CN112073124B - 一种用于调节波长的器件 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件包括：光源，用于产生第一光信号；镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；第一光电探测器，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关；背光监测探测器，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率。

Description

一种用于调节波长的器件
技术领域
本申请涉及光通信技术领域，尤其涉及一种用于调节波长的器件。
背景技术
随着光通信技术的飞速发展，波长可调谐的光源的应用越来越广泛，波长可调谐的光源如波长可调谐的激光器。因此，如何简单、高效的实现光源的波长可调谐是需要解决的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，能够简单、高效的实现光源的波长可调谐。
本申请实施例的技术方案是这样实现的：
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，包括：
光源，用于产生第一光信号；
镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；
第一光电探测器，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述前向光信号的功率与所述第一光信号的波长有关；
背光监测探测器，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率。
在一些实施例中，所述光源包括：波长可调谐的激光器。
在一些实施例中，所述滤波元件对所述第一光信号的前向光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，所述器件还包括：第一透镜，用于将所述光源输出的第一光信号转换为平行光信号。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第一分光镜，用于对所述第一光信号的前向光信号进行反射，以使所述前向光信号经所述滤波元件后被所述第一光电探测器检测。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第二透镜，用于对经所述滤波元件后的前向光信号进行汇聚。
在一些实施例中，所述器件还包括：连接器和第二光电探测器；
所述连接器，用于与所述用于调节波长的器件之外的元件连接，使所述元件产生的第二光信号经所述连接器入射至所述第二光电探测器。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第二分光镜，用于对经所述连接器入射的第二光信号进行全反射，以使经所述第二分光镜后的第二光信号入射至所述第二光电探测器。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第三透镜，用于将经所述连接器入射的第二光信号转换为平行光信号，以使经所述第三透镜后的第二光信号平行入射至所述第二分光镜。
在一些实施例中，所述器件还包括：
第四透镜，用于对经所述第二分光镜后的第二光信号进行汇聚，以使经所述第二分光镜后的第二光信号汇聚入射至所述第二光电探测器。
在一些实施例中，所述第一功率与所述第二功率的比值，与所述第一光信号的波长具有对应关系。
本申请实施例提供的用于调节波长的器件，所述器件包括：光源，用于产生第一光信号；镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；第一光电探测器，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关；背光监测探测器，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率。如此，由于所述第一光电探测器检测到的第一功率与所述光源产生的第一光信号的波长有关、所述背光监测探测器检测到的第二功率与所述第一光信号的波长无关，且在所述光源的增益固定的情况下，所述第一功率与所述第二功率的比值为一固定常数，使得本申请实施例提供的用于调节波长的器件能够根据第一功率与第二功率的比值，调整所述光源产生的第一光信号的波长，实现对所述光源产生的第一光信号的波长的调节。并且，本申请实施例提供的用于调节波长的器件还能够接收所述用于调节波长的器件之外的元件输入的第二光信号，实现对光信号的同时发射和接收。
附图说明
图1为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的一种可选结构示意图；
图2-a为本申请实施例第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波元件的透过率曲线之间的一种关系示意图；
图2-b为本申请实施例第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波元件的透过率曲线之间的另一种关系示意图；
图3为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的另一种可选结构示意图；
图4为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的又一种可选结构示意图；
图5为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的再一种可选结构示意图；
图6为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的还有一种可选结构示意图；
图7为本申请实施例提供的用于调节波长的器件的还有一种可选结构示意图；
图8为相关技术中用于调节波长的器件的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
随着可动态配置光网络架构的发展，可调光模块具备一个型号覆盖几十纳米波长范围的能力，极大地简化了光模块库存的种类和数量；并且，可以灵活的调节光模块的波长，实现光网络架构和业务流量的动态重分配，极大地节省光纤资源。因此，调节光模块的波长便成为一研究热点。
常用的可调光模块包括波长可调谐激光器，但是波长可调谐激光器的高成本限制了其使用范围。因此，如何降低可调光模块的生成成本、简化可调光模块的封装则成为可调光模块被广泛使用的关键因素。
本申请实施例提供一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件100的一种可选结构，如图1所示，包括：
光源101，用于产生第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101为波长可调的光源；如波长可调谐的激光器。
镀有膜层的滤波元件102，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对所述第一光信号的前向光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对不同波长的光信号的透过率不同。举例来说，具有第一波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有A％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102；具有第二波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有B％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102。
镀有膜层的滤波元件102在镀有不同膜层的情况下，对第一光信号的波长的透过率不同。在一些实施例中，第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波元件的透过率曲线之间的一种关系示意图，如图2-a所示，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号的透过率为0，即波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号经所述镀有第一膜层的滤波元件后，全部被反射，而不能透射。所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1558nm-1569nm的第一光信号的透过率呈线性增长，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长大于或等于1569nm的第一光信号的透过率为100％，即完全透射。
在一些实施例中，所述滤波元件102可以是滤波片。
背光监测探测器103，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率；
所述第一光电探测器104，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，所述第一光电探测器104检测到的第一功率与所述背光监测探测器103检测到的第二功率的比值是固定的。由于所述镀有膜层的滤波元件对不同波长的光信号的透过率不同，因此在所述第一光信号的波长发生变化的情况下，所述第一光电探测器检测到的第一功率会发生变化，但是所述背光监测探测器103检测到的第二功率不会发生变化。举例来说，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，第一功率P1与第二功率P2的比值为一常数C。在所述第一光信号的波长为λ1的情况下，第一功率为P1。在所述第一光信号的波长为λ2的情况下，第一功率为P1*k2，k2为一常数，则P1/P2＝C*k2。在所述第一光信号的波长为λ3的情况下，第一功率为P1*k3，k3为一常数，则P1/P2＝C*k3。因此，可以确定第一功率P1与第二功率P2的比值与第一光信号的波长具有对应关系。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103位于同一光学轴线上，即所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103可以设置于在同轴平台上。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103也可以封装于一个壳体内。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103的功能可以由MPD实现，所述第一光电探测器104的功能可以由PD实现。
本申请实施例还提供另一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件100的另一种可选结构，如图3所示，在图1所示的用于调节波长的器件100的基础上，增加了第一透镜106、第一分光镜107和第二透镜108。
所述第一透镜106，用于将所述光源101输出的第一光信号转换为平行光信号。即所述光源101输出的第一光信号为汇聚光，经所述第一透镜106之后，所述第一光信号的汇聚光转换为平行光。
所述第一分光镜107，用于对所述第一光信号的前向光信号进行反射，以使所述前向光信号经所述镀有膜层的滤波元件102后被所述第一光电探测器检测104。
所述第二透镜108，用于对经所述镀有膜层的滤波元件102后的前向光信号进行汇聚。经所述第二透镜108汇聚后，使得所述第一光电探测器104能够有效的检测到所述第一光信号的前向光信号，提高所述第一光电探测器104对所述第一光信号的前向光信号的检测效率。
需要说明的是，在一些实施例中，用于调节波长的器件也可以不包括所述第二透镜108；在该场景下，经所述镀有膜层的滤波元件102后的前向光信号以平行光的方式入射至第一光电探测器104。
所述光源101，用于产生第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101为波长可调的光源；如波长可调谐的激光器。
所述镀有膜层的滤波元件102，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对所述第一光信号的前向光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对不同波长的光信号的透过率不同。举例来说，具有第一波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有A％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102；具有第二波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有B％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102。
镀有膜层的滤波元件102在镀有不同膜层的情况下，对第一光信号的波长的透过率不同。在一些实施例中，第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波元件的透过率曲线之间的一种关系示意图，如图2-a所示，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号的透过率为0，即波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号经所述镀有第一膜层的滤波元件后，全部被反射，而不能透射。所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1558nm-1569nm的第一光信号的透过率呈线性增长，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长大于或等于1569nm的第一光信号的透过率为100％，即完全透射。
在另一些实施例中，第一光信号的波长与镀有第二膜层的滤波元件的透过率曲线之间的另一种关系示意图，如图2-b所示，所述镀有第二膜层的滤波元件对波长为1524nm-1527nm的第一光信号的透过率为0，即波长为1524nm-1527nm的第一光信号经所述镀有第二膜层的滤波元件后，全部被反射，而不能透射。所述镀有第二膜层的滤波元件对波长为1528nm-1540nm的第一光信号的透过率呈线性增长，所述镀有第二膜层的滤波元件对波长大于或等于1541nm的第一光信号的透过率为100％，即完全透射。
所述背光监测探测器103，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率；
所述第一光电探测器104，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，第所述第一光电探测器104检测到的第一功率与所述背光监测探测器103检测到的第二功率的比值是固定的。由于所述镀有膜层的滤波元件对不同波长的光信号的透过率不同，因此在所述第一光信号的波长发生变化的情况下，所述第一光电探测器检测到的第一功率会发生变化，但是所述背光监测探测器103检测到的第二功率不会发生变化。举例来说，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，第一功率P1与第二功率P2的比值为一常数C。在所述第一光信号的波长为λ1的情况下，第一功率为P1。在所述第一光信号的波长为λ2的情况下，第一功率为P1*k2，k2为一常数，则P1/P2＝C*k2。在所述第一光信号的波长为λ3的情况下，第一功率为P1*k3，k3为一常数，则P1/P2＝C*k3。因此，可以确定第一功率P1与第二功率P2的比值与第一光信号的波长具有对应关系。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103位于同一光学轴线上，即所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103可以设置于在同轴平台上。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103也可以封装于一个壳体内。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103的功能可以由MPD实现，所述第一光电探测器104的功能可以由PD实现。
本申请实施例还提供又一种用于调节波长的器件，所述用于调节波长的器件100的又一种可选结构，如图4所示，在图1或图3所示的用于调节波长的器件100的基础上，增加了连接器109、第二分光镜110、第三透镜111、第二光电探测器112和第四透镜113；其中，
所述连接器109，用于与所述用于调节波长的器件之外的元件连接，使所述元件产生的第二光信号经所述连接器入射至所述第二光电探测器112；和/或使所述光源101产生的第一光信号经所述连接器109入射至所述元件。
需要说明的是，本申请图1和图3所示的用于调节波长的器件中均可以包括连接器109。
在一些实施例中，所述连接器109的形态可以是插针，也可以是固态连接器，还可以是其他光纤类的连接器。
所述第三透镜111，用于将所述第二光信号转换为平行光束。所述平行光束入射至第二分光镜110之后，在所述第二分光镜110的入射面全部反射后入射至所述第三透镜111；所述第三透镜111将入射的平行光汇聚后，入射至所述第二光电探测器112。
经所述第二分光镜110后的第二光信号在入射至所述第二光电探测器112之前，还可以经所述第四透镜113进行汇聚，以使所述第二光电探测器能够有效的探测到所述第二光信号。
综上，可以理解为，第二光信号的入射至所述用于调节波长的器件100的传输路径包括：第二光信号经所述连接器109入射至所述用于调节波长的器件100，经所述用于调节波长的器件100中的第二分光镜110全反射后，再经所述第四透镜113进行汇聚后，入射至所述第二光电探测器112。
本申请实施例中，通过第四透镜113提高了所述第二光电探测器112检测所述第二光信号功率的效率。通过第二分光镜110对所述第二光信号全部反射，实现了所述用于调节波长的器件100对接收的第二光信号和输出的第一光信号的完全隔离。
在一些实施例中，所述第二分光镜110可以由如图4所示的一个分光元件构成，也可由如图5所示的两个分光元件构成，或者有多个分光元件构成。
需要说明的是，本申请实施例中，图4所示的第四透镜113和第二光电探测器112，也可以如图6所示，与第一光电探测器104位于同一侧。相应的，图5所示的第四透镜113和第二光电探测器112，也可以如图7所示，与第一光电探测器104位于同一侧。
所述光源101，用于产生第一光信号。
在一些实施例中，所述光源101为波长可调的光源；如波长可调谐的激光器。
所述镀有膜层的滤波元件102，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对所述第一光信号的前向光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，所述镀有膜层的滤波元件102对不同波长的光信号的透过率不同。举例来说，具有第一波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有A％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102；具有第二波长的光信号经所述镀有膜层的滤波元件102之后，有B％的光信号能够透过所述镀有膜层的滤波元件102。
镀有膜层的滤波元件102在镀有不同膜层的情况下，对第一光信号的波长的透过率不同。在一些实施例中，第一光信号的波长与镀有第一膜层的滤波元件的透过率曲线之间的一种关系示意图，如图2-a所示，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号的透过率为0，即波长为1553nm-1556.5nm的第一光信号经所述镀有第一膜层的滤波元件后，全部被反射，而不能透射。所述镀有第一膜层的滤波元件对波长为1558nm-1569nm的第一光信号的透过率呈线性增长，所述镀有第一膜层的滤波元件对波长大于或等于1569nm的第一光信号的透过率为100％，即完全透射。
在一些实施例中，所述滤波元件102可以是滤波片。
在另一些实施例中，第一光信号的波长与镀有第二膜层的滤波元件的透过率曲线之间的另一种关系示意图，如图2-b所示，所述镀有第二膜层的滤波元件对波长为1524nm-1527nm的第一光信号的透过率为0，即波长为1524nm-1527nm的第一光信号经所述镀有第二膜层的滤波元件后，全部被反射，而不能透射。所述镀有第二膜层的滤波元件对波长为1528nm-1540nm的第一光信号的透过率呈线性增长，所述镀有第二膜层的滤波元件对波长大于或等于1541nm的第一光信号的透过率为100％，即完全透射。
所述背光监测探测器103，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率；
所述第一光电探测器104，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关。
在一些实施例中，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，第所述第一光电探测器104检测到的第一功率与所述背光监测探测器103检测到的第二功率的比值是固定的。由于所述镀有膜层的滤波元件对不同波长的光信号的透过率不同，因此在所述第一光信号的波长发生变化的情况下，所述第一光电探测器检测到的第一功率会发生变化，但是所述背光监测探测器103检测到的第二功率不会发生变化。举例来说，在所述光源产生的第一光信号的增益固定的情况下，第一功率P1与第二功率P2的比值为一常数C。在所述第一光信号的波长为λ1的情况下，第一功率为P1。在所述第一光信号的波长为λ2的情况下，第一功率为P1*k2，k2为一常数，则P1/P2＝C*k2。在所述第一光信号的波长为λ3的情况下，第一功率为P1*k3，k3为一常数，则P1/P2＝C*k3。因此，可以确定第一功率P1与第二功率P2的比值与第一光信号的波长具有对应关系。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103位于同一光学轴线上，即所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103可以设置于在同轴平台上。
在一些实施例中，所述光源101、所述镀有膜层的滤波元件102和所述背光监测探测器103也可以封装于一个壳体内。
在一些实施例中，所述背光监测探测器103的功能可以由MPD实现，所述第一光电探测器104的功能可以由PD实现。
需要说明的是，本申请上述各实施例中，光源101和背光监测探测器103可封装于一个壳体内。第一光电探测器104、第二光电探测器112和连接器109可分别封装于一个壳体内。所述镀有膜层的滤波元件102、第一透镜106、第一分光镜107、第二透镜108、第二分光镜110、第三透镜111和第四透镜113可设置于同一个光学平台上；如根据上述元件的种类不同，可焊接或耦合连接到平台上。
本申请实施例提供的用于调节波长的器件可以包括三个光发射端口，三个光发射端口可以分别设置背光监测探测器、第一光电探测器和第二光电探测器，以检测发射的光信号的功率；因此，本申请实施例实际提供的用于调节波长的器件为一种TOSA。与相关技术中图8所示的用于调节波长的器件相比，本申请实施例提供的用于调节波长的器件需要较少的元件、较低的制作工艺难度、较低的制作成本和较高的产能。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但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 (9)

1.一种用于调节波长的器件，其特征在于，所述器件包括：
波长可调谐的激光器，用于产生第一光信号；
镀有膜层的滤波元件，用于对所述第一光信号的前向光信号进行滤波；
所述滤波元件对所述第一光信号的前向光信号的透过率与所述第一光信号的波长有关；
第一光电探测器，用于检测经所述滤波元件后的前向光信号的第一功率，所述第一功率与所述第一光信号的波长有关；
背光监测探测器，用于检测所述第一光信号的背散射光信号的第二功率；其中，所述背光监测探测器检测到的所述第二功率与所述第一光信号的波长无关，且所述波长可调谐的激光器的增益固定，所述第一功率与所述第二功率的比值为一固定常数。
2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第一透镜，用于将所述波长可调谐的激光器输出的第一光信号转换为平行光信号。
3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第一分光镜，用于对所述第一光信号的前向光信号进行反射，以使所述前向光信号经所述滤波元件后被所述第一光电探测器检测。
4.根据权利要求3所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第二透镜，用于对经所述滤波元件后的前向光信号进行汇聚。
5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：连接器和第二光电探测器；
所述连接器，用于与所述用于调节波长的器件之外的元件连接，使所述元件产生的第二光信号经所述连接器入射至所述第二光电探测器。
6.根据权利要求5所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第二分光镜，用于对经所述连接器入射的第二光信号进行全反射，以使经所述第二分光镜后的第二光信号入射至所述第二光电探测器。
7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第三透镜，用于将经所述连接器入射的第二光信号转换为平行光信号，以使经所述第三透镜后的第二光信号平行入射至所述第二分光镜。
8.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述器件还包括：
第四透镜，用于对经所述第二分光镜后的第二光信号进行汇聚，以使经所述第二分光镜后的第二光信号汇聚入射至所述第二光电探测器。
9.根据权利要求1至8任一项所述的器件，其特征在于，所述第一功率与所述第二功率的比值，与所述第一光信号的波长具有对应关系。
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