请实施例提供的BOSA可以包括前述图2A-16中任一项实施例中的PLC芯片，通过在PLC芯片中生长磁光结构的方式，隔离反射光。防止反射光影响LD的性能，减小了PLC芯片的体积，减小了BOSA的尺寸和复杂度，降低了BOSA的封装成本。
基于该BOSA，本申请实施例还提供了一种光模块。本申请提供的光模块可以包括该BOSA，以及其他的模块，例如发射电路、接收电路、控制电路等等。
BOSA中可以包括前述图2A-16中任一项实施例中的PLC芯片，通过在PLC芯片中生长磁光结构的方式，隔离反射光。防止反射光影响LD的性能，减小了PLC芯片的体积，减小了BOSA的尺寸和复杂度，进而可以降低光模块的尺寸以及复杂度，降低光模块的成本。
基于该光模块，本申请实施例还提供了一种光网络设备。该光网络设备可以包括一个或多个该光模块，还可以包括单板、控制电路等等，在不同的应用场景中所包括的部件可能不相同，本申请对此不再一一赘述。
例如，BOSA包括发射部分与接收部分，本申请提供的TOSA可以应用于BOSA的发射部分，而BOSA可以应用于光模块。例如，BOSA可以属于光组合(COMBO)单元或者密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)单元。COMBO单元或DWDM单元可以应用于光网络设备。光网络设备可以包括OLT、ONU、ONT等具有光通信功能的网络设备。
本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)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除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，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、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

Claims (15)

1.一种平面光波导PLC芯片，其特征在于，包括：至少一条光传输通道，所述至少一条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有滤波器；
所述光传输通道的输入端接收激光器LD输入的光信号；
所述滤波器用于滤除其所在光传输通道上的光信号中的功率低于阈值的部分；
所述PLC芯片还包括有磁光结构，所述磁光结构用于隔离进入所述PLC芯片的反射光。
2.根据权利要求1所述的PLC芯片，其特征在于，所述PLC芯片还包括合波器，所述光传输通道的数量为至少两条，所述至少两条光传输通道中的至少一条光传输通道上设有所述滤波器；
所述光传输通道的输出端连接所述合波器的输入端；
所述合波器用于对各路所述光传输通道上的光信号进行合波，输出合波信号。
3.根据权利要求2所述的PLC芯片，其特征在于，所述PLC芯片还包括：偏振分束器PBS和与所述PBS一端连接的弯曲波导；
所述PBS设于所述合波器的输出端，或者设于所述滤波器和所述合波器的输入端之间；
所述PBS用于分离所述反射光中的纵电波TM和横电波TE；
所述弯曲波导用于损耗所述TE。
4.根据权利要求3所述的PLC芯片，其特征在于，所述反射光先经过所述PBS，再经过所述磁光结构。
5.根据权利要求1至4任一项所述的PLC芯片，其特征在于，
所述磁光结构生长在所述滤波器上，所述磁光结构用于隔离经过所述滤波器的所述反射光。
6.根据权利要求2至4任一项所述的PLC芯片，其特征在于，
所述磁光结构生长在所述合波器上，所述磁光结构用于隔离经过所述合波器的所述反射光。
7.根据权利要求2至4任一项所述的PLC芯片，其特征在于，所述磁光结构为磁光隔离器；所述磁光隔离器包括波导结构和生长在所述波导结构上的磁光材料；
所述磁光隔离器设于所述合波器的输出端，或者设于所述滤波器和所述合波器的输入端之间，或者设于所述光传输通道的输入端与所述滤波器的输入端之间。
8.根据权利要求7所述的PLC芯片，其特征在于，所述磁光隔离器为马赫增德MZ型隔离器，所述磁光隔离器用于隔离经过所述磁光隔离器的所述反射光。
9.根据权利要求1-7中任一项所述的PLC芯片，其特征在于，所述滤波器为微环滤波器、光栅滤波器、马赫增德MZ型滤波器中的至少一种。
10.根据权利要求5或6所述的PLC芯片，其特征在于，所述磁光结构为磁光氧化物薄膜。
11.根据权利要求7或8所述的PLC芯片，其特征在于，所述磁光材料为磁光氧化物薄膜。
12.一种光发射组件TOSA，其特征在于，所述TOSA包括：至少一个激光器LD以及如权利要求1-11任一项所述的PLC芯片；每一所述光传输通道的输入端连接一个所述LD，所述LD用于产生激光。
13.一种光收发组件BOSA，其特征在于，所述BOSA包括如权利要求12所述的TOSA。
14.一种光模块，其特征在于，所述光模块包括如权利要求13所述的BOSA。
15.一种光网络设备，其特征在于，所述光网络设备包括如权利要求14所述的光模块。
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